一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构及修复方法与流程

1.本发明涉及一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构及修复方法。适用于顶管施工技术领域。


背景技术：

2.顶管施工也称非开挖施工，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作井借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完全顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是管道前方配备掘进机切削土层并通过排泥管向外运输，后方借助主顶油缸及中继间等顶进设备的推力，把管道与掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内，然后将掘进机切割后吊起，最终将管道埋设在两井之间。
3.作为顶管施工的主要保护管道之一，混凝土管经常充当埋设管道的保护管。在顶管施工过程中即使各种人为因素都能得到有效的控制，还是会出现由于地下不可知因素导致所需顶力增大，此时便会出现混凝土管破裂的情况，传统的解决方式可分为碎裂管法、内衬法、局部修复法、开挖法等，碎裂管法适用于小口径、埋深浅的管道，内衬法与局部修复法适用于无后续顶进需求的管道，开挖法适用于开挖条件便捷的管道。
4.现今顶管施工所需的管道口径与埋设深度日益增加，埋设地点日益复杂，在如此情况下，传统的开挖或者碎裂管法所需的条件极为苛刻，当顶管施工具有大口径管道、深埋设工作井、地面情况复杂的情况时，传统的混凝土管修复方法不再奏效或者极其耗费人力物力。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构及修复方法。
6.本发明所采用的技术方案是：一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构，用于修复顶管施工中破碎的混凝土管，其特征在于：在所述破碎混凝土管内置入内衬钢管，该内衬钢管与破碎混凝土管内壁相连接，对应破碎混凝土管的前后两端分别设有受力环，受力环与破裂混凝土管内的内衬钢管相连。
7.所述内衬钢管上均匀开设有若干孔洞，孔洞内插装有螺柱，该螺柱一端固定于所述破碎混凝土管内壁，螺柱另一端穿过孔洞连接螺帽。
8.所述破碎混凝土管内壁上形成有若干钻孔，钻孔内插装所述螺柱，螺柱经高渗透环氧树脂液固定于钻孔内。
9.所述内衬钢管与所述破碎混凝土管之间间隙内注有高渗透环氧树脂液。
10.所述受力环与所述破裂混凝土管相应的端面之间设有环形止水橡胶。
11.所述受力环由若干受力圆弧件拼接而成。
12.一种用于顶管施工中混凝土管的修复方法，其特征在于：
13.修复破裂混凝土管的裂缝；
14.利用液压推动机构使破裂混凝土管与其前后混凝土管之间形成缝隙；
15.将内衬钢管顶至破裂混凝土管内，并将内衬钢管与破裂混凝土管内壁连接；
16.在破裂混凝土管前后的缝隙内安装与该破裂混凝土管前后端面对应的受力环，受力环与该破裂混凝土管内的内衬钢管相连。
17.所述将内衬钢管与破裂混凝土管内壁连接，包括：
18.通过内衬钢管上的孔洞在破裂混凝土管内壁上钻设形成钻孔；
19.穿过内衬钢管上孔洞往钻孔内插装螺柱，并在钻孔内注入高渗透环氧树脂液；
20.在内衬钢管与破碎混凝土管内壁之间间隙内注入高渗透环氧树脂液；
21.在螺柱的端部连接螺帽，将螺柱与内衬钢管固定。
22.在所述受力环安装前在所述破裂混凝土管的前后端面上安装环形止水橡胶。
23.所述在修复破裂混凝土管的裂缝采用高渗透环氧树脂液与水泥浆。
24.本发明的有益效果是：本发明以内衬钢管作为支撑物，加强了混凝土管的结构稳定度；在后续的顶管施工过程中，被修复混凝土管不直接接触顶力，而是被内衬钢管的移动而带动，混凝土管的受力面积从环面变为整个内表面，受力面积的增加大幅降低了混凝土管再次受损的可能性。
25.本发明通过螺柱与高渗透环氧树脂液可极为稳定的固定内衬钢管与混凝土管的相对位置，使之无法发生侧移，即使顶力过大，发生了侧移，环形止水橡胶垫也可缓冲部分顶力。
