阅读说明：本技术 一种紫外灯光固化管道修复方法 (Ultraviolet light curing pipeline repairing method ) 是由 郭志强 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种紫外灯光固化管道修复方法,涉及市政管道修复技术领域,包括有步骤：S1.调查检测,确定旧管道数据和位置并制备管道内衬；S2.通风清洗,分两次对旧管道进行清洗作业；S3.清洗检测,采用管道CCTV电视摄像检测系统对清洗后的管道内壁进行检测；S4.拉入作业,将管道内衬拉入旧管道中；S5.充气作业,充气胀圆管道内衬并贴紧旧管道的内壁,构成一体式的管中管结构；S6.固化作业,采用紫外灯照射固化管道内衬；S7.修复检测,采用CCTV电视摄像检测系统对新管道进行检测；S8.后期处理,路面恢复。紫外光固化管道内衬的修复作业方法,是在旧管道的内壁上固化管道内衬,不需要更换旧管道或者开挖路面,从而达到非开挖修复市政管道的目的。(The invention relates to an ultraviolet light curing pipeline repairing method, which relates to the technical field of municipal pipeline repairing and comprises the following steps: s1, surveying and detecting, determining data and positions of old pipelines and preparing pipeline linings; s2, ventilating and cleaning, namely cleaning the old pipeline twice; s3, cleaning and detecting, namely detecting the inner wall of the cleaned pipeline by adopting a pipeline CCTV (closed Circuit television) camera detection system; s4, pulling in operation, namely pulling the pipeline lining into the old pipeline; s5, inflating to expand the liner of the round pipeline and attach the liner to the inner wall of the old pipeline to form an integrated pipe-in-pipe structure; s6, curing operation, namely irradiating the inner lining of the curing pipeline by using an ultraviolet lamp; s7, repairing and detecting, namely detecting the new pipeline by adopting a CCTV (television coded TV) camera detection system; and S8, post-processing and recovering the pavement. The repairing operation method of the ultraviolet curing pipeline lining is to cure the pipeline lining on the inner wall of the old pipeline without replacing the old pipeline or excavating the road surface, thereby achieving the aim of repairing the municipal pipeline without excavating.)

