一种低干扰自成型地下管道施工方法与流程

1.本发明涉及地下工程技术领域，尤其涉及一低干扰自成型地下管道施工方法。


背景技术：

2.背景技术中的下列内容仅指本发明人理解的与本发明有关的信息，旨在通过对与本发明相关的一些基础技术知识的说明而增加对本发明的理解，该信息并不必然已经构成被本领域一般技术人员所公知的知识。
3.近年来我国城市化进程不断提高，面对人口、资源和环境的巨大压力，为确保国民经济可持续发展，我国政府也逐年加大对城市基础设施的投入，城市管网建设也得到了极大的发展。但是随着城市人口的持续增长，城市人居密度越来越大，对交通的压力自然也随之增大，交通问题已经是我国大中城市建设和管理面临的最大最迫切，也是最严重的问题。而因为要在城市的管道上进行改造、建设和扩建，就必须在相关的城区内进行管道的安装，而要埋设这些大量的输送设施，就势必要在大范围内进行施工，而这些管道的安装施工，在采取开挖沟道时，就会影响到地面的交通，使该地段的交通处于半封闭，甚至是完全封闭的状态，这就大大的影响了该地区的交通状况，造成交通的拥挤、堵塞，甚至瘫痪，给该地段的人们生产生活造成交通的不便。同时，还会严重的影响消防设施和消防通道的畅通，当火险发生时，消防车辆无法及时到达，这就严重影响了市民的生命和财产安全。由于传统开挖技术的特点，因此无论是管道更新、维修还是扩建，都要在地面进行施工，而在开挖施工过程中，就会产生大量的粉尘和噪音，会对周围市民的生活造成极大的影响，造成城市的环境污染。在当前生态环境进一步恶化，人们环保意识逐步增强的情况下，加上城市自身的环境本就处于被污染状态的情况下，因为要安装管道，而造成的大量粉尘和噪音会进一步加重城市的空气污染和噪音污染，会对市民的生活质量有大的影响。
4.目前，我国地下管道的安装方式大多采取明挖法，对周围环境影响较大，施工现场也需要大量人工相互配合、连续作业，噪音和污染都比较严重，施工时干扰正常的交通和周围居民的正常生活。传统地下管道使用混凝土作为施工材料，对周围环境和地下水产生污染，对人们日常生活带来干扰。


