阅读说明：本技术 内衬钢管局部修复施工方法 (Local repair construction method for lining steel pipe ) 是由 张建 王小征 王天翼 张香凯 赵志峰 谭宝山 杨露峰 王庆锋 吴强 苏艳朝 赵智 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种内衬钢管局部修复施工方法,包括以下步骤：施工准备→钢管底部铺设砂砾石和木板→管片运输(采用自制小车)→原钢管收敛调整→管片安装→焊缝检测(当第一片管片焊接完成后,移动自制小车,继续下一片管片焊接施工,直至全部焊接完成)。所述内衬钢管局部修复施工方法采用自制小车进行管片运输,施工速度快,便捷且安全；管片分片拼装焊接保证了拼装质量；此种方法大大节约了成本,提高施工速度,保证了安全系数,节约了修复时间。(The invention provides a local repair construction method for a lining steel pipe, which comprises the following steps: construction preparation → laying of sand gravel and wood boards at the bottom of the steel pipe → segment transportation (by adopting a self-control trolley) → convergence adjustment of an original steel pipe → segment installation → weld detection (after welding of a first segment of segment is completed, the self-control trolley is moved, and welding construction of the next segment is continued until all welding is completed). The lining steel pipe local repair construction method adopts a self-made trolley to transport the pipe pieces, and is high in construction speed, convenient and safe; the assembly quality is ensured by the segment assembly welding; the method greatly saves cost, improves construction speed, ensures safety factor and saves repair time.)

内衬钢管局部修复施工方法

技术领域

本发明涉及一种水利施工方法，尤其是涉及一种内衬钢管局部修复施工方法。

背景技术

供水、排水等市政管道在使用一定年限之后，不可避免的会出现各种问题，例如裂纹、变形、塌陷等，为了确保管网的正常工作，需要对出现问题的管段进行更换或修复。常规的修复方法即开挖更换，从路面开挖至管道，直接对相应的管道进行更换。但这种方法施工成本高，特别是位于市区的管段，开挖修复会严重影响道路交通。对于管道破坏程度和范围较小的情况，例如局部裂纹、变形等，也可以采用非开挖式修复。现有常用的非开挖式局部修复方法为内衬修复法，即在对管道进行预整形之后，在管道内相应部位设置一层防水材料制成的内衬。为了达到最佳的修复效果，内衬在管道内。目前常用的涨紧设备为涨紧气囊，修复操作时，将内衬套设在涨紧气囊外，并随涨紧气囊一同运送至管道内的待修复部位，然后往涨紧气囊内充入高压气体，涨紧气囊将内衬压紧在管道内侧。在内衬固化成型后，涨紧气囊泄压，并从管道内退出，完成修复。由于在修复的过程中需要通过气囊的形变来涨紧内衬，当涨紧的压力较大时，经常出现气囊破裂的情况，气囊一旦出现泄漏，即无法继续工作，影响修复工作的继续进行。

对于钢制管道可考虑采用局部修复技术，对局部裂纹、变形部位切割后重新焊接同材质管片已达到修复目的。

发明内容

本发明提供了一种内衬钢管局部修复施工方法，在不影响道路交通等社会因素的前提下解决了管道局部修复问题，该方法施工简便，修补材料较为常规，可操作性高。

本发明的优点在于：

(1)可以将修复部位控制在最小范围，只针对裂纹、变形。

(2)修复后可靠性高，修复后可达到原管道质量标准。

(3)可以缩短工期。

(4)采用内部修复，不影响对外道路交通等社会环境。

(5)可操作性高，施工过程安全保障大。

其技术方案如下所述：

一种内衬钢管局部修复施工方法，包括以下步骤：

S1：在钢管底部铺设砂砾石、木板，并在木板上铺设轨道；

S2：采用自制小车进行管片运输；

S3：切除原钢管变形部位，并对原钢管进行收敛调整；

S4：管片安装及焊接。

进一步的，步骤S1中，在管道内侧铺设一层2cm厚度的闭孔泡沫板对已施工的管道进行保护，再铺设砂砾石至平铺，在砂砾石的顶部满铺5cm厚木板。

进一步的，步骤S2中，自制小车包括至少两组纵向槽钢，至少两组横向槽钢，通过纵向槽钢与横向槽钢相互焊接固定，前后两组横向槽钢分别均匀固定安装千斤顶。

进一步的，步骤S2中，管片的4个角处依次设置有手拉葫芦，使管片运输到位后能够对其进行调整。

进一步的，步骤S3中，在原钢管背部焊接挡块，分别对应每片未焊接的管片的四个角，挡块采用角钢制作。

进一步的，步骤S3中，对原钢管进行收敛调整是采用在同一直线上的千斤顶、对顶丝杠、垫梁将收敛部位调整至设计弧度位置，丝杠的一端通过垫梁支撑原钢管切除一侧，丝杠的一端通过千斤顶、垫梁支撑原钢管切除另一侧；垫梁采用方木，防止丝杠对撑时对原钢管进行破坏，千斤顶是对收敛部位进行调整使其恢复到原始部位，丝杠起对撑作用。