一种紫外灯光固化管道修复方法

技术领域

本发明涉及市政管道修复技术领域，尤其是涉及一种紫外灯光固化管道修复方法。

背景技术

伴随着道路、桥梁以及地下轨道交通等城市交通设施的建设，用于保护公共水域水质和城市公共环境的排水设施以及市政管道的修复技术也得到了长足的发展。

在城市基础设施的建设以及维护管理工作中，会发现地下管道管体破裂、管道接口脱开、地下水渗漏等现象，由此引起道路下沉，甚至于坍塌，影响交通以及正常市政排水。通常情况下，需要采用开挖修复技术对管道进行修复，即开挖地面暴露管道，并通过修补甚至是替换管道的方法完成修复作业，如申请公布号为CN107322078A的中国专利，其利用环形刀切割管道修复装置完成管道的切割作业，再对管道内部进行修复处理。但是，采用开挖式管道修复技术进行管道修复作业，需要在路面上隔离出施工区域并开挖管道，影响市政交通和周围地下管线，现有技术存在可改进之处。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种紫外灯光固化管道修复方法，通过在旧管道内铺设浸润有紫外光固化树脂的管道内衬，并通过紫外光照射固化管道内衬，管道内衬与旧管道紧密结合形成一体式的管中管结构，从而达到非开挖修复市政管道的目的。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种紫外灯光固化管道修复方法，其特征在于：包括有如下步骤，S1.调查检测，在进行紫外光固化管道内衬的管道修复设计之前，应先对旧管道的属性和状况进行调查和检测，并对旧管道的管壁结构和管内实际情况进行影像检测，再根据设计方案制备管道内衬，管道内衬浸润有紫外光固化树脂；管道内衬包括有依次成型的织物层、薄膜层以及橡胶层，且织物层浸渍紫外光固化树脂；S2.通风清洗，在步骤S1中的检测作业前需封堵旧管道并导水，再进行第一次清洗作业；在紫外光固化作业开始前需对旧管道进行通风换气，再进行第二次清洗作业；S3.清洗检测，采用CCTV电视摄像检测系统对清洗后的管道内壁进行检测，以确认是否达到管道内衬修复条件；若符合管道内衬修复条件，进行施工作业；若不符合管道内衬修复条件，需要在施工作业前进行局部修复处理；S4.拉入作业，在拉入管道内衬前，应先在旧管道以及作业井内铺设保护垫膜并固定，再将管道内衬拉入旧管道内，并对折放置于保护垫膜上；S5.充气作业，首先在管道内衬的两端安装扎头，然后向管道内衬中鼓入空气，第一次充气使管道内衬膨胀并保压，第二次充气至最终压力值以使管道内衬完全胀开，管道内衬的外壁紧贴于旧管道的内壁，并维持该最终压力值；S6.固化作业，采用紫外灯匀速通过管道内衬并固化树脂，管道内衬与旧管道相结合形成一体式的管中管结构，且紫外灯的运行速度由旧管道的内径、管道内衬的壁厚以及紫外灯本身的功率共同决定；在紫外灯进行固化作业的同时，施工人员通过紫外灯上附带的影像系统观察管道内衬的胀圆情况，若无问题，继续进行光固化作业；若有问题，停止光固化作业并进行管道内衬二次胀圆作业；S7.修复检测，完成固化作业后，采用CCTV电视摄像检测系统对由管道内衬和旧管道共同构成的新管道进行检测，以确认是否达到管道内衬修复要求；若不符合管道内衬修复要求，需要进行紫外光二次固化作业；S8.后期处理，切除管道内衬两端的多余部分，并拉出管道内衬的内膜，对新管道的端部进行密封处理；撤离相关施工设施，将修复后的新管道连入原管道系统中，留守人员分时段抽检新管道的使用情况。

通过采用上述技术方案，施工人员首先需要对旧管道进行检测并制备管道内衬，然后对旧管道进行封堵清洗，再将管道内衬铺设于旧管道内，并通过紫外光照射，使得管道内衬固化于旧管道的内壁上，形成与旧管道紧密结合的一体式管中管结构，最后对新管道进行验收检测并恢复路面和作业井，从而完成紫外光固化管道内衬的修复作业。紫外光固化管道内衬修复作业，是在旧管道的内壁上固化管道内衬，不需要更换旧管道或者开挖路面，从而达到非开挖修复市政管道的目的。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S6中，针对修复长度短的管道修复作业，在管道内衬中设置一紫外线灯；针对修复长度长的管道修复作业，在管道内衬中依次间隔设置多个紫外线灯，紫外线灯逐次进入管道内衬中并在各自的区间内做往复运动。

通过采用上述技术方案，旧管道的长度较短时，即可使用一个紫外线灯进行固化作业，便于实施；而旧管道的长度较长时，可使用多个紫外线灯同时进行固化作业，有利于提高固化作业效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S5中，第一次充气时的管道内衬的内部压力在0.02-0.03Mpa之间并保持40min，第二次充气时的最终压力值由旧管道内径决定，但要大于第一次充气时的压力；在步骤S6中，二次胀圆作业所需的压力值大于最终压力值。

通过采用上述技术方案，第一次充气起到初步胀圆管道内衬的作用，而第二次充气起到完全胀圆管道内衬的作用，两级胀圆的施工方式有利于降低管道内衬在胀圆过程中产生的褶皱；当管道内衬部分未胀圆时，可以提高管内压力，使得管内压力略大于最终压力值，以彻底胀圆管道内衬。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S1中，当管径小于1000mm时，选择复式影像检测方法，采用管道QV摄像检测系统对旧管道的管口情况以及旧管道的管内情况进行第一次检测，再采用管道声呐检测系统对旧管道的管壁情况进行第二次检测；当管径大于1000mm时，选择采用人工进入管内进行影像检测的方法。

