一种管道局部非开挖修补加强系统及施工方法与流程

1.本发明属于城市地下管道非开挖修补技术领域，更具体地，涉及一种管道局部非开挖修补加强系统及施工方法。


背景技术：

2.随着城市建设的不断扩建，城市地下管网系统越来越复杂，埋置深度越来越深。城市管道是支撑社会发展及保证人民生活的重要的基础设施之一，管道维护养护是保证其正常机理及功能的必要手段。在城市建设施工过程中，难免会破坏到地下管道；由于城市地下管道的特殊性及地面环境的复杂性，当地下排水管道破损时，管道的修复工作主要通过开挖修复和非开挖修复两种修复方式进行管道修复。
3.传统的市政施工常采取开挖修补或替换，这样的施工方法，往往会影响市民出行，同时施工周期长，投入的人力、物力、财力等都会增加，越来越不实用，而且繁琐、复杂、破坏性大；而非开挖修复对于基础设施低影响、低维护的修复方式逐渐备受重视；目前，现有管道的非开挖修复方法中：专利cn201922020065.3公开了采用对环形气囊进行充气，使环形气囊外环壁与管道的管壁紧密贴合，再将修复材料从注浆孔注入管道缺陷位置；但是一次只能修补一条裂缝，操作复杂，注浆余量影响水流，对管道未有补强；专利cn202110524470.8公开了通过环氧树脂对管道进行修复，虽然能够使管道修复起来更加的方便，且能够有效的节约修复成本，但是操作复杂，对破损管道处未有补强作用；
4.因此，急需一种操作方便，安全可靠、成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍且能够对管道破损处起到补强作用的管道局部非开挖修补加强系统及方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种管道局部非开挖修补加强系统及施工方法，通过管道探测单元探测定位管道材料破损位置和状况并显示在显示单元上，根据破损管道长度确定所述修补材料的长度，根据管道探测单元探测定位结果控制操作车在管道内前进，并将修补材料运输至管道破损处；通过所述控制器控制所述可伸缩固定杆将操作车在管道内壁固定；通过所述热气加压输送单元将热气输送至修补材料，使修补材料加压膨胀并与管道内壁严密结合，稳压后通过输入冷气，使密封材料降温、定型；通过控制器控制可调切刀控制杆与可调切刀将修补材料两侧堵头按管道内壁切割，确保成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍,实现对地下排水管道破损的非开挖修补；操作方便，安全可靠、成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍且能够对管道破损处起到补强作用，能够解决传统管道修补采取开挖修补或替换，影响市民出行，施工周期长，人力、物力、财力投入大的问题和现有的非开挖修补方法操作复杂，注浆余量影响水流，对管道破损处未有补强作用的问题。
6.为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种管道局部非开挖修补加强系统，包括能够在待修管道内部自由走行的修补装置和与所述修补装置相连的修补材料；其中，
7.所述修补装置包括操作车，设于所述操作车上的自动切割单元、管道探测单元、热气加压输送单元以及设于地面与所述管道探测单元通信连接的显示单元；所述自动切割单元包括设于所述操作车一端的控制器、与所述控制器相连的可调切刀控制杆以及与所述可调切刀控制杆相连的可调切刀、贯穿设于所述修补材料中心的可调花管以及设于所述修补材料两端的堵头；所述热气加压输送单元与所述可调花管相连；所述操作车上还设有与所述控制器相连的用于使操作车稳定的可伸缩固定杆；所述修补材料在高温下可软化，在气体压力下可以与管道内壁紧密衔接，所述修补材料冷却后可定型，通过自身强度对管道内壁进行支撑补强；
8.通过所述管道探测单元探测定位管道材料破损位置和状况，进而确定所述修补材料的长度，根据所述管道探测单元探测定位结果控制操作车在管道内前进，并将所述修补材料运输至管道破损处；通过所述热气加压输送单元将热气输送至修补材料，使修补材料加压膨胀并与管道内壁严密结合；通过所述控制器控制所述可调切刀控制杆的伸缩和转动、控制所述可调切刀的切割面以及控制所述可调花管的伸缩，共同实现对修补材料两个端部堵头的切割，实现对地下排水管道破损的非开挖修补。
9.进一步地，所述热气加压输送单元包括设于地面的地面压力储气罐、与所述地面压力储气罐相连的橡胶导管、依次贯穿设于所述操作车内部和所述可调切刀控制杆内部的钢制导管。
10.进一步地，所述钢制导管的一端与所述橡胶导管通过连接器相连，另一端与所述可调花管靠近所述控制器的一端相连；通过依次连接的所述橡胶导管和所述钢制导管将所述可调花管与所述地面压力储气罐连通，使热气压能够顺利到达所述修补材料中；通过所述连接器将材质不同的所述橡胶导管和所述钢制导管有效连接，确保热气加压输送管道整体的严密性。
11.进一步地，所述橡胶导管位于所述操作车的车尾端，所述修补材料位于所述操作车的车头端。
12.进一步地，所述可调切刀控制杆在所述控制器的控制下能够沿所述钢制导管的中心轴线自由伸缩运动。
