CN113623483A - 一种管道变形非开挖提拉修复装置及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种管道变形非开挖提拉修复装置及修复方法，包括：固定组件，固定安装在管道内壁顶面；托举组件，包括托举梁及吊装件，托举梁水平设置在固定组件下方，吊装件的上下两端分别与固定组件及托举梁固定连接；提拉组件，包括提拉杆、顶升元件及连接横梁，连接横梁水平设置在托举梁的上方，提拉杆设置有若干条，提拉杆的下端与管道内壁底面固定连接，提拉杆的上端活动穿过托举梁并与连接横梁固定连接，顶升元件至少设置有两个，顶升元件的两端分别与托举梁及连接横梁固定连接。本发明的管道提拉修复方法采用非开挖方式进行，且修复装置结构简单，在管道内施工作业方便快捷，可以准确、高效的实现对管道内壁凹陷进行修复。

Description

一种管道变形非开挖提拉修复装置及修复方法

技术领域

本发明涉及管道修复技术领域，尤其涉及一种管道变形非开挖提拉修复装置及修复方法。

背景技术

目前城市排水或供水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。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。其中，开挖修复即直接将管道挖开，然后对待修复管道进行修复，管道的开挖修复存在的环境问题以及经济影响比较大，且容易造成其余管道的破坏等安全事故，并且容易占用路面交通。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。

现有的排水管或供水管多采用金属管道，因金属具有较强的韧性，在发生塑性变形后也能照常工作，例如地下的金属管道因存在局部薄弱区域，致使高压水作用下对管道内壁挤压变形，进而造成管道底部区域向下凹陷，虽然管道没有破裂但是增大了管道的内径，长期在水压作用下凹陷区域容易崩坏破裂，造成漏水，因此如何采用非开挖修复是目前需要解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种管道变形非开挖提拉修复装置及修复方法，通过管道内部提拉方式，可以实现对管道底部凹陷变形通过非开挖的方式进行修复。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种管道变形非开挖提拉修复装置，包括：

固定组件，固定安装在管道内壁顶面；

托举组件，包括托举梁及吊装件，所述托举梁水平设置在固定组件下方，吊装件的上下两端分别与固定组件及托举梁固定连接；

提拉组件，包括提拉杆、顶升元件及连接横梁，所述连接横梁水平设置在托举梁的上方，所述提拉杆设置有若干条，提拉杆沿管道弧形底面等间距竖直设置，提拉杆的下端与管道内壁底面固定连接，提拉杆的上端活动穿过托举梁并与连接横梁固定连接，顶升元件至少设置有两个，顶升元件的固定端固定安装在托举梁上，顶升元件的伸缩端与连接横梁固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述固定组件包括上翼缘板、下翼缘板及月牙梁腹板，所述上翼缘板呈弧形设置，所述上翼缘板的上表面与管道内壁顶面贴合且固定连接，所述月牙梁腹板设置有多块，且沿管道长度方向等间距固定安装在上翼缘板下表面，所述下翼缘板水平设置在月牙梁腹板底部并与月牙梁腹板及上翼缘板固定连接，所述吊装件的上端与下翼缘板固定连接。

进一步，优选的，相邻两块所述月牙梁腹板之间均等间距竖直安装有若干加强筋板，加强筋板的上、下两端分别与上翼缘板及下翼缘板固定连接。

更进一步，优选的，所述上翼缘板与管道内壁顶面之间还固定连接有弧形钢垫板，所述弧形钢垫板的面积与上翼缘板的面积相等。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述提拉杆底部还固定连接有拉杆底板，拉杆底板用于与管道内壁底面固定连接，所述拉杆底板的下表面轮廓与管道内壁轮廓相适配，所述提拉杆与拉杆底板之间固定连接有若干加劲肋板。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述吊装件为钢管，连接横梁上设置有供吊装件穿过的活动通道，吊装件的下端与托举梁固定连接，吊装件的上端与下翼缘板固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述吊装件为螺杆，连接横梁及托举梁上分别对应设置有供吊装件穿过的活动通道，吊装件的上端穿过连接横梁上的活动通道并与下翼缘板固定连接，吊装件的下端穿过托举梁的上的活动通道并通过调节螺母进行连接。