进一步的，对顶丝杠在洞内纵向布置，间距为1m。

进一步的，挡块设置在原钢管背部，每个管片的四角各布置一个，一个管片布置4个挡块。

进一步的，步骤S4中，管片拼装采用分块拼装焊接，为避免产生通常的纵缝，每片管片错位距离N为30cm并进行焊接。

进一步的，管片与原钢管对接时，在管片与原钢管两者间空隙处插入3-10mm的楔形块，楔形块与原钢管同材质，用于调整钢板安装间隙；焊接采用手工电弧焊，单面焊接双面成型，焊接坡口为V型坡口，采用60度角。

所述内衬钢管局部修复施工方法采用自制小车进行管片运输，施工速度快，便捷且安全；管片分片拼装焊接保证了拼装质量；此种方法大大节约了成本，提高施工速度，保证了安全系数，节约了修复时间。

附图说明

图1是所述钢管底部铺设砂砾石和木板的结构示意图；

图2是自制运输小车进行运输管片的示意图；

图3是自制运输小车上千斤顶的布置俯视示意图；

图4是钢管的收敛部位进行调整示意图；

图5是管片拼装示意图；

图6是管片与原钢管对接的示意图；

图7是焊接坡口的示意图；

图8是焊接分层示意图；

图9是管片背后采用槽钢进行支护保护的示意图。

具体实施方式

1.本方法的施工流程步骤：

施工准备→钢管底部铺设砂砾石和木板→管片运输(采用自制小车)→原钢管收敛调整→管片安装→焊缝检测(当第一片管片焊接完成后，移动自制小车，继续下一片管片焊接施工，直至全部焊接完成)。

2.具体施工方法

①钢管底部铺设砂砾石和木板

如图1所示，采用砂砾石1将变形处的钢管内侧的底部垫平，垫筑高度以利于施工人员操作为宜，本实例中H1为0.6m,在砂砾石1的顶部满铺5cm厚木板3。铺设砂砾石1前，可以在管道内侧铺设一层闭孔泡沫板2对已施工的管道进行保护。所述闭孔泡沫板2可以采用2cm。

变形处所在部位通过目测和对洞内钢管断面尺寸进行测量，与钢管原始断面数据进行对比，所产生的差值即为钢管变形值。本工程钢管变形部位为连续部位，但此方法亦可对不连续部位进行修复。

②管片运输

如图2所示，为自制运输小车进行运输管片的示意图，厚木板3铺设好后，其位于管道的下半部分内，在厚木板3的上方铺设轨道，可以铺设10#槽钢作为自制小车9行走的轨道。

管片6采用自制小车9进行运输，自制小车9采用千斤顶、角钢、滑轮等制作。如图3所示，自制小车9的结构为：通过10#的纵向槽钢31与14#的横向槽钢32进行相互固定，在横向槽钢32上固定安装千斤顶7。自制运输小车9上的千斤顶7的布置如俯视图所示。

在运输管片6的4个角处依次设置有手拉葫芦，其目的在于管片6运输到位后能够对其进行调整，方便对口。

管片6在运输过程中，管片6的两端与原管道净距大于10cm以上，保证运输过程中不碰撞原管道防腐层。管片6运输到位后，将自制小车9的车轮前后两端采用三角楔进行固定。

小车9固定完成后，用10t机械千斤顶7将管片6顶起，顶升过程中逐步放松手拉葫芦4，保证顶升过程中管片6不产生滑移。每块管片6的运输及顶升共设置有4个1t手拉葫芦4进行限位，6个千斤顶7进行顶升及位置调整。

原钢管背部焊接有第一挡块5、第二挡块8，挡块的位置布置在管片对口时切除原钢管位置对应管片6的四个角处，作用在于管片6与原切除钢管部位对接时防止管片滑移，方便对口。

管片6的形状和钢管内侧的弧度相同，管片大小根据小车运输能力和方便人工采用手拉葫芦对接，及现场钢管变形总长度确定，本工程实施例中的管片采用15t吊车将管片吊运至小车上，在用手拉葫芦进行固定。

