一种基于非开挖管道弯曲变形修复系统及修复方法与流程

1.本发明涉及管道修复技术领域，尤其涉及一种基于非开挖管道弯曲变形修复系统及修复方法。


背景技术：

2.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。
3.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，例如在一些道路地面高负载重压下，或者一些容易发生地质沉降的区域，其地下的管道容易向下产生一定的弯曲形变，虽然管道在一定弧度弯曲后内径没有发生变化，也不影响水流流量及流速，但长期受外界环境影响，管道会逐渐产生较大程度的弯曲，进而由弧形弯曲发展成折弯，当存在折弯时，则会造成管道内径缩小，减少水流量，同时也会在折弯处形成局部薄弱区域，长期在水压作用下容易崩坏。因此如何采用非开挖方式对地下弯曲变形的管道修复是目前需要解决的技术难题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出了一种基于非开挖管道弯曲变形修复系统及修复方法，通过在管道内部采用顶升加提拉方式结合，来实现对管道弯曲变形通过非开挖方式进行修复。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一方面，本发明提供了一种基于非开挖管道弯曲变形修复系统，包括固定装置、顶升装置及提拉装置；其中，
7.固定装置，用于与管道内壁顶面相连接；
8.顶升装置，包括反力座组件及第一顶升组件，所述反力座组件设置在管道内壁底面，第一顶升组件安装在反力座组件上，用于驱动固定装置对管道内壁顶面向上顶升；
9.提拉装置，包括托举组件及提拉组件，所述托举组件设置在固定装置正下方，用于与固定装置相连接，提拉组件，包括第二顶升组件及若干提拉杆，第二顶升组件设置在托举组件上，所述提拉杆沿管道弧形底面等间距竖直设置，提拉杆的下端用于与管道内壁底面固定连接，提拉杆的上端活动穿过托举组件并与第二顶升组件相连接，第二顶升组件用于驱动提拉杆对管道内壁底面进行提拉。
10.在上述技术方案的基础上，优选的，所述固定装置包括上安装板、下安装板及上月牙梁腹板，所述上安装板呈弧形设置，所述上安装板的上表面与管道内壁顶面贴合，所述上
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安装板下表面，所述下安装板水平设置在月牙梁腹板底部并与上月牙梁腹板及上安装板固定连接。
11.在上述技术方案的基础上，优选的，所述反力座组件包括反力座底板、下月牙梁腹板及反力座顶板，所述反力座底板呈弧形设置，且反力座底板外表面与管道内壁底面相贴合，下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反力座底板内表面，反力座顶板水平设置在下月牙梁腹板顶面且与反力座底板及下月牙梁腹板固定连接。
12.进一步，优选的，所述上月牙梁腹板之间竖直固定安装有若干上加强筋板，所述下月牙梁腹板之间竖直固定安装有若干下加强筋板。
13.进一步，优选的，所述上安装板与管道内壁顶面之间还固定连接有第一弧形钢垫板，所述反力座底板与管道内壁底面之间还设置有第二弧形钢垫板。
14.进一步，优选的，所述第二弧形钢垫板与反力座底板之间还设置有若干预压水袋，所述预压水袋沿第二弧形钢垫板的弧形面等间距铺设。
15.在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一顶升组件包括若干支撑柱、支撑横梁及若干第一顶升元件，所述支撑柱等间距竖直固定在反力座顶板上，支撑横梁水平固定在支撑柱的顶端，若干第一顶升元件等间距固定在支撑横梁上，用于驱动固定装置向上顶升。
16.进一步，优选的，所述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装置下方，吊装件下端与托举梁固定连接，吊装件的上端用于与固定装置相连接。
