專利名稱：地下管道和檢查井的非開挖整體修復方法
技術領域：
本發明涉及一種對損壞的市政排水管道、農業用水、工業用水及自來水管道、煤氣管道等地下管道以及檢查井進行整體修復的整體修復技術的改良發明；更具體地，本發明涉及一種對上述損壞的地下管道和檢查井進行整體修復的非開挖整體修復方法及其修復用增強材料。
背景技術：
以往，如市政排水管道、農業用水、工業用水及自來水管道、煤氣管道等地下管道以及檢查井(陰宑)遭到損壞時，為對其遭到損壞段進行修復，通常必須將上述管道損壞段地面進行開挖，對所述損壞段管道進行替換。顯然，上述對損壞的地下管道和檢查井地段開挖后進行整體修復的方法費工、費時、且效率低、成本大。
近年來，已有人已開發、并在實際應用中使用了對上述損壞的地下管道和檢查井段進行整體修復的非開挖整體修復方法，所述地下管道或檢查井的整體修復施工方法系在對已經陳舊損壞的市政排水管道、農業用水、工業用水及自來水管道、煤氣管道等地下管道以及檢查井進行修復時，在已損壞的舊有地下管道或既有檢查井的內部，插入其外徑小于舊有地下管道或既有檢查井內徑的管道內襯材料或檢查井內襯材料之后，在已損壞的舊有地下管道和管道內襯材料之間，或在已損壞的既有檢查井和檢查井內襯材料之間注入粘結、固化用填充漿料，以使硬化的管道內襯材料和管道由凝固、硬化的粘結、固化用填充漿料被堅固地結合在一起。
例如，在整體修復已經陳舊和損壞的管道時，把浸漬有硬化性樹脂的管狀樹脂吸收材料制作的修復用管道內襯材料，利用液體壓力將該材料翻轉插入管道的內部，利用液體壓力使內襯材料膨脹并使之緊貼于管道內側，然后利用熱水加熱內襯材料，以使所述內襯材料在管道內硬化形成剛性管。在這個剛性管和既有陳舊管之間的縫隙中填充水泥漿料或樹脂灰漿等。以使硬化的內襯材料和管道或檢查井由凝固、硬化的粘結、固化用填充漿料堅固地結合。
然而，根據上述修復施工方法，由于已經硬化成剛性管的管道內襯材料和管道由凝固、硬化的粘結、固化用填充漿料堅固地結合在一起，作用在舊有地下管道的外壓和活負荷等的載荷會在管道內襯材料上作用為拉伸應力。為此，管道內襯材料需要較大的抗拉伸強度的要求。
再者，管道內部的壓力也會在內襯材料上作用拉伸應力，這種情況也同樣要求管道內襯材料具要較高的抗拉伸應力的強度要求。
為此，當管道上有很大的負載作用，以及在管道的直徑較大的情況下，需要將管道內襯材料的厚度作得很厚。
另一方面，管道內襯材料如果很厚的話，在施工時對該管道內襯材料的操作變的十分困難，會導致施工性能的惡化和施工成本的增高。
本發明是針對上述問題而作。本發明的主要目的在于提供一種地下管道和檢查井的非開挖整體修復方法及其修復用增強材料。通過在舊有地下管道內部設置增強材料，分擔作用在管道內襯材料上的拉伸應力，由此，可把整體管道內襯材料的厚度控制在最小限度，以改善施工性能和降低施工成本。
發明內容
為達到上述目的，本發明的第一技術方案是這樣一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法所述非開挖整體修復方法在舊有地下管道或者既有檢查井的內部，插入其外徑比舊有地下管道或者既有檢查井的內徑要小的管道內襯材料或者檢查井內襯材料之后，在舊有地下管道和管道內襯材料之間，或者在既有檢查井和檢查井內襯材料之間注入粘結、固化用填充漿料，以使硬化的管道內襯材料和管道由凝固、硬化的粘結、固化用填充漿料被堅固地結合在一起，其特征在于，在舊有地下管道或者既有檢查井的內部插入上述的管道內襯材料或者檢查井內襯材料之前，在舊有地下管道的內壁面或者檢查井的內壁面上設置增強材料，然后，在舊有地下管道和管道內襯材料之間或者在既有檢查井和內襯材料之間注入所述粘結、固化用填充漿料。
本發明的第二技術方案是這樣一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法其中，將所述的增強材料支撐，并固定在舊有地下管道或者既有檢查井的內壁上。
本發明的第三技術方案是這樣一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法其中，所述的增強材料由鋼絲網或鋼筋構成。