13.进一步地，所述操作车、所述控制器、所述可调切刀控制杆以及所述可调切刀的中心共线。
14.本发明的另一个方面提供一种管道局部非开挖修补加强施工方法，包括如下步骤：
15.s1：通过管道探测单元提前探测管道的破损处，并记录；根据探测管道破损长度确定需要修补材料的长度；
16.s2：将修补装置与修补材料整体放入检查井中，在检查井中进行修补装置与修补材料的组装，并放入需要修补的管道内；
17.s3：在地面通过管道探测单元将管内情况并显示在地面显示单元上，通过控制器控制操作车在管道内前进，通过管道探测单元准确定位，将修补材料运输至管道破损处；
18.s4：通过控制器调节操作车上的可伸缩固定杆，将操作车固定；
19.s5：启动地面压力储气罐，通过橡胶导管和钢制导管将地面压力储气罐中的热气输送至可调花管，通过高温与气压将修补材料加热膨胀使其与管道内壁严密结合；
20.s6：保持修补材料内部气压不变，待修补材料中气压温度下降，最终冷却成型、固定，完成管道的修补与加强；
21.s7：通过控制器控制可调切刀控制杆和可调切刀，按修补管道直径将靠近可调切刀的一端堵头切除，再通过控制器控制可调花管收缩和可调切刀控制杆的伸长可调花管远离可调切刀一端的堵头切割，确保成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍；
22.s8：通过控制器将可调切刀控制杆和可调切刀收回，同时收起可伸缩固定杆将修补装置移出管道至检查井内，并将其取出，完成管道非开挖修补。
23.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
24.(1)本发明的一种管道局部非开挖修补加强系统，通过管道探测单元探测定位管道材料破损位置和状况并显示在显示单元上，根据破损管道长度确定修补材料的长度，根据管道探测单元探测定位结果控制操作车在管道内前进，并将修补材料运输至管道破损处，保证地面操作人员准确和可靠完成管道破损处修复；操作方便，安全可靠；通过热气加压输送单元将热气输送至修补材料，巧妙的运用修补材料的热胀性，将修补材料与管道内壁严密接触，稳压后通过输入冷气，使密封材料降温、定型，同时利用修补材料自身强度对管道破损处起到补强作用，确保破损处的修复密实，保证修补过程中不受流水及外界干扰；通过可调花管，解决了管道不同破损长短的修补材料的安装。
25.(2)本发明的一种管道局部非开挖修补加强系统，通过控制器控制可调切刀控制杆与可调切刀将修补材料两侧堵头按管道内壁切割，确保成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍,实现对地下排水管道破损的非开挖修补。
26.(3)本发明的一种管道局部非开挖修补加强系统，通过控制器控制操作车上可伸缩固定杆的伸缩，可以使修补装置在管道内自由运输，同时也可稳固的停在某一地点，不因外力及流水使修补装置产生移动。
27.(4)本发明的一种管道局部非开挖修补加强系统，通过在修补材料上设可调花管，在可调花管的两端设能够重复利用的堵头，有效节约施工成本。
附图说明
28.图1为本发明实施例一种管道局部非开挖修补加强系统的结构示意图；
29.图2为本发明实施例一种管道局部非开挖修补加强施工方法的流程示意图。
30.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-操作车、2-自动切割单元、21-控制器、22-可调切刀控制杆、23-可调切刀、24-可调花管、25-堵头、3-管道探测单元、4-热气加压输送单元、41-地面压力储气罐、42-橡胶导管、43-钢制导管、44-连接器、5-修补材料、6-显示单元。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1所示，本发明的一个方面提供一种管道局部非开挖修补加强系统，包括能够在待修管道内部自由走行的修补装置和与所述修补装置相连的修补材料5；所述修补装置包括操作车1，设于所述操作车1上的自动切割单元2、管道探测单元3、热气加压输送单元4以及设于地面与所述管道探测单元3通信连接的显示单元6，所述修补材料5与所述自动切割单元2和所述热气加压输送单元4共同相连；所述自动切割单元2包括设于所述操作车1一端的控制器21、与所述控制器21相连的可调切刀控制杆22以及与所述可调切刀控制杆22相连的可调切刀23、贯穿设于所述修补材料5中心的可调花管24以及设于所述修补材料5两端的堵头25；所述可调花管24是修补材料5两端两个堵头的重要连接通道；所述堵头25用于确保修补材料5内部的密封性；所述操作车1上还设有与所述控制器21相连的可伸缩固定杆11，在所述操作车1确定管道修补位置后，将固定杆升出，确保操作车稳定，不受管道流水影响而移动；本发明通过管道探测单元3探测定位管道材料破损位置和状况并显示在显示单元6上，根据破损管道长度确定所述修补材料5的长度，根据管道探测单元3探测定位结果控制操作车1在管道内前进，并将修补材料5运输至管道破损处；通过所述控制器21控制所述可伸缩固定杆11将操作车1在管道内壁固定；通过所述热气加压输送单元4将热气输送至修补材料5，使修补材料5加压膨胀并与管道内壁严密结合；通过所述控制器21控制可调切刀控制杆22和可调切刀23，按修补管道直径将紧挨可调切刀的一端堵头切除，再通过控制可调花管24收缩与可调切刀控制杆的伸长将修补材料5另一侧堵头切除,实现对地下排水管道破损的非开挖修补；操作方便，安全可靠、成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍且能够对管道破损处起到补强作用，能够解决传统管道修补采取开挖修补或替换，影响市民出行，施工周期长，人力、物力、财力投入大的问题和现有的非开挖修补方法操作复杂，注浆余量影响水流，对管道破损处未有补强作用的问题。