通过采用上述技术方案，QV摄像检测系统适用于检测管道内部以及管口的情况，而管道声呐检测系统适用于检测管道的管壁情况，两种检测方式相结合，完成管径小于1000mm的旧管道的检测和数据采集作业，检测的准确性更好；而针对管径大于1000mm的旧管道的检测和数据采集作业，可由人工下管道进行影像采集。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：织物层设置为管状结构，且织物层的一侧涂覆形成所述薄膜层，而织物层的另一侧铺设成型所述橡胶层；织物层在涂覆成型所述薄膜层后浸渍热固化树脂，再铺设遇水膨胀的所述橡胶层。

通过采用上述技术方案，薄膜层起到保护浸渍有热固化树脂的织物层的作用，而橡胶层既可以起到保护织物层的作用，又可以起到填补织物层与管道内壁之间缝隙的作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S1中采用管道QV摄像检测系统对母管的管口情况以及母管的管内情况进行第一次检测，再采用管道声呐检测系统对母管的管壁情况进行第二次检测，结合第一检测的数据以及第二次检测的数据构建管道的三维数据模型；采用3D扫描技术对管道内进行扫描，并构建3D扫描数据模型，并根据3D扫描数据模型对所构建的三维数据模型进行修正。

通过采用上述技术方案，QV摄像检测系统适用于检测管道内部以及管口的情况，而管道声呐检测系统适用于检测管道的管壁情况，两种检测方式相结合，完成作业段的检测和数据采集作业，检测的准确性更好；并结合两次检测数据构建得到三维数据模型，以便于提高管道内衬制备的尺寸精度以及加工质量。借助3D扫描建模技术，与根据检测数据构建得到的三维数据模型进行对比，以修正三维数据模型的部分缺陷，进一步提高管道内衬加工的质量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：管道内衬的两端应超出旧管道20mm，在步骤S8中，采用不锈钢内衬嵌设于新管道的两端口处，并采用速凝型树脂胶封闭，且不锈钢内衬的外壁与新管道的内壁之间夹设有塑料内衬。

通过采用上述技术方案，不锈钢内衬起到封闭管道内衬与旧管道端口的作用，以形成平滑均匀的过渡面；且塑料内衬既起到保护管道内衬的作用，又起到支撑稳固不锈钢内衬的作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：旧管道修复前连通有支管，在固定不锈钢内衬后，管道内衬于旧管道与支管的连通处形成有凹陷，采用CCTV电视摄像检测系统和切割修复机器人相配合寻找凹陷并打孔连通支管和新管道。

通过采用上述技术方案，管道内衬在膨胀并紧贴于母管的内壁时，旧管道与支管相连通处即自然形成轻微的凹陷，CCTV电视摄像检测系统即可识别定位该凹陷，再通过切割修复机器人在凹陷处开孔，从而达到连通支管和新管道的目的，操作简单便利，便于实施。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S2中，第一次清洗作业采用高压水清洗车进行高压水清洗，第二次清洗作业采用清管器清洗旧管道的内壁。

通过采用上述技术方案，第一次清洗作业利用高压水冲洗旧管道内壁上的积泥，而第二次清洗作业利用清管器清理旧管道内壁上难于清理的沉积物，两种清洗方式相配合，有利于提高旧管道的清洗作业效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S3中，局部修理处理包括有聚氨酯接口环缝堵漏修复、不锈钢内衬以及钢套环加固管道修复以及管道局部内衬修复。

通过采用上述技术方案，实现旧管道的局部点修复、旧管道的加固修复以及旧管道的泄露修复，以便于进行管道内衬的拉入固化作业。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1. 紫外光固化管道内衬修复作业，是通过紫外光在旧管道的内壁上固化管道内衬，不需要更换旧管道或者开挖路面，从而达到非开挖修复市政管道的目的；