本發明的第四技術方案是這樣一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法其中，所述的粘結、固化用填充漿料采用水泥漿。
本發明的第五技術方案是這樣一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法其中，所述的粘結、固化用填充漿料采用水泥漿和樹脂灰漿。
較好的是，本發明的水泥漿為無收縮水泥，膨脹水泥。
又，較好的是，本發明的樹脂灰漿使用不飽和聚酯，環氧樹脂，聚氨基甲酸酯。
較好的是，在本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法中，在所述的粘結、固化用填充漿料中摻入0-30％的樹脂灰漿。
又，較好的是，在本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法中，所述的粘結、固化用填充漿料中摻入0-3％的混溶劑和0-8％的乳膠液。
更好的是，在本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法中，在所述的粘結、固化用填充漿料中摻入5-10％的樹脂灰漿。
又，更好的是，在本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法中，在所述的粘結、固化用填充漿料中摻入1-2％的混溶劑和2-4％的乳膠液。
根據本發明，由于在舊有地下管道和管道內襯材料或者既有檢查井和檢查井內襯材料之間設置了增強材料，其結果，可以抑制直接作用在管道內襯材料以及檢查井內襯材料上的拉伸應力，把這些內襯材料的厚度控制在最小限度，在對管道和檢查井整體進行施工時對內襯材料的操作變的容易的同時，降低了內襯材料的成本。
根據本發明，可對數十-數百米，如10-500米的地下管道進行非開挖整體修復。較好的是，對數十-二、三百米的地下管道進行非開挖整體修復。
圖1為本發明的實施形態1中設置了增強材料后的管道的剖視圖。
圖2所示為圖1的A-A線剖視圖。
圖3所示為本發明的實施形態1中表示的管道內襯材料翻轉插入管道內的作業狀況示意圖。
圖4所示為本發明的實施形態1中表現管道內襯材料硬化工序的管道剖視圖。
圖5所示為本發明的實施形態1中表示粘結、固化用填充漿料工序的管道剖視圖。
圖6所示為本發明的實施形態1中修復后的管道剖視圖。
圖7為圖6的B-B線剖視圖。
圖8所示為本發明的增強材料的各種形態圖。
圖9所示為本發明的實施形態1中表示變形例的剖視圖。
圖10所述為本發明的實施形態2中設置了增強材料后的檢查井的剖視示意圖。
圖11為圖10的C-C線剖視圖。
圖12為本發明的實施形態2中表示管道內襯材料翻轉插入管道內作業的檢查井剖視示意圖。
圖13為本發明的實施形態2中表現管道內襯材料硬化工序的檢查井剖視示意圖。
圖14為本發明的實施形態2中表示粘結、固化用填充漿料工序的檢查井示意圖。
圖15為本發明的實施形態2中修復后的檢查井剖視示意圖。
圖16為圖15的D-D線剖視圖。
圖中，1為管道(液體輸送設施)，2，12為增強材料，3，13為螺釘，4為管道內襯材料，5，15為熱水管，6，16粘結、固化用填充漿料，7，17為注漿孔，8，18注漿管，11為檢查井(液體輸送設施)，14為檢查井內襯材料，19為排水管。
具體實施例方式
以下，參照附圖，就本發明的實施形態進行說明。
實施形態1對100米長的地下管道進行非開挖整體修復圖1～圖7是本發明的按施工順序表示的斷面圖，圖1是設置了增強材料后的管道橫向剖視圖。圖2是圖1的A-A線剖視圖。圖3是表示管道內襯材料反轉插入管道內時作業的管道橫向剖視圖。圖4是表現管道內襯材料硬化工序的管道橫向剖視圖。圖5是表示粘結、固化用填充漿料工序的管道橫向剖視圖，圖6是修復后的管道橫向剖視圖，圖7是圖6的B-B線剖視圖。