优选的，所述顶升元件为千斤顶或液压油缸。

另一方面，本发明根据上述管道变形非开挖提拉修复装置还提出了一种修复方法，包括步骤如下：

S1、进行管道变形测量，确定管道需要进行变形修复的位置；

S2、将预拼接完成的固定组件、托举组件及提拉组件通过检修口运送到管道待修复位置处；

S3、将拼接完成的固定组件及钢垫板通过攻丝螺栓与管道内壁顶面固定连接成整体；

S4、通过吊装件将托举梁固定安装在固定组件正下方，同时将连接横梁安装在固定组件与托举梁之间；

S5、将提拉杆的下端与管道内壁底面固定连接，提拉杆的上端活动穿过托举梁并与连接横梁固定连接；

S6、在连接横梁与托举梁之间竖直安装若干顶升元件；

S7、在管道内壁底面开设三个排气孔，并通过三通接头与排气孔相连接，三通接头的两位两个接头分别连接单向阀和球阀；

S8、利用顶升元件同步对连接横梁向上顶升，由连接横梁带动提拉杆带动管道内壁底面向上提拉，在提升前及提升过程中，球阀处于关闭状态，同时利用单向阀向管道外侧充气加压；

S9、管道提拉修复完成后，关闭单向阀，通过中间的球阀向管道外侧注浆加固。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明公开的管道变形非开挖提拉修复装置，通过检查口，可以进入道管道内，并在管道内设置固定组件、托举组件及提拉组件，固定组件与管道内壁顶面固定连接，可以为整个提拉修复装置提供施力作用点，通过托举组件固定安装在固定组件正下方，可以将顶升元件安装在托举组件上，通过顶升元件向上对连接横梁顶升，可以使连接横梁带动下方的提拉杆对管道内壁底面进行提拉修复，从而对管道内壁凹陷区域进行复位。本发明的管道提拉修复方法采用非开挖方式进行，且修复装置结构简单，在管道内施工作业方便快捷，可以准确、高效的实现对管道内壁凹陷进行修复；

(2)通过在固定组件与管道内壁顶面之间安装弧形垫板，可以对管道内壁顶面进行加固，减少在提升过程中管道内壁顶面变形；

(3)通过吊装件设置为螺杆，可以调节托举梁与固定组件之间的间距，从而可以更换不同型号的顶升元件，来满足不同管道凹陷修复时顶升元件顶升行程；(4)通过在提升前及提升过程中，球阀处于关闭状态，同时利用单向阀向管道外侧充气加压，可以使管道内外压差一致，减小提升过程中管道壁外的负压对管道的影响，方便进行管道提升修复，同时在充气加压过程中，也可以避免在提升时，管道外侧的泥浆或水通过排气孔灌入管道内影响施工；

(5)管道提升修复完成后，通过中间的球阀向管道外侧注浆，可以方便观察两侧的排气孔冒浆来判断管道外侧注浆是否完成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的管道变形非开挖提拉修复装置的工作状态示意图；

图2为本发明公开的管道变形非开挖提拉修复装置的工作状态断面图；

图3为本发明公开的固定组件的结构示意图；

图4位本发明公开的固定组件的断面图；

图5为本发明公开的提拉杆与管道内壁连接示意图；

图6位本发明修复完成后灌浆示意图；

附图标记：

S、管道；1、固定组件；2、托举组件；3、提拉组件；21、托举梁；22、吊装件；31、提拉杆；32、顶升元件；33、连接横梁；11、上翼缘板；12、下翼缘板；13、月牙梁腹板；14、加强筋板；15、钢垫板；311、拉杆底板；312、加劲肋板；4、排气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2，本发明实施例公开了一种管道变形非开挖提拉修复装置，包括固定组件1、托举组件2及提拉组件3。通过检修口可以在进行管道S修复时将上述部件转运至管道S内，来进行组装进而进行管道S变形修复。

其中，固定组件1，固定安装在管道S内壁顶面，用于为整个提拉修复装置提供施力作用点。

托举组件2，包括托举梁21及吊装件22，托举梁21水平设置在固定组件1下方，托举梁21与固定组件1之间设置预定间距，来满足提拉时移动行程范围。吊装件22的上下两端分别与固定组件1及托举梁21固定连接，托举组件2用来为提拉组件3提供向上施力平台。

