阅读说明：本技术 一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺 (Plum petal-shaped liner tube underground pipeline repairing process for replacing circular liner tube ) 是由 戚慎 乐其军 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺,包括如下步骤：S1：将梅花状衬管经牵引设备安装于原旧地下管道中；S2：在梅花状衬管两端分别各安装一只用于密封的梅花状衬管堵头；S3：在其中一只梅花状衬管堵头上安装有注高压气体或高压水接头,以及排气或排水螺塞；S4：当梅花状衬管安装完毕,通过注高压气体或高压水接头向梅花状衬管注入高压气体或高压水,梅花状衬管在高压气体或高压水的作用下逐步展开直至紧贴原旧地下管道内壁；本发明采用梅花形管道作为衬管后使衬管实际外径极大缩小,使衬管外径与被修复的管道内径保持较大的间隙,这样极大降低了牵引力,有效消除了由于过大的牵引力而造成衬管损坏的隐患。(The invention discloses a plum petal-shaped liner tube underground pipeline repairing process for replacing a circular liner tube, which comprises the following steps: s1: installing the plum blossom-shaped liner tube in an original underground pipeline through traction equipment; s2: two ends of the plum blossom-shaped liner tube are respectively provided with a plum blossom-shaped liner tube plug for sealing; s3: one of the plum blossom-shaped lining pipe plugs is provided with a high-pressure gas or high-pressure water injection joint and an exhaust or drainage screw plug; s4: when the quincunx liner pipe is installed, high-pressure gas or high-pressure water is injected into the quincunx liner pipe through a high-pressure gas or high-pressure water joint, and the quincunx liner pipe is gradually unfolded under the action of the high-pressure gas or the high-pressure water until the quincunx liner pipe is tightly attached to the inner wall of the original underground pipeline; the invention adopts the quincunx pipeline as the liner pipe, so that the actual outer diameter of the liner pipe is greatly reduced, and a larger gap is kept between the outer diameter of the liner pipe and the inner diameter of the repaired pipeline, thereby greatly reducing the traction force and effectively eliminating the hidden trouble of liner pipe damage caused by overlarge traction force.)

一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺

技术领域

本发明属于地下管道修复技术领域，具体涉及一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺。

背景技术

城市地下管道门类繁多，纵横交错，特别是输送类管道，如自来水管道、供暖管道等类型管道都具有一定压力，这些管道因施工问题或因年久失修造成破损而产生泄漏失效，如重新铺设将造成大量人力、物力等社会资源的投入，且给施工地区人们的生产、生活、出行、以及环境造成很大影响。目前为了克服上述问题，采用了在原破损管道内衬尼龙或不锈钢衬管，采用了这种方法后不再需要开挖，而且原管道又重新得到利用。由于原管道的再次利用，衬管得到加强，这样既达到修补原损坏管道的目的，又保证了衬管耐压强度，又节约了大量维修成本。

目前地下管道衬管一般选用外径与被修复管道内径基本相等的金属或尼龙管，但是由于该施工主要过程均在地面以下进行，施工时须将预加工好的管道从已损坏需修复的地下管道的一端穿入，再在该管道的另一端用牵引设备将用于修复的衬管拉至牵引端，从而达到修复原受损管道的目的。由于地下管道每段一般都在300米左右，随着衬管在牵引设备牵引作用下逐步进入被修复管道，其牵引阻力也越来越大，特别是当原管道存在弯道时，其牵引阻力将随原管道曲率变化将有明显不同程度的增加。实际状况原管道由于受施工条件的影响多数都存在不同程度的弯曲。过大的牵引力对施工质量影响很大，严重时可造成衬管焊缝撕裂，从而带来不可估量的损失。本发明将修复衬管做成梅花外形，其截面外形是由一定数量的曲线连接而成，当这些曲线长度之和等于一个圆的周长时(这个圆可以视为须修复管道内径)，这个梅花形管道最大外形直径一定小于这个圆，且等长的梅花形管道外表面积与等长的须修复管道内表面积相同。因此当采用长度相等、表面积与须修复管道内表面积相同的梅花形管道作为衬管时，其牵引力则远小于圆衬管。当梅花形衬管安装完毕，再采用高压气体或高压水将梅花形衬管扩开，由于长度与须修复管道相等的梅花形管道其表面积又与须修复管道内表面积相同，所以展开后在无机械较大拉伸状态下紧贴须修复管道内壁。

发明内容

本发明的目的是针对现有地下管道修复采用的衬管存在牵引力过大的缺陷，提出采用梅花形管道作为衬管。采用梅花形管道作为衬管后极大降低了牵引力，有效消除了由于过大的牵引力而造成衬管损坏的隐患，极大提高了施工质量，同时工作效率也明显提高。其改善效果可有以下计算说明。

影响衬管牵引力主要是以下两因素：

1.衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力；

2.衬管自身重量。

衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力所产生的牵引力可用下式计算：

P=f压πdlp【公斤】 (公式一)