26.本发明安全环保，操作简单，材料与设备低廉易得，修复后的管道不影响后续使用，适用于工况复杂的混凝土管破裂情况。
附图说明
27.图1为实施例中修复结构的结构示意图。
28.图2为实施例中内衬钢管的结构示意图。
29.图3为实施例中液压推动机构的结构示意图。
30.图4为实施例中混凝土管内设轨道的结构示意图。
31.图5为实施例中受力圆弧件的结构示意图。
32.1、内衬钢管；11、预留孔洞；2、千斤顶受、施力装置；21、受力底座；22、施力底座；3、轨道；4、受力环；41、受力圆弧件；411、圆弧支撑板；412、连接管片；413、起吊环；5、环形止水橡胶垫；6、螺柱。
具体实施方式
33.如图1所示，本实施例为一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构，用于修复顶管施工中破碎的混凝土管，在破碎混凝土管内同轴置入有内衬钢管，内衬钢管与破碎混凝土管内壁之间具有均匀的间隙，对应破碎混凝土管的前后两端分别设有受力环，受力环与破裂混凝土管内的内衬钢管相连。
34.本例中内衬钢管上均匀开设有若干孔洞(见图2)，在内衬钢管的孔洞内插装有螺柱，该螺柱一端固定于破碎混凝土管的内壁上，螺柱另一端穿过孔洞连接螺帽，从而经螺
柱、螺帽配合将内衬钢管与破碎混凝土管内壁固定连接。
35.本实施例中在破碎混凝土管内壁上钻设形成有若干钻孔，钻孔内插装有螺柱，螺柱深入混凝土管的尺寸为混凝土管壁厚的1/3，该螺柱经高渗透环氧树脂液固定于破碎混凝土管内壁上的钻孔内。
36.本实施例中在内衬钢管与破碎混凝土管内壁之间的间隙内注有高渗透环氧树脂液，将内衬钢管与破碎混凝土管连接在一起。
37.本例中受力环由若干圆弧状的受力圆弧件拼接而成的环形结构，该受力圆弧件具有与破碎混凝土管端面适配的圆弧支撑板，对应圆弧支撑板内径设有与内衬钢管适配的连接管片。
38.本实施例中用于顶管施工中混凝土管的修复方法，具体包括以下步骤：
39.s1、利用高渗透环氧树脂液与水泥浆修复顶管施工过程中破碎混凝土管上的裂缝。
40.s2、利用液压推动机构使破裂混凝土管与其前后混凝土管之间形成足够安装受力环与环形止水橡胶垫的缝隙。
41.如图3所示，本例中液压推动机构包括固定于其中混凝土管内壁上的受力底座，以及固定于前后相邻的另一混凝土管内壁上的施力底座，受力底座与施力底座之间设有平行混凝土管轴线布置的千斤顶，通过千斤顶使前后相邻两混凝土管之间形成缝隙。
42.当混凝土管外壁的摩擦力过大导致推缝隙操作困难时，可在混凝土内壁安装多个受力底座与施力底座，并且也可一节一节依次将混凝土管推开。
43.s3、利用步骤s2形成的管间缝隙，在破碎混凝土管的前后端端面上安装与端面形状尺寸适配的环形止水橡胶垫。由于环形止水橡胶垫在受顶力的情况下不易滑落，所以只需使用例如高渗透环氧树脂液的胶水将其粘连于混凝土管前后端面即可。
44.s4、在破裂混凝土管内安装轨道(见图4)，使得后续置入破裂混凝土管内的内衬钢管与该混凝土管内壁之间有均匀间隙。
45.s5、利用主液压千斤顶与外表面涂抹蜡的顶环钢管将内衬钢管顶至破裂混凝土管内设定位置。
46.部分项目存在将混凝土管作为保护管道，其内部包裹钢管管道，此时本发明存在内衬钢管与内包钢管尺寸不一的情况，为使连接性能更好，可在与内衬钢管直接连接的钢管的接口处设置异径管。
47.s6、在内衬钢管所留孔洞的位置用电钻在混凝土管内表面钻出孔径稍大于螺柱的钻孔，混凝土管内表面钻孔与内衬钢管表面所预留孔洞的尺寸取决于能否将高渗透环氧树脂液注入到混凝土管内表面的孔洞中以及内衬钢管与混凝土管的缝隙中。
48.本例中穿过内衬钢管上孔洞往钻孔内插装螺柱，并在钻孔内注入高渗透环氧树脂液；在内衬钢管与破碎混凝土管内壁之间间隙内注入高渗透环氧树脂液；在螺柱的端部连接螺帽，将螺柱与内衬钢管固定。
49.本实施例中所设置螺柱的长度满足以下两个条件：螺柱深入混凝土管的尺寸为混凝土管壁厚的1/3；螺柱露出于内衬钢管内的长度为15cm。
50.本例中连接混凝土管与钢管的螺柱长度对其连接后的抗剪能力无明显帮助，但是螺柱的数量对其抗剪能力具有较大的影响，顶管施工过程中的顶力相当于剪力，所以可以