2. 紫外光固化管道内衬的修复方法所占用的施工面积小，噪音低，对道路的影响小；

3. 紫外光固化修复方法中涉及的管道内衬硬化后收缩小，则硬化后的管道内衬在旧管道的管口位置处不会发生错位现象，成型稳定时间短；

4. 管道内衬上设有内膜，且内膜可在施工后去除，则去除内膜后的新管道的管壁光滑，有利于减少沉积物附着并提高水流流速；

5. 管道内衬耐久实用，材料强度大，具有耐腐蚀、耐磨损等优点，使用寿命最长可达到30年。

附图说明

图1是紫外灯光固化管道修复方法的流程框图；

图2是管道内衬制备方法的流程框图；

图3是管道内衬的剖面示意图。

图中，1、织物层；2、薄膜层；3、橡胶层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种紫外灯光固化管道修复方法，施工人员首先需要确定旧管道的位置和具体数据，并制备管道内衬，再进行旧管道的清洗作业和检测作业，以使得旧管道（下文统称为母管）的内壁以及母管的内部情况符合施工要求；然后利用浸润有紫外光固化树脂的管道内衬（下文统称为软管），并与母管固化形成一体式的管中管结构；最后检测验收修复后的新管道（即软管与母管形成的管中管结构）并恢复路面，从而完成管道修复作业。紫外光固化管道内衬的管道修复方法，不需要开挖路面，且不堵塞交通，具有良好的社会效益和经济效益。

如图1所示，以下结合具体步骤进行阐述：

S1检测调查：在进行紫外光固化管道内衬的管道修复设计之前，应先对旧管道的属性和状况进行调查和检测，并对旧管道的管壁结构和管内实际情况进行影像检测，再将设计方案以及母管数据等给到软管加工厂，由软管加工厂软管和相同规格的备用软管。

S1.1当管径小于1000mm时，施工人员即可通过QV摄像检测系统对母管的管口情况以及母管的管内情况进行第一次检测，再通过管道声呐检测系统对母管的管壁情况以及母管深处的管内情况进行第二次检测；最后综合两次检测结果以及数据信息等制定管道修复方案。

结合图1和图2所示，QV摄像检测系统包括有QV摄像检测仪和QV摄像成像分析仪，施工人员可通过QV摄像检测仪选择不同的光源环境（逆光、远光以及单一光源），以适应不同的母管管内环境，并在QV摄像成像分析仪上清晰显示。因QV摄像检测仪固定在检测杆的端部，其不能伸入母管的内部深处进行摄像，故只适用于检测母管的管口和管内较浅处的情况。

结合图1和图2所示，当母管内部的水量较大时，QV摄像检测系统难以实现清晰的成像检测，此时即需要用到管道声呐检测系统对管道深处情况以及管道内壁情况进行检测。管道声呐检测系统主要用于检测管道内部的积泥情况以及管道内壁上是否存在较大的突起或破损。

结合图1和图2所示，利用QV摄像系统进行的第一次检测所得到的数据为第一组数据，利用管道声纳检测系统进行的第二次检测所得到的数据为第二组数据，第一组数据和第二组数据相结合，再利用三位软件构建得到管道的三维数据模型。作业人员还需要利用3D扫描仪对管道内部进行三维扫描，即利用三维扫描技术构建得到管道内部结构的3D扫描数据模型，并结合对比三维数据模型与3D扫描数据模型，修正三维数据模型中的缺陷。

如图3所示，根据修正后的三维数据模型中的数据信息计算得到管道内衬的尺寸信息，并根据该尺寸信息成型制备管道内衬，管道内衬由织物层1、薄膜层2以及橡胶层3成型构成，织物层1为软管结构层，薄膜层2由聚氨酯等耐磨、抗拉材料制成，而橡胶层3由高吸水树脂和非水溶性橡胶混合或者共聚构成，且薄膜层2和橡胶层3分别位于织物层1的两侧，织物层1和薄膜层22一侧浸渍有热固化树脂，而在被修复的管道中铺设管道内衬时，需要使得橡胶层3与管道的内壁直接贴合，当两者之间存在间隙时，管壁上的水分可与橡胶层3结合，橡胶层3膨胀填补管道内壁上的细小缺陷。

