排水管道钢内衬局部修复结构背景技术

随着城市进程的加快，排水管网与人们的生活和工作息息相关，肩负着城市污水、雨水排放等重要功能。然而，由于种种原因，中国很多城市的排水管道存在着不同程度的损坏现象，不及时维修，可能污染地下水或造成路面塌陷，给交通安全和市民的生命财产造成危害。特别是较大口径地下排水管道多为分节组合铺设，投用之后因受自然环境、水力条件以及上层压力变化等原因，使管道接口部位出现变形产生裂缝、管接头错位、下沉等现象，使地下水及地下水夹带着管道四周的土体和泥砂涌入管内，随污水流走，长此以往造成恶性循环，最终导致地面建筑物和路面的下沉破坏。因此必须对出现上述问题的管道及时进行修复，以保证污水、雨水正常排放及道路交通安全。截至2013年8月，对受损管道的修复总体来说有两大类：一类是基于开挖的管道修复技术，它适用于管道严重错口或严重下沉、人口密度不高、施工场地宽阔、对交通影响相对较小的场地；另一类是基于非开挖的管道修复技术，它适用于管道错位或下沉不太严重、管道出现线漏、接口出现裂缝、城市中心地段、开挖严重影响交通的场地。其中非开挖修复技术以修复的负面影响小、占用场地比较少、对地面、交通、环境以及周围地下管线等等的影响很微弱等优势，越来越受到地下管道行业管理部门的重视。

管道的非开挖修复技术总体上可分为整体修复和局部修复两大类：整体修复指对某段管进行整体的加固和修复；局部修复指只对管道接口等损坏点进行防渗堵漏修理的一种做法。现有的管道局部修复技术中，对于较大口径（≥Φ800毫米）排水管道修复一般包括裂缝嵌补、不锈钢发泡筒、局部现场固化修复技术。裂缝嵌补修复技术适用于管道错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于5厘米的情况，这种修复方法质量不够稳定、不能抵抗管道继续错位、脱节等。不锈钢发泡筒修复技术适用于管道脱节、渗漏的情况，不适用于管道错位的情况。局部现场固化修复技术适用于管道破裂、变形、错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于5厘米的情况。

上述的管道非开挖局部修复技术中，对于管道接口错位大于5厘米、脱节较大的、管道明显变形的情况并不适用，因此需研究一种新型修复方法，解决上述问题。

排水管道钢内衬局部修复结构发明目的

《排水管道钢内衬局部修复结构》的目的在于克服上述不足之处，提供一种旨在有效解决较大口径（≥Φ800毫米）排水管道接口错位较大（≤25厘米）、脱节较大的、管道明显变形等问题，使修复后的管道质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长的排水管道钢内衬局部修复结构。

排水管道钢内衬局部修复结构技术方案

按照《排水管道钢内衬局部修复结构》提供的技术方案，排水管道钢内衬局部修复结构包括钢内衬短管、聚胺脂密灌浆、石棉油麻丝填充抹带、快干水泥倒角、管内向外注浆管；所述钢内衬短管设在待修管道内，在待修管道与钢内衬短管两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带将接口嵌实密封，再用快干水泥倒角粉刷，待修管道与钢内衬短管间用聚胺脂密灌浆填充密实；在待修管道内纵向接口处两侧环向断面设注浆孔，所述注浆孔内插入管内向外钻孔注浆管，通过管内向外注浆管由管内向外注浆，加固管道外围土体。

作为该发明的进一步改进，所述钢内衬短管采用普通钢板卷制或采用成品钢管。

作为该发明的进一步改进，所述钢内衬短管材质采用普通碳钢或不锈钢材料制成，当采用普通碳钢材料时需做防腐处理，防腐采用环氧锌漆底层加环氧煤沥青涂料面层。

作为该发明的进一步改进，所述钢内衬短管为分体式，采用三块钢板均分设置在待修管道内，通过固定螺栓进行拼装固定或在管内拼装焊接。

作为该发明的进一步改进，所述钢内衬短管外径大小应根据待修管道接口错位后的有效内径确定。

作为该发明的进一步改进，所述钢内衬短管的壁厚为8～12毫米；钢内衬短管的长度为300～500毫米。

作为该发明的进一步改进，所述注浆孔为4~5个；注浆孔孔径为Φ3~5厘米；管内向外钻孔注浆管长度取40～60厘米。

排水管道钢内衬局部修复结构发明优点

该发明排水管道钢内衬局部修复技术与已有的不锈钢衬里管的修复管道结构、用软衬法形成的旧管道修复结构相比具有质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长等优点，特别适用于较大口径排水管道接口错位较大、脱节较大的、管道明显变形等情况管道修复。