提拉组件3，用来对管道S内壁底面凹陷区域向上进行提拉，具体的，提拉组件3包括提拉杆31、顶升元件32及连接横梁33，连接横梁33水平设置在托举梁21的上方，提拉杆31设置有若干条，提拉杆31沿管道S弧形底面等间距竖直设置，由此，可以保证在提拉过程中受力均衡，提拉杆31的下端与管道S内壁底面固定连接，提拉杆31的上端活动穿过托举梁21并与连接横梁33固定连接，顶升元件32至少设置有两个，顶升元件32的固定端固定安装在托举梁21上，顶升元件32的伸缩端与连接横梁33固定连接，多个顶升元件32构成顶升***，顶升元件32固定在托举梁21上并与托举组件2及固定组件1形成整体，在顶升元件32向上同步顶升作业过程中，可以对连接横梁33进行向上顶升，连接横梁33在向上顶升过程中，带动提拉杆31对管道S内壁底面向上进行提拉，进而实现对管道S内壁凹陷区域进行复位。

上述提拉修复装置结构简单，提拉修复方法采用非开挖方式进行，在管道S内施工作业方便快捷，可以准确、高效的实现对管道S内壁凹陷进行修复。

本发明还通过如下技术方案进行实现。

为实现固定组件1作为整个提拉修复装置提供施力作用点，本实施例采用了一些优选实施方式，具体的，参照附图2-4所示，固定组件1包括上翼缘板11、下翼缘板12及月牙梁腹板13，上翼缘板11呈弧形设置，上翼缘板11的上表面与管道S内壁顶面贴合且固定连接，在实际作业过程中，上翼缘板11与管道S内壁采用攻丝螺栓进行连接，上翼缘板11与管道S内壁贴合固定连接，可以增大受力面积，减少提拉过程中，管道S内壁顶面凹陷变形发生。月牙梁腹板13设置有多块，且沿管道S长度方向等间距固定安装在上翼缘板11下表面，下翼缘板12水平设置在月牙梁腹板13底部并与月牙梁腹板13及上翼缘板11固定连接，吊装件22的上端与下翼缘板12固定连接，由此设置，可以使上翼缘板11与下翼缘板12之间通过月牙梁腹板13建立稳固连接关系，提高整个固定组件1的结构强度，满足托举组件2及提拉组件3稳定可靠的进行顶升提拉作业。

为了使固定组件1的整体结构更强，本实施采用了一些优选方案，具体的，在相邻两块月牙梁腹板13之间均等间距竖直安装有若干加强筋板14，加强筋板14的上、下两端分别与上翼缘板11及下翼缘板12固定连接。由此设置，使得月牙梁腹板13与加强筋板14之间构成网状结构，增加了月牙梁腹板13之间的结构强度，减少月牙梁腹板13在受力时变形弯曲，进而可以使下翼缘板12通过网状结构的月牙梁腹板13与上翼缘板11之间稳定的连接，加强筋板14与月牙梁腹板13组成的网状结构可以增大与上翼缘板11及下翼缘板12的连接接触点，进而使整个固定组件1组合在一起结构强度更加牢固。

由于顶升元件32在顶升时，反作用力会作用到托举梁21上，托举梁21通过吊装件22对固定组件1施加向下拉力，为了避免在提拉过程中，管道S内壁顶面出现凹陷变形，本实施采用了一些优选实施方式，具体的，在上翼缘板11与管道S内壁顶面之间还固定连接有弧形钢垫板15，弧形钢垫板15的面积与上翼缘板11的面积相等。由此设置，通过弧形结构的钢垫板15可以对管道S内壁顶面进行加固，通过增大管道S内壁厚度来增加管道S内壁强度，进而减少在提升过程中管道S内壁顶面变形。