17.进一步，优选的，所述第二顶升组件包括连接横梁及若干第二顶升元件，所述连接横梁设置在托举的上方，且所述吊装件活动穿过所述连接横梁，第二顶升元件设置在连接横梁与托举梁之间，提拉杆的上端活动穿过托举梁并与连接横梁固定连接，提拉杆的底端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。
18.另一方面，本发明根据上述修复系统还提出了一种基于非开挖管道弯曲变形修复方法，包括步骤如下：
19.s1、进行管道变形测量，确定管道需要进行变形修复的位置；
20.s2、将固定装置、顶升装置及提拉装置所需部件通过管道检修口运送至管道内；
21.s3、在弯曲管道的内壁底面铺设第二弧形钢垫板，同时铺设预压水袋，并将组装完成的反力座组件放置到预压水袋上；
22.s4、在反力座组件上安装第一顶升组件，并将组装完成的固定装置安装到第一顶升组件顶部，调平就位后，同步对固定装置实施同步顶升；
23.s5、通过顶升工序使弯曲管道顶面到达复位线后，移走顶升装置，在复位后的管道内壁顶面安装第一弧形钢垫板，并将固定装置通过第一弧形钢垫板与管道内壁固定成整体；
24.s6、在固定装置底面安装托举组件及第二顶升组件，再提拉杆分别与第二顶升组件及管道内壁底面进行固定连接；
25.s7、在管道内壁底面开设至少两个排气孔；
26.s8、利用第二顶升组件对提拉杆实加向上顶升力从而带动管道内壁底面向上提拉，在提拉过程中，通过排气孔向管道外侧充气加压；
27.s9、通过提拉工序使弯曲管道底面到达复位线后，拆除固定装置及提拉装置，通过
排气孔向管道外侧注浆加固。
28.本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
29.(1)本发明公开的基于非开挖管道弯曲变形修复系统，通过在弯曲管道内壁顶面设置固定装置，并在弯曲管道内壁底面放置反力座组件，通过在反力座组件上安装第一顶升组件，从而构成顶升装置，利用第一顶升组件可以驱动固定装置对管道内壁顶面向上顶升。当弯曲管道顶面顶升复位后，移走顶升装置，将固定装置固定在管道内壁顶面，通过托举组件固定安装在固定装置正下方，并在托举组件上安装提拉组件，从而构成提拉装置，通过第二顶升组件可以对提拉杆向上顶升，固定装置作为提拉装置的施力作用点，利用提拉杆对管道内壁底面进行提拉修复，从而可以将弯曲管道底面进行拉伸复位。本发明的管道修复系统结构简单，采用非开挖方式进行，在管道内通过顶升加提拉工序相结合，施工作业方便，可以准确、高效的实现对弯曲管道进行修复；
30.(2)固定装置设置在弯曲管道内壁顶面，一方面，可以为顶升装置提供向上顶升的受力作用点，另一方面，也可以为提拉装置提供提拉施力作用点，两个工序可以共用同一固定装置，结构巧妙；
31.(3)通过在上安装板与管道内壁顶面之间还固定连接有第一弧形钢垫板，可以在管道顶面顶升复位水平后对管道内壁顶面进行加固，减少在对管道底面提升过程中管道内壁顶面变形；通过反力座底板与管道内壁底面之间设置有第二弧形钢垫板，可以通过移动第二弧形钢垫板来拖动顶升装置装置沿管道平移；
32.(4)通过铺设预压水袋，用于调节反力座组件在管道底部动态位置，从而分散顶升压力。
附图说明
33.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。
34.图1为本发明公开的管道内部顶升复位工序示意图；
35.图2为本发明公开的管道内部顶升装置断面图；
36.图3为本发明公开的管道顶升复位后加固示意图；
37.图4为本发明公开的管道顶升复位后断面图；
38.图5为本发明公开的管道内部提拉复位工序示意图；
39.图6为本发明公开的管道内部提拉装置断面图；
40.图7为本发明公开的固定装置的结构示意图；
41.图8为本发明公开的反力座组件的结构示意图；
42.图9为本发明公开的管道提拉复位后加固示意图；
43.附图标记：
44.s、管道；1、固定装置；2、顶升装置；3、提拉装置；21、反力座组件；22、第一顶升组件；31、托举组件；32、提拉组件；321、第二顶升组件；322、提拉杆；11、上安装板；12、下安装板；13、上月牙梁腹板；14、上加强筋板；211、反力座底板；212、下月牙梁腹板；213、反力座顶