技术实现要素：

5.基于此，本发明提供一低干扰自成型地下管道施工方法，该方法可以最大限度地减少对人们日常生活的干扰，同时缩短工期，提高施工效率。为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：一低干扰自成型地下管道施工方法，包括如下步骤：（1）将管道铺设在挖掘后的地下通道中，所述管道为吸水膨胀型材质，且该管道内壁覆盖有单向透水膜层，所述单向透水是指所述管道内的水能够通过所述膜层供管道吸收膨胀，但水分不能透过膜层进入管道中。
6.（2）然后在所述管道内注水，完成后将管道两端封闭，使管道吸水膨胀而使管径进
一步增大。
7.（3）再在所述管道外部环境中施加水分，使管道从外部环境吸水膨胀而管径进一步增大。本步骤使所述管道内外同时处于液态水环境中，可以有效提高管道的膨胀效率和效果。
8.（4）最后在所述管道内的水中加入二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi），其与水发生反应产生气体使管道管径进一步膨胀增大。完成后抽出管道内的液体和气体，即完成所述管道的铺设。
9.进一步地，步骤（1）中，所述管道的材质包括聚氯乙烯、聚环氧乙烯、聚丙烯脂类等中的任意一种。
10.进一步地，步骤（1）中，所述单向透水膜层包括单向透水土工膜等。
11.进一步地，步骤（1）中，采用定向掘土机携带所述管道进行掘进，将管道铺设在定向掘土机挖掘形成的地下通道中。
12.进一步地，步骤（2）中，在所述管道内注水至极限时停止注水，以使所述管道能够充分吸水膨胀。
13.进一步地，步骤（3）中，在所述管道的外部土壤中洒水，使管道吸水膨胀，并实时监测所述管道的管径不再变化时，开始下一步操作。可选地，所述洒水量为：每立方米土壤洒水0.3~0.5m3。
14.进一步地，步骤（4）中，逐渐向所述管道内的水中加入二苯基甲烷二异氰酸酯，并实时监测所述管道的管径变化至设定值时，停止注入所述二苯基甲烷二异氰酸酯。
15.进一步地，步骤（4）中，先抽出所述管道内的气体至气体储存罐中，然后抽出管道内的水至水箱中，减少环境污染。
16.与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益效果：正如前文所述，传统的地下管道的安装方式大多采取明挖法对周围环境影响较大。为此，本发明采用定向掘土机一边进行土壤的挖掘，一边进行管道的铺设，从而在无需明挖的情况下完成管道的铺设。然而，本发明发现由这种方式铺设的管道与土壤之间具有较大的缝隙，导致管道不稳定。为此，本发明将传统管道改为能够吸水膨胀的管道，并在这种管道的内壁覆盖单向透水膜层，为后续管道的膨胀扩孔奠定基础。进一步地，本发明在所述管道内注水后水通过所述膜层供管道吸收膨胀，使管道的管径扩大对其外部的土壤进行挤压，增加管道与土壤之间的结合。然而，本发明进一步发现，由于所述管道吸水膨胀的程度有限，管道与土壤之间的结合不够紧密。为此，本发明利用这种管道具有良好韧性的特点，并对管道中注入的水进行二次利用，然后在管道中加注二苯基甲烷二异氰酸酯，其与水发生反应产生气体使管道管径进一步膨胀增大，这种扩管的方式有效突破了管道材质吸水膨胀有限的限制，可使管道进一步与外部土壤紧密挤压、结合，将管道稳定、牢固地固定在土壤中。
附图说明
17.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明下列实施例的地下管道施工示意图，其中，附图标记分别代表：1-定向掘土机、2-土体、3-管道、4-洒水车、5-气体储存罐、6-监测仪。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
19.除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。现根据说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明，本发明中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
20.实施例1一低干扰自成型地下管道施工方法，参考图1，包括如下步骤：（1）施工前，将聚氯乙烯材质的管道3连接在定向掘土机1的尾部，所述定向掘土机1为受电脑控制的微型定向掘土机，其直径为10cm，长度为40cm，其能够随意弯曲，在顶嘴处有一钻头，能够钻入土中，且带有定向定位装置，在一定入土深度时仍能受电脑控制，能够控制掘进速度和掘进方向。所述聚氯乙烯材质的管道内壁覆盖有单向透水土工膜布，所述单向透水是指所述管道内的水能够通过所述土工膜布供管道吸收膨胀，但水分不能透过膜层进入管道中。
21.（2）控制所述定向掘土机1自动向土体2中竖向向下掘进孔道，当定向掘土机1向下挖掘达到预定深度后停止竖向掘进，然后进行水平掘进，达到管道铺设长度后停止水平掘进。然后定向掘土机1竖直向上掘进，最后出土回收定向掘土机1。所述聚氯乙烯材质的管道3铺满整个管道规划的路线。此时，所述聚氯乙烯材质的管道3的入土端口与出土端口分别位于两条竖向的所述孔道端口处。
22.（3）从所述聚氯乙烯材质的管道3的入土端口与出土端口向管内中进行注水，水透过聚氯乙烯材质的管道3内壁上的单向透水土工膜布被聚氯乙烯材质的管道3吸收，从而膨胀，使聚氯乙烯材质的管道3的管径增大，以挤压周围土体，注水达到极限时停止注水。
23.（4）将所述聚氯乙烯材质的管道3的两端口用封板封闭，所述封板上具有封盖临时封闭的注液口。然后在所述土体2表面（地表）洒水（每立方米土壤洒水0.5m3），使聚氯乙烯材质的管道3从外部环境吸水膨胀，使管径进一步增大，此过程中通过监测仪6实时监测所述聚氯乙烯材质的管道3的管径不再变化时，开始下一步操作。