在圖中，1是埋設在地下的下水道管，煤氣管等管道。在對管道1進行整體修復時，如圖1及圖2中所示，把比管道1的內徑稍小的外形為圓筒形的增強材料2，用多個螺釘3固定在管道1的內壁上，同時，在該增強材料2和管道1的內壁間形成有5.0mm～200mm的間隙。
在這里，上述增強材料2可以是如圖8(a)所表示的鋼絲網2A、如圖8(b)所示的板條2B，如圖8(c)所示的鋼筋2C，或如圖8(d)所示的金屬絲網2D等。此外，也可以使用未圖示的PC線鋼、H型鋼、玻璃纖維等，但是，最適合的是如圖8(a)所示的鋼絲網。
圖9是采用鋼筋2E作為增強材料2時的剖視圖。在此情況下，沿著管道1的內壁，按其內壁形狀把直線鋼筋彎曲成圓形，根據其對彎曲變形抗衡的復原力，鋼筋2E會緊貼在管道1的內壁上，并被固定。
如前所述，在管道1的內部設置增強材料2后，如圖3所示，采用空氣壓或水壓等的流體壓，將管道內襯材料4反轉插入設置于管道1內的上述增強材料2的內部。此時，管道內襯材料4是由浸漬有未硬化的熱硬化性樹脂的聚氨基甲酸酯纖維，維尼綸等形成的管狀無紡布，其表面由聚乙烯等的密封性高的塑料膠膜覆蓋而成。在管狀無紡布內浸漬的熱硬化性樹脂采用不飽和聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，環氧樹脂等。
將管道內襯材料4翻轉插入在設置有增強材料的管道1內后，在管道內襯材料4的內部作用流體壓力，使該管道內襯材料4膨脹，如圖4所示，把管道內襯材料4緊壓在增強材料的內表面上，在內襯材料4內灌入熱水進行加熱。這樣，在增強材料的內部形成由具有剛性的內襯材料4形成的塑料內襯管。
另外，根據本實施形態，在管道內襯材料4翻轉入管道1里面后，在管道1內形成了剛性的塑料管。
又，也可以使用塑料制的塊體在管道內組裝的方式在管道內形成整體塑料管。
在增強材料2的內部形成作為剛性的整體塑料管子后，如圖5所示，在整體管道1和增強材料2之間所形成的間隙內注入粘結、固化用填充漿料6。粘結、固化用填充漿料6主要采用水泥漿，水泥漿有普通高爐水泥、無收縮水泥及膨脹水泥等。
這里，在本實施形態中注入粘結、固化用填充漿料6時，采用了在管道內襯材料4和增強材料2上形成一個注漿用孔7，并連接上注漿管8，從這個注漿管8把漿料6注入到舊有地下管道1和增強材料2之間的間隙內的注入粘結、固化用填充漿料的方法。但也可以采用從管道端部直接注入漿料6的注入粘結、固化用填充漿料的方法。
如果把粘結、固化用填充漿料6一次性注滿時，會對管道內襯材料4產生浮力和外壓等的負荷，所以最好是分2～5次把粘結、固化用填充漿料注完。在這個情況下，較好的是，在確認第一次填充的漿料6完全固化之后，再實施第2次以后的填充注漿。同時，為了防止因為浮力而使管道內襯材料4浮起，也可以在管道內襯材料4的內部積水的狀態下進行漿料6的填充。
注入到管道1和增強材料2之間的間隙內的漿料6硬化后，如圖6及圖7所示，籍由漿料6使管道內襯材料4和增強材料2與管道1堅固地結合在一起。
以往，雖然對管道1的一連串整體修復工作已結束，但是，作用在管道1上的外壓中的土壓和活負荷等會在管道內襯材料4引起拉伸應力。但是在本實施形態中，由于在管道1和內襯材料4之間設置了增強材料2，作用在管道內襯材料4上的拉伸應力會被增強材料2分擔。其結果，作用在管道內襯材料4上面的拉伸應力會被減小，由此，可以達到把內襯材料的厚度控制在最小限度，在對管道進行施工時易于對內襯材料進行操作，并進一步降低內襯材料成本的目的。
實施形態2對300米長的地下管道進行非開挖整體修復圖10～圖16是本發明的按施工順序表示的斷面圖。圖10是設置了增強材料后的檢查井的剖視圖。圖11是圖10的C-C線剖視圖。圖12是表示管道內襯材料插入檢查井內作業的檢查井剖視圖。圖13是表現管道內襯材料硬化工序的檢查井剖視圖。圖14是表示粘結、固化用填充漿料工序的檢查井剖視圖，圖15是修復后的檢查井剖視圖，圖16是圖15的D-D線剖視圖。
在圖中，11是被埋設在地下的檢查井。在對檢查井11整體進行修復時，如圖10及圖11中所示，把其直徑比檢查井11的內徑稍小的圓筒形增強材料12，用多個螺釘13固定在檢查井11的內壁上，在該增強材料12和檢查井11的內壁間形成5.0mm～200mm的間隙。