因初始的钢管是变形的，那么管片6在顶升的过程中对变形部位的作用是对其拆除部位进行恢复。变形部位是切割下去的，为控制原钢管收敛现象，在切除前对原钢管采用丝杠对撑。

③原钢管收敛调整

如图4所示，所述原管道变形部位拆除后，未拆除管道因应力释放有收敛现象，采用千斤顶12、对顶丝杠11、垫梁10将收敛部位调整至设计弧度位置，对顶丝杠11的间距为1m(洞内纵向位置间隔1m布置)，垫梁10采用10cm*10cm*60cm方木。此时，垫块10是防止丝杠11对撑时对原钢管进行破坏，千斤顶12是对收敛部位进行调整使其恢复到原始部位，丝杠11起对撑作用。

④管片安装

1)管片制作：测量好已切除部位的尺寸，根据切除面积规划待安装的管片布置形式及尺寸，如图5所示，管片拼装采用分块拼装焊接，共拼装8块，其中中部6块纵向长度L2为2.0m，位于两端的两块纵向长度L1为1.5m，环向长度M均为3.13m(弧长)，单块重分别为737Kg、982Kg。管片在分块拼装后的总长度L为15m，管片制作在钢管厂家进行，由测量人员向厂家提供最终的精测数据。为避免产生通常的纵缝，每片管片错位距离N为30cm并进行焊接。

管片设置首先根据变形部位大小，为防止变形对原始钢管的扰动，每边切除的变形部位多切除30cm。如果变形部位没有这么大每边切除的变形部位多切除30cm，再根据其具体变形大小和现场实际情况，运输能力，运输空间等进行调整。

2)管片焊接

如图6所示，在调整管片前，先在原钢管背部焊接挡块(第一挡块5、第二挡块8)，分别对应每片未焊接的管片的四个角，挡块采用角钢制作。为保证管片与原钢管对接精准，如图6所示，对接时在管片6与原钢管40两者间空隙处插入3-10mm的楔形块41(与钢板同材质)，用于调整钢板安装间隙。焊接采用手工电弧焊，单面焊接双面成型，焊接坡口A(管片与原钢管坡口)为V型坡口，采用60度角。

图7中，坡口背部为衬垫43，管片安装前将衬垫43采用电弧焊点焊的形式固定在原管道坡口背部，其作用为保证焊接打底焊质量，以保证单面焊接质量，所述衬垫43位于V型坡口的下方，其厚度为3mm，长度为30mm。所述V型坡口A的最下端高度为2mm，宽度为3～4mm，V型坡口A的开口弧度为60度。

如图8所示的焊接坡口方式及分层，现场焊接采用手工电弧焊(单面焊双面成形)，手工电弧焊打底1遍、填充2遍、盖面1遍(共计4遍)，编号依次从51～54，共计坡口外侧留2mm钝边，坡口边缘20mm以内处用抛光机打磨，并将工件表面的铁锈、油污等清除干净。

如图9所示，为保证施工安全，每当一片管片6安装完成，即管片6与原钢管焊接完成后，在其背后采用10#槽钢22进行支护保护，防止自密实混凝土浇筑时再次发生变形，起到支撑保护作用。

3)最后一片管片安装

当最后一片管片安装时严格控制管片安装精度，安装前再一次测量弧度，与管片弧度进行对比，采用打磨机和切割机确保管片每边安装精度控制在4mm以内，再按照以上安装程序对最后一片管片进行安装。

本发明具有以下有益效果：

1、采用自制小车进行管片运输，施工速度快，便捷且安全。

2、管片分片拼装焊接保证了拼装质量。

3、此种方法大大节约了成本。

4、此种方法不影响地表环境。

本发明的操作过程中具有以下特点：

(1)管片运输采用自制小车，小车行走轨道采用铺设10#槽钢。自制运输小车采用千斤顶、角钢、滑轮等制作。

(2)管片分片拼装，运输到位后，将自制小车的车轮采用三角楔进行固定，小车固定完成后用10t机械千斤顶将管片顶起，顶升过程中逐步放松手拉葫芦，保证顶升过程中管片不产生滑移。每块管片运输及顶升共设置4个1t手拉葫芦进行限位，6个千斤顶进行顶升及位置调整。

(3)在调整管片前，先在原钢管背部焊接4个挡块，分别对应每片管片的四个角，挡块采用角钢制作。为保证管片与原钢管对接精准，对接时在其(对接坡口处)插入3-10mm的楔形块(与钢板同材质)，用于调整钢板安装间隙。焊接采用手工电弧焊，单面焊接双面成型，焊接坡口为V型坡口。