S1.2当管径大于或等于1000mm时，施工人员可随管道CCTV电视摄像检测系统一同下到母管内，对母管的管壁情况和母管内部情况进行检测。

S2通风清洗和S3清洗检测相结合：为了在步骤S1中获得准确的母管数据，需要封堵母管的两端以切断水流流通，从而获得清晰的影像信息；若需要维持原管路系统的正常使用，则可外接临管以替代母管实现原管路系统的通畅。在进行检测前，需要对母管内的气体进行检查和评估，若发现有害气体或超标现象，需采用换风、空气稀释等物理化学方法进行处理，处理完成后再对管道内的气体再次进行检查评估，确定安全后方可进行清理检测作业。

S2.1完成通风封堵作业后，施工人员进行第一次清洗作业，即通过高压水清洗车对母管内部的积泥进行冲洗；

S2.2当管道内壁严重结垢时，可通过清管器低速通过母管，彻底清除附在上面的结垢物和沉积物，从而完成第二次清洗作业；且管道内部的残留水和残留物可通过柱塞器排出母管，从而完成母管的清洗作业。

清洗作业完成后，施工人员需要采用CCTV电视摄像检测系统对母管的内壁进行第一次检测，以确认母管内部在清洗后达到内衬修复条件，即要求管道内部无塌陷，且管道内壁上无超过10mm的尖锐突起，管道轴向弯曲度小于30度，管道错口小于20mm。

需要注意的是，当母管存在较严重的漏水、破损或开裂现象时，需要在施工作业前进行局部修复处理，再进行软管的施工作业。局部修理处理包括有聚氨酯接口环缝堵漏修复、不锈钢内衬以及钢套环加固管道修复以及管道局部内衬修复。

上述三种修复方法均为常用的技术手段，以下针对三种方法进行简述：1. 聚氨酯接口环缝堵漏修复，针对管道接口渗漏缺陷，对管道接口进行聚氨酯堵漏修复，以达到不渗不漏的效果；2. 不锈钢内衬以及钢套环加固管道修复，针对管道接口轻微错位、脱节、管道内承受力不足的情况，起到增加管道承受力，延长管道使用寿命的作用；3.管道局部内衬修复，通过浸润树脂的玻璃纤维管和管道修补器相配合修补管道的局部点位。

S4拉入作业、S5充气作业以及S6固化作业相结合：

施工人员采用专用冷藏车将软管运至施工现场，且需要保持车内温度在4摄氏度-17摄氏度之间；当软管运至施工现场后，需要保持现场的存储温度在7摄氏度-25摄氏度之间，以使得软管浸润的光固化树脂不固化。

在将软管拉入母管之前，需要在母管以及作业井内铺设保护垫膜，避免软管与管道内壁直接接触，起到保护软管的作用；且保护垫膜的两端应超出母管的相对应端部并通过压条等固定。施工人员再通过钢丝绳和牵引设备相配合将软管拉入母管内并对折放置于母管内的保护垫膜上，且在拉入的过程中需要控制牵引设备的牵引速度，以使得软管保持低速进入母管和作业井中，然后通过设置于作业井井口处的固定环固定架设软管。

施工人员进行充气作业，首先在软管的两端安装扎头和扎头袋，扎头袋起到限制软管外露部分在充气时过渡膨胀的作用，再通过空气压缩机或者鼓风设备与扎头相连接，以向软管内充气。充气作业包括有两个阶段，第一次次充气时需要使软管内的压力在0.02-0.03Mpa之间并保持40min，起到初步胀圆软管的作用；第二次充气时需要将软管内的压力值升至最终压力值并始终保持该压力值直至软管固化完成为止，最终压力值由母管的内径决定，但需要保证最终压力值大于第一次充气时的压力值，以使得软管充分胀圆并与母管的内壁充分贴合。