图1为《排水管道钢内衬局部修复结构》的纵剖面示意图。

图2为《排水管道钢内衬局部修复结构》的钢内衬横断面示意图。

图3为《排水管道钢内衬局部修复结构》的管内向外注浆示意图。

《排水管道钢内衬局部修复结构》涉及一种排水管道修复结构，特别涉及一种较大口径（≥Φ800毫米）排水管道钢内衬局部修复，属于排水管道非开挖修复工程技术领域。

一种排水管道钢内衬局部修复结构，包括钢内衬短管（1）、聚胺脂密灌浆（2）、石棉油麻丝填充抹带（3）、快干水泥倒角（4）、管内向外注浆管（7）；所述钢内衬短管（1）设在待修管道（5）内，其特征是：在待修管道（5）与钢内衬短管（1）两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带（3）将接口嵌实密封，再用快干水泥倒角（4）粉刷，待修管道（5）与钢内衬短管（1）间用聚胺脂密灌浆（2）填充密实；在待修管道（5）内纵向接口处两侧环向断面设注浆孔，所述注浆孔内插入管内向外钻孔注浆管（7），所述管内向外钻孔注浆管（7）采用3根，两侧交叉布置，通过管内向外注浆管（7）由管内向外注浆，加固管道外围土体；所述钢内衬短管（1）为分体式，采用三块钢板均分设置在待修管道（5）内，每两块钢板中心间夹角为120o，通过固定螺栓（6）进行拼装固定或在管内拼装焊接；所述钢内衬短管（1）外径根据待修管道（5）接口错位后的有效内径确定；所述钢内衬短管（1）的壁厚为8～12毫米；钢内衬短管（1）的长度为300～500毫米；所述注浆孔为4-5个；注浆孔孔径为Φ3-5厘米；所述管内向外钻孔注浆管（7）长度为40～60厘米；所述钢内衬短管（1）采用普通钢板卷制或采用成品钢管；所述钢内衬短管（1）材质采用普通碳钢或不锈钢材料制成，当采用普通碳钢材料时需做防腐处理，防腐采用环氧锌漆底层加环氧煤沥青涂料面层。

如图1一图3所示，包括钢内衬短管1、聚胺脂密灌浆2、石棉油麻丝填充抹带3、快干水泥倒角4、拼装固定螺栓6及管内向外注浆管7。

下面结合附图描述该发明的排水管道钢内衬局部修复技术的实施方式。

如图1一图3所示，根据该发明实施例的排水管道钢内衬局部修复结构，包括钢内衬短管1、聚胺脂密灌浆2、石棉油麻丝填充抹带3、快干水泥倒角4、管内向外钻孔注浆管7，钢内衬短管1设在待修管道5内，在待修管道5与钢内衬短管1两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带3将接口嵌实密封，再用快干水泥倒角4粉刷，待修管道5与钢内衬短管1间用聚胺脂密灌浆2填充密实。

该发明钢内衬短管1可采用普通钢板分块卷制，亦可采用成品钢管切割而成。

该发明钢内衬短管1考虑安装方便及进入检查井的可能，可分三块运输到待修管道内，每两块钢板中心间夹角为120o，通过固定螺栓6进行拼装固定，也可采用管内拼装焊接。采用螺栓固定时，每个拼接处采用2个固定螺栓6拼装固定，固定螺栓可采用M16不锈钢螺栓，为了保证连接紧密，在每个拼接处的每两片钢套之间垫橡胶垫片。当采用焊接拼接时，应在焊接完成后表面进行防腐处理。

钢内衬短管1的外径大小应根据待修管道5接口错位后的有效内径确定，宜比待修管道5接口错位后的有效内径小5厘米，以保证钢内衬短管1与待修管道5间能注入聚胺脂密灌浆。

该发明钢内衬短管1的壁厚为8～12毫米，待修管道5管径较大时取大值；钢内衬短管1的长度为300～500毫米，待修管道5接口错位、脱节较大时取大值。

该发明钢内衬短管1材质可采用普通碳钢，亦可采用不锈钢，当采用普通碳钢时需做防腐处理。具体防腐做法是先将制作成三块弧形的半成品除锈并充分清理干净，刷环氧锌漆底漆二度，再刷环氧煤沥青面漆二度，待其自然风干后运至现场。连接板处采用高强度水泥进行包封，全面保护钢套环、钢内衬不受污水中的酸碱侵蚀。

该发明钢内衬短管1与待修管道5间用聚胺脂密灌浆2填充密实。具体做法为在钢内衬短管1两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带3将接口嵌满并用专门工具压密、压实，再用快干水泥倒角4粉刷，粉刷砂浆必须紧实、光滑，确保密封效果，同时预埋聚氨酯注浆管3根，两侧交叉布置，快干水泥倒角4粉刷坡度尽量缓和，确保流水的流畅。在预留的聚氨酯注浆缝内注入聚胺脂密灌浆2，浆液必须确保饱满，达到密水最佳效果，浆液固定后，再切除外留注浆管，进行封闭处理。