上述的增強材料12，系采用與如前所述的形態1中相同的材料(參考圖8)。或者作為增強材料在采用鋼筋2E的情況下，和圖9所示相同，根據其抗衡彎曲變形的復原力，鋼筋2E緊貼在檢查井11的內壁上，并被固定。
如前所述，在將增強材料12設置于檢查井11整體內壁上后，如圖12所示，將檢查井內襯材料14從檢查井的上方插入井內，并固定在設置于檢查井11內的所述增強材料12的內壁。在這里，檢查井內襯材料14由在管狀無紡布內浸漬有熱硬化性樹脂等構成，和實施形態1中管道內襯材料4相同。
在將檢查井內襯材料14插入設置有增強材料12的檢查井11內后，在檢查井內襯材料14的內部作用流體壓力，使該檢查井內襯材料14膨脹。此時，如圖13所示，檢查井內襯材料14被緊壓在增強材料12的內表面。在內襯材料14內灌入熱水進行加熱，在增強材料的內部形成具有剛性的塑料內襯管。這時，為加熱檢查井內襯材料14而在其內部殘留的熱水通過配水管19排出，經再加熱后用配水管再次送入用以加熱檢查井內襯材料。
根據本實施形態，在將檢查井內襯材料14翻轉入檢查井11里面后，在檢查井整體11內形成了剛性的整體塑料管。但是，也可以使用塑料制的塊體在檢查井內組裝的方式在檢查井內形成整體塑料管。
如前所述，內襯材料14在增強材料12的內部形成剛性管的整體塑料管后，如圖14所示，在檢查井11和增強材料12之間所形成的間隙內注入粘結、固化用填充漿料16。在本實施形態中，在注入粘結、固化用填充漿料16時，采用了在檢查井內襯材料14和增強材料12上打一個注漿用孔17，連接上注漿管18，從這個注漿管18把漿料16注入到既有檢查井11和增強材料12的之間的間隙內的注漿方法。
粘結、固化用填充漿料16采用水泥漿和樹脂灰漿的混合漿料。所述樹脂灰漿對水泥漿的混合比例在30％以下，較好的是5-8％。所述水泥漿和水泥漿有普通高爐水泥、無收縮水泥及膨脹水泥。所述樹脂灰漿使用不飽和聚酯，環氧樹脂，聚氨基甲酸酯等樹脂材料。
注入到檢查井11和增強材料12之間的間隙內的漿料16硬化后，通過漿料16使檢查井內襯材料14，增強材料12與檢查井11堅固地結合在一起，作用在檢查井11上的外壓中的土壓和活負荷等對檢查井內襯材料14形成的拉伸應力會被檢查井11和檢查井內襯材料14之間設置的增強材料12分擔。這樣，作用在檢查井內襯材料14上面的拉伸應力會被減小，由此，可達到把內襯材料的厚度控制在最小限度，在對檢查井進行整體修復施工時易于對內襯材料操作，降低內襯材料成本的目的。
實施形態3除了粘結、固化用填充漿料6采用對總重100％的水泥漿混合有0-3％，較好的是1-2％的混溶劑和0-8％，較好的是2-4％的乳膠液的混合漿料，地下管道長150米之外，其他如同實施形態1，進行本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法。
實施形態4除了粘結、固化用填充漿料16采用對總重100％的水泥漿和樹脂灰漿的混合漿料混合有0-3％，較好的是1-2％的混溶劑和0-8％，較好的是2-4％的乳膠液的混合漿料，地下管道長200米之外，其他如同實施形態2，進行本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法。
實施形態5除了粘結、固化用填充漿料16采用對總重100％的水泥漿和樹脂灰漿的混合漿料混合有0-3％，較好的是1-2％的混溶劑和0-8％，較好的是2-4％的乳膠液的混合漿料，對直徑約1米的檢查井進行修復之外，其他如同實施形態2，進行本發明的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法。
發明的效果從上述說明可以明確地得知，根據本發明，在對損壞的市政排水管道、農業用水、工業用水及自來水管道、煤氣管道等地下管道以及檢查井進行整體修復時，無須度上述管道損壞段地面進行開挖，所述整體修復方法省工、省時、且效率高、成本低。另外，由于在損壞的舊有地下管道和管道內襯材料或者既有檢查井和檢查井內襯材料之間設置了增強材料，抑制了直接作用在管道內襯材料以及檢查井內襯材料上的拉伸應力，使得作用在管道內襯材料或者檢查井內襯材料上面的拉伸應力減小，由此，可獲得把這些內襯材料的厚度控制在最小限度，在對管道和檢查井整體進行施工時易于對內襯材料操作，降低內襯材料成本的效果。