24.（5）打开所述封板上的注液口，逐渐向所述聚氯乙烯材质的管道3内的水中加入二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi），其与水发生反应产生气体使管道管径进一步膨胀增大。此过程中通过监测仪6实时监测所述聚氯乙烯材质的管道3的管径变化至设定值时，停止注入所述二苯基甲烷二异氰酸酯。最后先抽出所述聚氯乙烯材质的管道3内的气体至气体储存罐5中，然后抽出管道内的水至水箱中，以减少环境污染。
25.实施例2一低干扰自成型地下管道施工方法，参考图1，包括如下步骤：
（1）施工前，将聚环氧乙烯材质的管道3连接在定向掘土机1的尾部，所述定向掘土机1为受电脑控制的微型定向掘土机，其直径为10cm，长度为40cm，其能够随意弯曲，在顶嘴处有一钻头，能够钻入土中，且带有定向定位装置，在一定入土深度时仍能受电脑控制，能够控制掘进速度和掘进方向。所述聚环氧乙烯材质的管道内壁覆盖有单向透水土工膜布，所述单向透水是指所述管道内的水能够通过所述土工膜布供管道吸收膨胀，但水分不能透过膜层进入管道中。
26.（2）控制所述定向掘土机1自动向土体2中竖向向下掘进孔道，当定向掘土机1向下挖掘达到预定深度后停止竖向掘进，然后进行水平掘进，达到管道铺设长度后停止水平掘进。然后定向掘土机1竖直向上掘进，最后出土回收定向掘土机1。所述聚环氧乙烯材质的管道3铺满整个管道规划的路线。此时，所述聚环氧乙烯材质的管道3的入土端口与出土端口分别位于两条竖向的所述孔道端口处。
27.（3）从所述聚环氧乙烯材质的管道3的入土端口与出土端口向管内中进行注水，水透过聚环氧乙烯材质的管道3内壁上的单向透水土工膜布被聚环氧乙烯材质的管道3吸收，从而膨胀，使聚环氧乙烯材质的管道3的管径增大，以挤压周围土体，注水达到极限时停止注水。
28.（4）将所述聚环氧乙烯材质的管道3的两端口用封板封闭，所述封板上具有封盖临时封闭的注液口。然后在所述土体2表面（地表）洒水（每立方米土壤洒水0.4m3），使聚环氧乙烯材质的管道3从外部环境吸水膨胀，使管径进一步增大，此过程中通过监测仪6实时监测所述聚环氧乙烯材质的管道3的管径不再变化时，开始下一步操作。
29.（5）打开所述封板上的注液口，逐渐向所述聚环氧乙烯材质的管道3内的水中加入二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi），其与水发生反应产生气体使管道管径进一步膨胀增大。此过程中通过监测仪6实时监测所述聚环氧乙烯材质的管道3的管径变化至设定值时，停止注入所述二苯基甲烷二异氰酸酯。最后先抽出所述聚环氧乙烯材质的管道3内的气体至气体储存罐5中，然后抽出管道内的水至水箱中，以减少环境污染。
30.实施例3一低干扰自成型地下管道施工方法，参考图1，包括如下步骤：（1）施工前，将丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3连接在定向掘土机1的尾部，所述定向掘土机1为受电脑控制的微型定向掘土机，其直径为10cm，长度为40cm，其能够随意弯曲，在顶嘴处有一钻头，能够钻入土中，且带有定向定位装置，在一定入土深度时仍能受电脑控制，能够控制掘进速度和掘进方向。所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道内壁覆盖有单向透水土工膜布，所述单向透水是指所述管道内的水能够通过所述土工膜布供管道吸收膨胀，但水分不能透过膜层进入管道中。
31.（2）控制所述定向掘土机1自动向土体2中竖向向下掘进孔道，当定向掘土机1向下挖掘达到预定深度后停止竖向掘进，然后进行水平掘进，达到管道铺设长度后停止水平掘进。然后定向掘土机1竖直向上掘进，最后出土回收定向掘土机1。所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3铺满整个管道规划的路线。此时，所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的入土端口与出土端口分别位于两条竖向的所述孔道端口处。
32.（3）从所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的入土端口与出土端口向管内中进行注水，水透过丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3内壁上的单向透水土工膜布被丙烯
酸树脂材质的管道材质的管道3吸收，从而膨胀，使丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的管径增大，以挤压周围土体，注水达到极限时停止注水。
33.（4）将所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的两端口用封板封闭，所述封板上具有封盖临时封闭的注液口。然后在所述土体2表面（地表）洒水（每立方米土壤洒水0.4m3），使丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3从外部环境吸水膨胀，使管径进一步增大，此过程中通过监测仪6实时监测所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的管径不再变化时，开始下一步操作。
34.（5）打开所述封板上的注液口，逐渐向所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3内的水中加入二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi），其与水发生反应产生气体使管道管径进一步膨胀增大。此过程中通过监测仪6实时监测所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3的管径变化至设定值时，停止注入所述二苯基甲烷二异氰酸酯。最后先抽出所述丙烯酸树脂材质的管道材质的管道3内的气体至气体储存罐5中，然后抽出管道内的水至水箱中，以减少环境污染。
35.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。