板；214、下加强筋板；4、第一弧形钢垫板；5、第二弧形钢垫板；6、预压水袋；221、支撑柱；222、支撑横梁；223、第一顶升元件；311、托举梁；312、吊装件；3211、连接横梁；3212、第二顶升元件；3221、拉杆底板；3222、加劲肋板；7、排气口。
具体实施方式
45.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。
46.如图1所示，结合图2
‑
5，本发明实施例公开了一种基于非开挖管道弯曲变形修复系统，包括固定装置1、顶升装置2及提拉装置3。通过检修口可以在进行弯曲管道修复时将上述部件转运至管道内，来进行组装进而进行弯曲管道s变形修复。
47.其中，固定装置1，设置在管道s内壁顶面，一方面，可以为顶升装置2提供向上顶升的受力作用点，另一方面，也可以为提拉装置3提供提拉施力作用点，两个工序可以共用同一固定装置1，结构巧妙。
48.顶升装置2，用于向固定装置1施加向上顶升作用力，顶升装置2包括反力座组件21及第一顶升组件22，反力座组件21设置在管道内壁底面，用来为第一顶升组件22提供承载平台，第一顶升组件22安装在反力座组件21上，用于驱动固定装置1对管道内壁顶面向上顶升。
49.提拉装置3，用于对弯曲管道内壁底面向上进行提拉，具体的，提拉装置3包括托举组件31及提拉组件32，托举组件31设置在固定装置1正下方，用于与固定装置1相连接，托举组件31与固定装置1保持预定距离，来满足提拉时移动行程范围。提拉组件32，包括第二顶升组件321及若干提拉杆322，第二顶升组件321设置在托举组件31上，提拉杆322沿管道弧形底面等间距竖直设置，由此设置，可以保证在提拉过程中受力均衡，提拉杆322的下端用于与管道内壁底面固定连接，在需要进行提拉作业时，提拉杆322的下端与管道内壁固定连接，提拉杆322的上端活动穿过托举组件31并与第二顶升组件321相连接，第二顶升组件321用于驱动提拉杆322对管道内壁底面进行提拉。
50.本发明公开的修复系统是基于非开挖方式进行，通过在弯曲管道内壁顶面设置固定装置1，并在弯曲管道内壁底面放置反力座组件21，通过在反力座组件21上安装第一顶升组件22，从而构成顶升装置2，利用第一顶升组件22可以驱动固定装置1对管道内壁顶面向上顶升。当弯曲管道顶面顶升复位后，移走顶升装置2，将固定装置1固定在管道内壁顶面，通过托举组件31固定安装在固定装置1正下方，并在托举组件31上安装提拉组件32，从而构成提拉装置3，通过第二顶升组件321可以对提拉杆322向上顶升，固定装置1作为提拉装置3的施力作用点，利用提拉杆322对管道内壁底面进行提拉修复，从而可以将弯曲管道底面进行拉伸复位。本发明的管道修复系统结构简单，采用非开挖方式进行，在管道内通过顶升加提拉工序相结合，施工作业方便，可以准确、高效的实现对弯曲管道进行修复。
51.本发明还通过如下技术方案进行实现。
52.在本实施例中，固定装置1即要为顶升装置2提供向上顶升的受力作用点，又要为提拉装置3提供提拉施力作用点，故此，为了满足其结构强度，本实施例采用了一些优选实
施方式，具体的，参照附图7所示，固定装置1包括上安装板11、下安装板12及上月牙梁腹板13，所述上安装板11呈弧形设置，所述上安装板11的上表面与管道内壁顶面贴合，在进行顶升作业过程中，上安装板11与管道内壁顶面相贴合，可以使增大顶升受力区域，使得顶升时受力均衡稳定。在提拉作业过程中，上安装板11与管道内壁采用攻丝螺栓进行连接，上安装板11与管道内壁贴合固定连接，可以增大受力面积，减少提拉过程中，管道内壁顶面凹陷变形发生。上月牙梁腹板13设置有多块，且沿管道长度方向等间距固定安装在上安装板11下表面，下安装板12水平设置在月牙梁腹板底部并与上月牙梁腹板13及上安装板11固定连接，由此设置，可以使上安装板11与下安装板12之间通过上月牙梁腹板13建立稳固连接关系，提高整个固定装置1的结构强度，满足提拉装置3稳定可靠的进行顶升提拉作业。