另外，由上可知，所述粘結、固化用填充漿料采用混合有樹脂漿的水泥漿混合漿料時，其牢度、凝固力、耐久性更好，但其成本雖樹脂使用量的增加而增大。所述粘結、固化用填充漿料采用混合有0-3％，較好的是1-2％的混溶劑和0-8％，較好的是2-4％的乳膠液的混合漿料的水泥漿時，其牢度、凝固力、耐久性、加工性也得到較大的提高，且可維持較低的使用成本。
權利要求
1.一種地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，所述非開挖整體修復方法系在舊有地下管道或者既有檢查井的內部，插入其外徑比舊有地下管道或者既有檢查井的內徑要小的管道內襯材料或者檢查井內襯材料，然后，在舊有地下管道和管道內襯材料之間，或者在既有檢查井和檢查井內襯材料之間注入粘結、固化用填充漿料，以使硬化的管道內襯材料和管道由粘結、固化用填充漿料被堅固地結合在一起，其特征在于，在舊有地下管道或者既有檢查井的內部插入上述管道內襯材料或者檢查井內襯材料之前，在舊有地下管道的內壁面或者檢查井的內壁面上設置增強材料，然后，在舊有地下管道和管道內襯材料之間或者在既有檢查井和內襯材料之間注入所述粘結、固化用填充漿料。
2.如權利要求1所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，將所述的增強材料支撐、并固定在舊有地下管道或者既有檢查井的內壁。
3.如權利要求1所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述的增強材料由鋼絲網或鋼筋構成。
4.如權利要求1所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述的粘結、固化用填充漿料采用水泥漿。
5.如權利要求1或4所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述的粘結、固化用填充漿料中摻入0-30％的樹脂灰漿。
6.如權利要求1或4所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述的粘結、固化用填充漿料中摻入0-3％的混溶劑，0-8％的乳膠液。
7.如權利要求4所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述水泥漿為無收縮水泥，膨脹水泥漿。
8.如權利要求5所述的地下管道或檢查井的非開挖整體修復方法，其特征在于，所述樹脂灰漿使用不飽和聚酯，環氧樹脂，聚氨基甲酸酯。
全文摘要
一種地下管道或檢查井(窨井)的非開挖整體修復方法，所述方法系在損壞的舊有地下管道或者既有檢查井內部，插入其外徑小于所述管道或既有檢查井內徑的管道內襯材料或檢查井內襯材料，然后，在所述管道和管道內襯材料之間，或在既有檢查井和檢查井內襯材料之間注入粘結、固化用填充漿料，以使硬化的內襯材料和管道或檢查井由凝固的粘結、固化用填充漿料堅固地結合。其特征在于，在舊有地下管道或既有檢查井內部插入上述內襯材料之前，在所述管道內壁面或檢查井內壁面上設置增強材料，然后，在所述管道和管道內襯材料之間或既有檢查井和內襯材料之間注入所述粘結、固化用填充漿料。由于在所述管道和管道內襯材料或既有檢查井和檢查井內襯材料之間設置了增強材料，使得作用在所述內襯材料上的拉伸應力減小，由此，可將所述內襯材料厚度控制在最小限度，易于對其進行操作并降低內襯材料成本。
文檔編號F16L55/162GK1755184SQ20041006684
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月29日 優先權日2004年9月29日
發明者孫躍平 申請人:孫躍平