34.进一步地，如图1所示，所述操作车1、所述控制器21、所述可调切刀控制杆22以及所述可调切刀23的中心共线；所述可调切刀控制杆22在所述控制器21的控制下能够沿所述钢制导管43的中心轴线自由伸缩运动；所述可调切刀23用于切割已修补管道完成修补材料的堵头部位，确保修补材料5两端与管内壁齐平，不对后期管道排水产生影响；所述可调切刀23在所述控制器21的控制下能够调整切刀的长短，进而调整切割面的大小；通过所述控制器21控制所述可调切刀控制杆22的伸缩和转动、控制所述可调切刀23的长短以及控制所述可调花管24的伸缩，共同实现对修补材料5两个端部堵头的切割。
35.进一步地，如图1所示，所述热气加压输送单元4包括设于地面的地面压力储气罐41、与所述地面压力储气罐41相连的橡胶导管42、依次贯穿设于所述操作车1内部和所述可调切刀控制杆22内部的钢制导管43；所述钢制导管43的一端与所述橡胶导管42通过连接器
44相连，另一端与所述可调花管24靠近所述控制器21的一端相连；本发明通过依次连接的所述橡胶导管42和所述钢制导管43将所述可调花管24与所述地面压力储气罐41连通，使热气压能够顺利到达所述修补材料5中；通过所述连接器44将材质不同的所述橡胶导管42和所述钢制导管43有效连接，确保热气加压输送管道整体的严密性。
36.进一步地，如图1所示，所述可伸缩固定杆11，用于在确定修补位置后将固定杆升出，确保操作车稳定，不受流水影响而移动；所述橡胶导管42位于所述操作车1的车尾端，所述修补材料5位于所述操作车1的车头端；所述修补材料5在高温下可软化，在气体压力下可以与管道内壁紧密接触，确保无缝衔接，同时在修补材料冷却后，方可定型，产生一定的强度，对管道内壁起到支撑补强作用。
37.如图2所示，本发明的另一个方面提供一种管道局部非开挖修补加强方法，包括如下步骤：
38.s1：通过管道探测单元提前探测管道的破损处，并记录；根据探测管道破损长度确定需要修补材料的长度；
39.s2：将修补装置与修补材料整体放入检查井中，在检查井中进行修补装置与修补材料的组装，并放入需要修补的管道内；
40.s3：在地面通过管道探测单元将管内情况并显示在地面显示单元上，通过控制器控制操作车在管道内前进，通过管道探测单元准确定位，将修补材料运输至管道破损处；
41.s4：通过控制器调节操作车上的可伸缩固定杆，将操作车固定；
42.s5：启动地面压力储气罐，通过橡胶导管和钢制导管将地面压力储气罐中的热气输送至可调花管，通过高温与气压将修补材料加热膨胀使其与管道内壁严密结合；
43.s6：保持修补材料内部气压不变，待修补材料中气压温度下降，最终冷却成型、固定，完成管道的修补与加强；
44.s7：通过控制器控制可调切刀控制杆和可调切刀，按修补管道直径将靠近可调切刀的一端堵头切除，再通过控制器控制可调花管收缩和可调切刀控制杆的伸长可调花管远离可调切刀一端的堵头切割，确保成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍；
45.s8：通过控制器将可调切刀控制杆和可调切刀收回，同时收起可伸缩固定杆将修补装置移出管道至检查井内，并将其取出，完成管道非开挖修补。
46.本发明提供的一种管道局部非开挖修补加强系统及方法的工作原理：提前采用管道探测单元探测管道破损数据，根据管道破损数据展示的管道破损程度与长短，选择修补材料的长短；将修补装置放入管道内，地面操作人员可根据管道探测单元确定修补材料安放的准确，之后启动地面压力储气罐，通过橡胶导管和钢制导管将地面压力储气罐中的热气输送至可调花管进而输送到密闭的修补材料之中，由于气压的增加与温度的升高，将修补材料软化，同时将修补材料严密紧贴与现有管道内壁，稳压后可通过输入冷气，使密封材料降温，定型；其次通过控制器控制可调切刀控制杆与可调切刀将修补材料两侧堵头按管道内壁切割，确保成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍；最后将修补装置移出管道至检查井内，并取出，完成管道非开挖修补；该方法也可带水作业，不受流水影响；操作方便，安全可靠、成型后的修补材料不会对管道内流水产生阻碍且能够对管道破损处起到补强作用，能够解决传统管道修补采取开挖修补或替换，影响市民出行，施工周期长，人力、物力、财力投入大的问题和现有的非开挖修补方法操作复杂，注浆余量影响水流，对管道破损
处未有补强作用的问题。
47.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。