53.由于管道内壁顶面呈弧形设置，第一顶升组件22不方便在管道内壁顶面进行安装，为了给第一顶升组件22提供顶升施力平台，本实施例采用了一些实施方式，具体的，本实施例通过在管道内壁底面设置反力座组件21，具体的，参照附图8所示，反力座组件21包括反力座底板211、下月牙梁腹板212及反力座顶板213，反力座底板211呈弧形设置，且反力座底板211外表面与管道内壁底面相贴合，下月牙梁腹板212设置有多块，且沿管道长度方向等间距固定安装在反力座底板211内表面，反力座顶板213水平设置在下月牙梁腹板212顶面且与反力座底板211及下月牙梁腹板212固定连接。采用上述技术方案，可以将反力座底板211、下月牙梁腹板212及反力座顶板213固定为一个整体，第一顶升组件22在对固定装置1施加反向作用力时，弧形结构的反力座底板211的外侧壁逐渐与管道内壁底面进行贴合，进而实现受力的稳定性，通过在反力座顶板213与反力座底板211之间竖直设置多块下月牙梁腹板212，可以提高整个反力座组件21的结构强度，减少反力座组件21受到第一顶升组件22的反作用力时产生的变形。
54.值得注意的是，在本实施例中，上安装板11的弧度小于反力座底板211的弧度，由此一来，上安装板11与管道内壁顶面接触面积小于反力座底板211与管道内壁底面接触面积，在顶升装置2同等顶升力作用下，接触面积越小，压强越大，即压力产生的作用越明显，从而可以加速弯曲管道顶面向水平线复原。
55.为了提高固定装置1结构强度，本实施例在上月牙梁腹板13之间竖直固定安装有若干上加强筋板14，由此设置，使得上月牙梁腹板13与上加强筋板14之间构成网状结构，增加了上月牙梁腹板13之间的结构强度，减少上月牙梁腹板13在受力时变形弯曲，进而可以使下安装板12通过网状结构的上月牙梁腹板13与上安装板11之间稳定的连接，上加强筋板14与上月牙梁腹板13组成的网状结构可以增大与上安装板11及下安装板12的连接接触点，进而使整个固定装置1组合在一起结构强度更加牢固。
56.为了提高反力座组件21的结构强度，本实施例在下月牙梁腹板212之间竖直固定安装有若干下加强筋板214。由此设置，使得下月牙梁腹板212与下加强筋板214之间构成网状结构，增加了下月牙梁腹板212之间的结构强度，减少下月牙梁腹板212在受力时变形弯曲，进而可以使反力座顶板213通过网状结构的下月牙梁腹板212与反力座底板211之间稳定的连接，下加强筋板214与下月牙梁腹板212组成的网状结构可以增大与反力座顶板213及反力座底板211的连接接触点，进而使整个反力座组件21组合在一起结构强度更加牢固，减少反力座组件21受到第一顶升组件22的反作用力时产生的变形。
57.当通过顶升装置2完成管道内壁顶面复位水平后，管道因塑性变形后强度削弱，另
外在需要进行提拉作业时，固定装置1需要固定在管道内壁顶面作为施力作用点，为了避免弯曲管道顶面复原后在提拉过程中，管道内壁顶面出现拉力凹陷变形，本实施例采用了一些优选方式，参照附图3
‑
6所示，具体的，在上安装板11与管道内壁顶面之间还固定连接有第一弧形钢垫板4，第一弧形钢垫板4的面积与上安装板11的面积相等。由此设置，通过第一弧形钢垫板4可以对管道内壁顶面进行加固，通过增大管道内壁厚度来增加管道内壁强度，进而减少在提拉过程中管道内壁顶面变形。
58.作为一些实施例而言，反力座底板211与管道内壁底面之间还设置有第二弧形钢垫板5。由此设置，可以在进行管道内部多点顶升时，当完成管道前一修复点的顶升修复后，可以通过移动第二弧形钢垫板5来拖动整个顶升装置2沿管道平移到下一个待修复点。
59.作为一些实施例而言，第二弧形钢垫板5与反力座底板211之间还设置有若干预压水袋6，预压水袋6沿第二弧形钢垫板5的弧形面等间距铺设。由此设置，通过铺设预压水袋6，预压水袋6沿弧形面等间距铺设，用于调节反力座组件21在管道底部动态位置，从而分散顶升压力。在本实施中，预压水袋6可以是消防水管，使用时进行充水膨胀。
60.通过设置反力座组件21，一方面可以为第一顶升组件22提供顶升平台，另一方面，可以减少第一顶升组件22的设计长度，但由于管道弯曲变形时，管道内径基本不发生变化，由此，固定装置1与反力座组件21之间的间距依然很大，而此时直接在二者之间安装顶升元件(例如千斤顶)，则需要较大行程的顶升元件，设计要求较高，为此，本实施例对第一顶升组件22做了一些改进，具体的，第一顶升组件22包括若干支撑柱221、支撑横梁222及若干第一顶升元件223，支撑柱221等间距竖直固定在反力座顶板213上，支撑横梁222水平固定在支撑柱221的顶端，若干第一顶升元件223等间距固定在支撑横梁222上，用于驱动固定装置1向上顶升。由此设置，通过支撑柱221和支撑横梁222可以将第一顶升元件223向上抬起，减小第一顶升元件223设计行程。