在紫外光固化软管作业中，施工人员需要根据母管的实际长度以及现场施工的实际需求选择合适的固化作业方式，一种是通过单一紫外线灯固化软管，即单一紫外线灯在胀圆后的软管内缓速运动并固化软管，适用于修复长度较短的母管；另一种是通过多组紫外线灯相配合固化软管，即多个紫外线灯依次间隔设置于胀圆后的软管中并做往复直线运动，以提高固化作业效率，适用于修复长度较长的母管。

紫外线灯一般是通过紫外线灯小车承载并沿软管运动，且紫外线灯的运行速率由母管的内径、母管的壁厚以及紫外灯自身的功率共同决定，且紫外线灯小车上附带有影像系统，施工人员即可通过影像系统观察软管的胀圆情况，若无问题，则继续进行紫外线光固化作业；若有问题，则停止光固化作业并进行软管的二次胀圆作业，且在二次胀圆作业中，软管内的压力值需要略大于最终压力值，以使得软布局部未胀圆的部分充分胀圆。

S7修复检测：软管与母管相结合形成新管道后，需要采用CCTV电视摄像检测系统对新管道进行第二次检测，以确认新管道达到使用要求，即软管需要完全膨胀并与母管的内壁充分贴合，软管与母管充分固化，且新管道的管壁无破损出现。若不符合要求，则需要对新管道破损的位置进行管道局部修复作业甚至是进行紫外光二次固化作业，以使得新管道满足使用要求（软管与母管是否充分贴合，在固化作业中检测并修复，详见上文）。

S8后期处理：若新管道在检测后符合使用要求，施工人员即可拉出软管的内膜（抽出内膜为紫外光固化管道内衬修复的常规步骤，且抽出内膜等常规步骤详情可参考申请公布号为CN104633378A的专利），剪切新管道端口处的多余部分，并密封加固新管道的两端口。为满足加固作业需求，软管经剪裁后，其端部应超出母管相对应的端部20mm，并采用不锈钢内衬和塑料内衬加固新管道的端部，以使得新管道的端口处形成光滑的过渡面；且塑料内衬夹设于母管的内壁与软管的外壁之间，起到支撑、加固新管道以及保护母管的作用。

在实际作业中，母管原先可能连通有支管，则需要重新连通新管道和支管；因为在固化软管并加固不锈钢内衬后，软管于母管与支管相连通处形成有凹陷，则施工人员可采用CCTV电视摄像检测系统和切割修复机器人相配合寻找该凹陷并打通新管道和支管。施工人员最后将修复后的新管道连入原管路中，撤离相关施工设施，并恢复检查井和作业井。

同时，需要安排留守人员，留守人员分时段抽检新管道的使用情况（抽检持续时间为24小时-48小时），即通过CCTV电视摄像检测系统或者QV摄像检测系统进行观察，以确保新管道使用的安全性和稳定性。

下面结合紫外灯光固化管道修复方法的整体流程对本实施例作进一步阐述：

施工人员首先需要获得母管的属性和数据，并通过QV摄像检测系统、管道声呐检测系统以及人工辅助作业相配合完成作业段的检测作业，并将获得的数据发至软管加工厂制备软管和备用软管；然后对母管进行换风操作，并通过管道高压清洗车和柱塞器相配合完成母管的清洗作业，完成清洗作业后，还需要通过CCTV电视摄像检测系统对母管的内壁进行检测，以确认达到管道修复条件。将软管运至施工现场并将软管拉入母管内，然后进行第一次充气作业和第二次充气作业，再根据母管的长度以及周围施工环境情况、进度选择单一紫外线灯固化软管或多组紫外线灯固化软管，同时进行胀圆检测，以判断是否还需要进行二次胀圆作业。固化完成后，再次通过CCTV电视摄像检测系统对修复后的新管道的内壁进行二次检测，以确认达到管道修复的要求。若检测不合格，施工人员需要分析不合格原因并制定处理方案；若检测合格，即可将修复后的新管道连入原管路中，撤离相关施工设施，并恢复检查井和作业井。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。