为了使提拉杆31能够稳固的与管道S内壁底面进行固定连接，本实施例采用了一些优选实施方式，具体的，参照附图5所示，提拉杆31底部还固定连接有拉杆底板311，拉杆底板311用于与管道S内壁底面固定连接，拉杆底板311的下表面轮廓与管道S内壁轮廓相适配，由此设置，通过提拉杆31与管道S内壁之间设置拉杆底板311，可以方便拉杆底板311通过攻丝螺栓与管道S内壁底面固定连接，同时弧形结构的拉杆底板311与管道S内壁贴合度更好，避免提拉时应力集中，对管道S内壁造成拉伸破损，提拉杆31与拉杆底板311之间固定连接有若干加劲肋板312，可以提高整个提拉杆31的结构强度。

作为一些实施例而言，吊装件22为钢管，连接横梁33上设置有供吊装件22穿过的活动通道，吊装件22的下端与托举梁21固定连接，吊装件22的上端与下翼缘板12固定连接。由此设置，使用钢管作为吊装件22，可以减少整个托举组件2的重量，同时也方便连接横梁33可以沿钢管上下移动。

作为另外一些实施方式，吊装件22为螺杆，连接横梁33及托举梁21上分别对应设置有供吊装件22穿过的活动通道，吊装件22的上端穿过连接横梁33上的活动通道并与下翼缘板12固定连接，吊装件22的下端穿过托举梁21的上的活动通道并通过调节螺母进行连接。由此设置，可以通过调节螺杆下方的调节螺母，来调整托举梁21与固定组件1之间的间距，从而可以更换不同型号的顶升元件32，来满足不同管道S凹陷修复时顶升元件32顶升行程。

在本实施中，顶升元件32为千斤顶或液压油缸，多个顶升元件32构成顶升***，千斤顶级液压油缸均为现有技术常用的顶升件。

本发明还公开了一种管道变形非开挖提拉修复方法，包括如下步骤：

S1、进行管道S变形测量，确定管道S需要进行变形修复的位置；具体的，可以通过检修口进入管道S内进行管道S内检测，从而确定管道S内壁底部凹陷位置；

S2、将预拼接完成的固定组件1、托举组件2及提拉组件3通过检修口运送到管道S待修复位置处，固定组件1可以在进入管道S内进行提前组装，托举组件2及提拉组件3因需要进行结合安装，可以在进入管道S内后再进行组装；

S3、将拼接完成的固定组件1及钢垫板15通过攻丝螺栓与管道S内壁顶面固定连接成整体，通过钢垫板15来对管道S内壁顶面进行强度加固，固定组件1与管道S内壁固定为一个整体，作为提拉的作用点；

S4、通过吊装件22将托举梁21固定安装在固定组件1正下方，同时将连接横梁33安装在固定组件1与托举梁21之间，吊装件22活动穿过连接横梁33；

S5、将提拉杆31的下端与管道S内壁底面固定连接，提拉杆31的上端活动穿过托举梁21并与连接横梁33固定连接；

S6、在连接横梁33与托举梁21之间竖直安装若干顶升元件32；

S7、在管道S内壁底面开设三个排气孔4，并通过三通接头与排气孔4相连接，三通接头的两位两个接头分别连接单向阀和球阀；

S8、利用顶升元件32同步对连接横梁33向上顶升，由连接横梁33带动提拉杆31带动管道S内壁底面向上提拉，在提升前及提升过程中，球阀处于关闭状态，同时利用单向阀向管道S外侧充气加压，由此设置，可以使管道S内外压差一致，减小提升过程中管道S壁外的负压对管道S的影响，方便进行管道S提升修复，同时在充气加压过程中，也可以避免在提升时，管道S外侧的泥浆或水通过排气孔4灌入管道S内影响施工；

S9、管道提拉修复完成后，关闭单向阀，通过中间的球阀向管道S外侧注浆加固，管道S提升修复完成后，通过中间的球阀向管道S外侧注入高强灌浆料，参照附图6所示，当观察到两侧的排气孔4冒浆时则可判断管道S外侧注浆完成，最后使用堵头螺栓拧紧封堵。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于，包括：

固定组件(1)，固定安装在管道内壁顶面；

托举组件(2)，包括托举梁(21)及吊装件(22)，所述托举梁(21)水平设置在固定组件(1)下方，吊装件(22)的上下两端分别与固定组件(1)及托举梁(21)固定连接；