式中

f压---压合时的摩擦系数

d---配合面的公称直径【毫米】

l---压合长度【毫米】

p---配合表面上的压应力【公斤/毫米²】可根据下列公式计算

p =δ·10²/(C1/E1＋C₂/E₂)d【公斤力/毫米²】

C₁=(d²＋d0²)/(d²-d0²)-μ₁, ( D²＋d²)/( D²-d²) ＋μ₂

d0---被包容件的内孔直径【毫米】

D ---包容件的外圆直径【毫米】

E₁和E₂---被包容件和包容件弹性模数【公斤力/毫米²】

μ₁和μ₂---被包容件和包容件的波松系数

δ ---计算公盈【微米】

衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力受力图见图3和图4；

衬管自身重量所产生的牵引力可用下式计算：

fm=μ0N (公式二)

式中

fm---最大静摩擦力

μ0 ---静摩擦系数

N---正压力

圆衬管自身重量受力图见图5和图6；梅花衬管自身重量受力图见图7和图8。

设圆衬管最大牵引力为Ty，由受力图图3-6可知，圆衬管最大牵引力为：

Ty=P＋F(F＞fm)

设梅花衬管牵引力为Tm由受力图图7-8可知，梅花衬管最大牵引力为：

Tm=F(F＞fm)

将设圆衬管最大牵引力Ty与梅花衬管牵引力Tm进行比较则有

Ty- Tm= ( P＋F)-F

Ty- Tm=P

不难看出采用圆衬管其牵引力大于采用梅花衬管的牵引力，其差值为P。其P值为衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力所产生的牵引力。衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力所产生的牵引力为：

P=f压πdlp【公斤】 (公式一)

式中p (配合表面上的压应力)值是不确定值。他受δ(计算公盈)值的影响，由于被修复管道经常年使用后，内表面分布着因腐蚀而隆起金属瘤，这些金属瘤分布不均匀，且大小不同。这些金属瘤实际已改变了被修复管道的内径，使过盈量加大，也就是不同程度的加大了牵引力。而且这些金属瘤在牵引过程中容易损坏衬管。

(公式一)见金属机械加工工艺人员手册(上海科学技术出版社)P1033。

本发明的技术方案是：一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺，包括如下步骤：

S1：将梅花状衬管经牵引设备安装于原旧地下管道中；

S2：在梅花状衬管两端分别各安装一只用于密封的梅花状衬管堵头；

S3：在其中一只梅花状衬管堵头上安装有注高压气体或高压水接头，以及排气或排水螺塞；

S4：当梅花状衬管安装完毕，通过注高压气体或高压水接头向梅花状衬管注入高压气体或高压水，梅花状衬管在高压气体或高压水的作用下逐步展开直至紧贴原旧地下管道内壁；

S5：此时可继续向管道中继续加压直至试验压力，同时按试压条件所要求的时间保压，测试修复后的管道密封性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用梅花形管道作为衬管后使衬管实际外径极大缩小，使衬管外径与被修复的管道内径保持较大的间隙，这样极大降低了牵引力，有效消除了由于过大的牵引力而造成衬管损坏的隐患，使施工质量得到了保证，同时明显提高了工作效率。在测试衬管密封性能的同时可将梅花形管道扩张展开与其合并实施。

附图说明

图1 为地下管道修复主视图；

图2 为图1中A-A处剖视图；

图3为衬管外表面与被修复管道内表面上的压应力受力图；

图4为图3的侧视图；

图5为圆衬管自身重量受力图；

图6为图5的侧视图；

图7为梅花衬管自身重量受力图；

图8为图7的侧视图；

图9为梅花状衬管的立体图；

图10为梅花状衬管的侧视图。

图中：地下管道填埋层1、原旧地下管道2、梅花状衬管3、梅花状衬管堵头4、注高压气体或高压水接头5、排气或排水螺塞6、圆衬管7、弧形凸起3-1、弧形凹槽3-2。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

如图1-10所示，一种用于替代圆形衬管的梅花瓣状衬管地下管道修复工艺，包括如下步骤：

S1：将梅花状衬管3经牵引设备安装于原旧地下管道2中；

S2：在梅花状衬管3两端分别各安装一只用于密封的梅花状衬管堵头4；

S3：在其中一只梅花状衬管堵头4上安装有注高压气体或高压水接头5，以及排气或排水螺塞6；

S4：当梅花状衬管3安装完毕，通过注高压气体或高压水接头5向梅花状衬管3注入高压气体或高压水，梅花状衬管3在高压气体或高压水的作用下逐步展开直至紧贴原旧地下管道2内壁；

S5：此时可继续向管道中继续加压直至试验压力，同时按试压条件所要求的时间保压，测试修复后的管道密封性能。

具体的，所述梅花状衬管3的表面设有若干组等距设置的弧形凸起3-1，若干组所述弧形凸起3-1之间设有弧形凹槽3-2。

具体的，所述原旧地下管道2填埋于地下管道填埋层1内。

综上所述，与现有技术相比，本发明采用梅花形管道作为衬管后使衬管实际外径极大缩小，使衬管外径与被修复的管道内径保持较大的间隙，这样极大降低了牵引力，有效消除了由于过大的牵引力而造成衬管损坏的隐患，使施工质量得到了保证，同时明显提高了工作效率。在测试衬管密封性能的同时可将梅花形管道扩张展开与其合并实施。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。