该发明通过管内向外钻孔注浆管7由管内向外压密注浆，加固管道外围土体。具体做法为在待修管道5内纵向接口处两侧各40厘米处环向断面设注浆孔，待修管道5管径d小于或等于Φ1600毫米时布置4只注浆孔，待修管道5管径d大于Φ1600毫米时布置5只注浆孔，钻孔采用小型钻机引孔，孔径为Φ3~5厘米，成孔后及时插入管内向外钻孔注浆管7，并封堵固定注浆管四周缝隙，不让流砂涌入。管内向外钻孔注浆管7长度根据加固范围确定，可取40～60厘米。压密注浆加固范围宜为待修管道5管底2米、管侧1米、管顶0.5米，注浆压力控制在0.25~0.6兆帕之间为宜。压密注浆浆液宜采用水泥-水玻璃双液，也可采用纯水泥浆。当采用水泥-水玻璃双液时，其重量配比宜为水泥:水玻璃=1:0.06，水泥标号不低于42.5级。注浆时采用隔点交错分层注浆，每次提升50厘米，注浆完成确保浆液到位，不外渗后，割断注浆管，密封注浆孔，确保不渗漏。

2021年6月24日，《排水管道钢内衬局部修复结构》获得第二十二届中国专利优秀奖。

在炼钢生产中耐火材料使用于很严酷的条件下.其中包括较高的温度及在温度发生骤变时产生的热冲击。当从转炉或者电弧炉注入钢水时，温度有时达到极高值（>1700^oc）。通常在注入钢水之前，钢包内衬工作层的温度介于800^oc-1200^oc之间，这在内衬工作层中引起产生应力，这可能导致工作层剥落。

炉渣在高温下发生反应能力引起对耐火材料的侵蚀，这是众所周知的。炉渣成分的变化主要取决于冶炼的过程。在现有的冶炼过程中主要与碱性炉渣有关，此类炉渣最容易与刚玉砖内衬发生反应。目前对钢包的整体内衬来说，经常采用刚玉方镁石砖或者刚玉尖晶石砖。当含有尖晶石(10%-25%)的耐火浇注料用于作钢包内衬 时，其抗损毁能力特别重要，因为其结晶结构有助于俘获一系列二价或三价的阳离子(Fe² 等)。含尖晶石的耐火材料具有极低的开口气孔率和非常良好的机械性能。但是，加入氧化镁的材料正在更多地取代此类材料，首先是因为成本原因。但也与它具有良好的抗渗透性有关。

某些研究者认为这些良好的使用性能与材料的密度高及单位表面积大有关。形成尖晶石时伴随有耐火材料基质中的微观气孔得到发展。石灰或者炉渣能与氧化铝发生反应，并形成六铝酸钙，它引起膨胀，致使部分微观气孔被封闭。

钢包内衬永久层的预热是影响其使用性能的一个重要因素，这也是一个非常重要的阶段，此时任何与理想的加热曲线发生偏离时都会使内衬中产生较大的应力，有时会出现爆裂层施加机械作用，这是内衬使用期间的最危险的因素。在进行处理钢水及在钢包使用期间热循环的顺序也会导致某种内衬变得脆弱，并出现剥落。2100433B

不锈钢内衬是一种非开挖修复地下管道的方法。

管道非开挖不锈钢内衬施工法能广泛的应用在给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业等管道。不锈钢内衬管耐高温可输送热水、沸水、蒸气并且安全卫生。在原管内安装不锈钢管后使管道整体承压性、抗冲击性、耐腐蚀性等综合性能得以强化和提升，不仅可用于民用输水、输气，还可用于输送工业用流体。

不锈钢内衬技术是将薄壁不锈钢管作为载体，进行焊接成型后，以牵引绞车为动力将不锈钢内衬管从待修管道的一端牵引至另一端。不锈钢管内衬管穿插完毕之后对其进行冲压，在保压情况下对内衬管与原管线之间的缝隙进行注浆固化作业。形成与原管道紧密粘合、表面光滑的复合管。从而达到承压性强、抗冲击、整体耐腐蚀的修复目的，延长原管道使用寿命五十年以上。

内衬后的管内壁光滑不易结垢，降低运行摩阻，节约输送能耗成本，可有效防止二次污染。由于钢中含有18%的铬，在使用过程中管道内壁形成一层极薄的氧化铬薄膜，该薄膜阻止金属继续氧化，故不锈钢有很强的耐腐蚀性能，不仅能承受水和空气的腐蚀，而且可以承受弱酸弱碱的腐蚀。内衬不锈钢管的厚度有1—3毫米，而镀锌钢管的镀锌层厚度仅为0.07毫米，厚度相差14.2-42.9倍，不锈钢的耐腐蚀性和致密性又强于镀锌钢管镀锌层。所以，内衬不锈钢复合钢管在使用过程中不用担心因内壁锈蚀产生结垢、结瘤而使内孔缩小。