61.需要说明的是，当管道内径较小时，则可以取消支撑柱221及支撑横梁222，直接在固定装置1及反力座组件21之间安装第一顶升元件223，也可以单独将支撑横梁222放置到反力座组件21上，第一顶升组件22安装在支撑横梁222上。
62.作为一些实施例而言，托举组件31包括托举梁311及吊装件312，托举梁311水平设置在固定组件下方，吊装件312下端与托举梁311固定连接，吊装件312的上端用于与固定装置1相连接。当完成弯曲管道顶面修复至水平时，移走顶升装置2，在固定装置1底部安装托举组件31，托举梁311水平设置在固定装置1下方，托举梁311与固定装置1之间设置预定间距，来满足提拉时移动行程范围。吊装件312的上下两端分别与固定装置1及托举梁311固定连接，托举组件31用来为提拉组件32提供向上施力平台。在本实施例中，吊装件312为钢管或拉杆，这样设置，可以减少整个托举组件31的重量。
63.在本实施例中，第二顶升组件321包括连接横梁3211及若干第二顶升元件3212，连接横梁3211设置在托举的上方，且吊装件312活动穿过连接横梁3211，第二顶升元件3212设置在连接横梁3211与托举梁311之间，提拉杆322的上端活动穿过托举梁311并与连接横梁3211固定连接，提拉杆322的底端还固定连接有拉杆底板3221，拉杆底板3221用于与管道内壁底面固定连接。在进行弯曲管道底面进行修复时，通过若干第二顶升元件3212构成顶升系统，在第二顶升元件3212同步向上顶升作业过程中，可以对连接横梁3211进行向上顶升，连接横梁3211在向上顶升过程中，带动提拉杆322对弯曲管道内壁底面向上进行提拉，进而
使弯曲管道内壁底面复位至水平。
64.为了使提拉杆322能够稳固的与管道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，提拉杆322底部还固定连接有拉杆底板3221，拉杆底板3221用于与管道内壁底面固定连接，拉杆底板3221的下表面轮廓与管道内壁轮廓相适配，由此设置，通过提拉杆322与管道内壁之间设置拉杆底板3221，可以方便拉杆底板3221通过攻丝螺栓与管道内壁底面固定连接，同时弧形结构的拉杆底板3221与管道内壁贴合度更好，避免提拉时应力集中，对管道内壁造成拉伸破损，提拉杆322与拉杆底板3221之间固定连接有若干加劲肋板3222，可以提高整个提拉杆322的结构强度。
65.另一方面，本发明还提出了一种基于非开挖管道弯曲变形修复方法，包括步骤如下：
66.s1、进行管道变形测量，确定管道需要进行变形修复的位置；
67.s2、将固定装置1、顶升装置2及提拉装置3所需部件通过管道检修口运送至管道内；
68.s3、在弯曲管道的内壁底面铺设第二弧形钢垫板5，同时铺设预压水袋6，并将组装完成的反力座组件21放置到预压水袋6上；
69.s4、在反力座组件21上安装第一顶升组件22，并将组装完成的固定装置1安装到第一顶升组件22顶部，调平就位后，同步对固定装置1实施同步顶升；
70.s5、通过顶升工序使弯曲管道顶面到达复位线后，移走顶升装置2，在复位后的管道内壁顶面安装第一弧形钢垫板4，并将固定装置1通过第一弧形钢垫板4与管道内壁固定成整体；
71.s6、在固定装置1底面安装托举组件31及第二顶升组件321，再提拉杆322分别与第二顶升组件321及管道内壁底面进行固定连接；
72.s7、在管道内壁底面开设至少两个排气孔7；
73.s8、利用第二顶升组件321对提拉杆322实加向上顶升力从而带动管道内壁底面向上提拉，在提拉过程中，通过排气孔7向管道外侧充气加压；
74.s9、通过提拉工序使弯曲管道底面到达复位线后，拆除固定装置1及提拉装置3，保留第一弧形钢垫板4，参照附图9所示，通过排气孔7向管道外侧注浆加固。
75.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。