理解的是，可根据所需顶力适当调整钢管预留孔洞的数量。
51.s7、根据内衬钢管尺寸制作受力环，将受力圆弧件依次安装到内衬钢管的前后端口。
52.本实施例中安装受力圆弧件的方法为：
53.在需安装受力圆弧件一侧的内衬钢管顶部焊接两个滑轮；
54.将两根绳子分别穿过受力圆弧件内壁上的起吊环(见图5)并且穿过滑轮；
55.用绳子将受力圆弧件吊起，并且在空中调整受力圆弧件的姿态，起吊时可利用卷扬机；
56.将受力圆弧件移动到焊接的位置；
57.焊工将受力圆弧件的连接管片与内衬钢管焊接连接。本例中事先在内衬钢管的前后端面和受力圆弧件上连接管片的端面留好v型焊接口。不同受力圆弧件之间需焊接，受力环与环形止水橡胶垫之间需留有一定距离。
58.s8、以被添加内衬钢管的混凝土管为界，在两侧顶进内包钢管。
59.在后续的混凝土管顶进中，为了减小阻力可给混凝土管表面喷蜡，为使管内水流量不受影响，可在顶管施工结束后将螺柱超出内衬钢管的部分切割。
60.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构，用于修复顶管施工中破碎的混凝土管，其特征在于：在所述破碎混凝土管内置入有内衬钢管，该内衬钢管与破碎混凝土管内壁相连接，对应破碎混凝土管的前后两端分别设有受力环，受力环与破裂混凝土管内的内衬钢管相连。2.根据权利要求1所述的修复结构，其特征在于：所述内衬钢管上均匀开设有若干孔洞，孔洞内插装有螺柱，该螺柱一端固定于所述破碎混凝土管内壁，螺柱另一端穿过孔洞连接螺帽。3.根据权利要求2所述的修复结构，其特征在于：所述破碎混凝土管内壁上形成有若干钻孔，钻孔内插装所述螺柱，螺柱经高渗透环氧树脂液固定于钻孔内。4.根据权利要求1或2或3所述的修复结构，其特征在于：所述内衬钢管与所述破碎混凝土管之间间隙内注有高渗透环氧树脂液。5.根据权利要求1所述的修复结构，其特征在于：所述受力环与所述破裂混凝土管相应的端面之间设有环形止水橡胶。6.根据权利要求1所述的修复结构，其特征在于：所述受力环由若干受力圆弧件拼接而成。7.一种用于顶管施工中混凝土管的修复方法，其特征在于：修复破裂混凝土管的裂缝；利用液压推动机构使破裂混凝土管与其前后混凝土管之间形成缝隙；将内衬钢管顶至破裂混凝土管内，并将内衬钢管与破裂混凝土管内壁连接；在破裂混凝土管前后的缝隙内安装与该破裂混凝土管前后端面对应的受力环，受力环与该破裂混凝土管内的内衬钢管相连。8.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于，所述将内衬钢管与破裂混凝土管内壁连接，包括：通过内衬钢管上的孔洞在破裂混凝土管内壁上钻设形成钻孔；穿过内衬钢管上孔洞往钻孔内插装螺柱，并在钻孔内注入高渗透环氧树脂液；在内衬钢管与破碎混凝土管内壁之间间隙内注入高渗透环氧树脂液；在螺柱的端部连接螺帽，将螺柱与内衬钢管固定。9.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于：在所述受力环安装前在所述破裂混凝土管的前后端面上安装环形止水橡胶。10.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于，所述在修复破裂混凝土管的裂缝采用高渗透环氧树脂液与水泥浆。

技术总结
本发明涉及一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构及修复方法。本发明适用于顶管施工技术领域。本发明要解决的技术问题是：提供一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构及修复方法。本发明所采用的技术方案是：一种用于顶管施工中混凝土管的修复结构，用于修复顶管施工中破碎的混凝土管，其特征在于：在所述破碎混凝土管内置入内衬钢管，该内衬钢管与破碎混凝土管内壁相连接，对应破碎混凝土管的前后两端分别设有受力环，受力环与破裂混凝土管内的内衬钢管相连。内衬钢管相连。内衬钢管相连。


技术研发人员：姬心语 范勇 吕飞华 杜坤 陶帅 刘建英 韩嘉佳
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/14