提拉组件(3)，包括提拉杆(31)、顶升元件(32)及连接横梁(33)，所述连接横梁(33)水平设置在托举梁(21)的上方，所述提拉杆(31)设置有若干条，提拉杆(31)沿管道弧形底面等间距竖直设置，提拉杆(31)的下端与管道内壁底面固定连接，提拉杆(31)的上端活动穿过托举梁(21)并与连接横梁(33)固定连接，顶升元件(32)至少设置有两个，顶升元件(32)的固定端固定安装在托举梁(21)上，顶升元件(32)的伸缩端与连接横梁(33)固定连接。

2.如权利要求1所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述固定组件(1)包括上翼缘板(11)、下翼缘板(12)及月牙梁腹板(13)，所述上翼缘板(11)呈弧形设置，所述上翼缘板(11)的上表面与管道内壁顶面贴合且固定连接，所述月牙梁腹板(13)设置有多块，且沿管道长度方向等间距固定安装在上翼缘板(11)下表面，所述下翼缘板(12)水平设置在月牙梁腹板(13)底部并与月牙梁腹板(13)及上翼缘板(11)固定连接，所述吊装件(22)的上端与下翼缘板(12)固定连接。

3.如权利要求2所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：相邻两块所述月牙梁腹板(13)之间均等间距竖直安装有若干加强筋板(14)，加强筋板(14)的上、下两端分别与上翼缘板(11)及下翼缘板(12)固定连接。

4.如权利要求2所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述上翼缘板(11)与管道内壁顶面之间还固定连接有弧形钢垫板(15)，所述弧形钢垫板(15)的面积与上翼缘板(11)的面积相等。

5.如权利要求1所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述提拉杆(31)底部还固定连接有拉杆底板(311)，拉杆底板(311)用于与管道内壁底面固定连接，所述拉杆底板(311)的下表面轮廓与管道内壁轮廓相适配，所述提拉杆(31)与拉杆底板(311)之间固定连接有若干加劲肋板(312)。

6.如权利要求2所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述吊装件(22)为钢管，连接横梁(33)上设置有供吊装件(22)穿过的活动通道，吊装件(22)的下端与托举梁(21)固定连接，吊装件(22)的上端与下翼缘板(12)固定连接。

7.如权利要求2所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述吊装件(22)为螺杆，连接横梁(33)及托举梁(21)上分别对应设置有供吊装件(22)穿过的活动通道，吊装件(22)的上端穿过连接横梁(33)上的活动通道并与下翼缘板(12)固定连接，吊装件(22)的下端穿过托举梁(21)的上的活动通道并通过调节螺母进行连接。

8.如权利要求1所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于：所述顶升元件(32)为千斤顶或液压油缸。

9.一种管道变形非开挖提拉修复方法，利用了权利要求1-8中任意一项所述的管道变形非开挖提拉修复装置，其特征在于，包括步骤如下：

S1、进行管道变形测量，确定管道需要进行变形修复的位置；

S2、将预拼接完成的固定组件(1)、托举组件(2)及提拉组件(3)通过检修口运送到管道待修复位置处；

S3、将拼接完成的固定组件(1)及钢垫板(15)通过攻丝螺栓与管道内壁顶面固定连接成整体；

S4、通过吊装件(22)将托举梁(21)固定安装在固定组件(1)正下方，同时将连接横梁(33)安装在固定组件(1)与托举梁(21)之间；

S5、将提拉杆(31)的下端与管道内壁底面固定连接，提拉杆(31)的上端活动穿过托举梁(21)并与连接横梁(33)固定连接；

S6、在连接横梁(33)与托举梁(21)之间竖直安装若干顶升元件(32)；

S7、在管道内壁底面开设若干排气孔(4)，并通过三通接头与排气孔(4)相连接，三通接头的两位两个接头分别连接单向阀和球阀；

S8、利用顶升元件(32)同步对连接横梁(33)向上顶升，由连接横梁(33)带动提拉杆(31)带动管道内壁底面向上提拉，在提升前及提升过程中，球阀处于关闭状态，同时利用单向阀向管道外侧充气加压；

S9、管道提拉修复完成后，关闭单向阀，通过中间的球阀向管道外侧注浆加固。

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