一种供水压力管道二元固化结构及修复方法

技术领域

本发明属于给排水工程技术领域，具体涉及一种供水压力管道二元固化结构及一种供水压力管道二元固化修复方法。

背景技术

随着社会不断的进步，城市供水管网日益完善，让人们在家里足不出户就能使用上自来水，但也出现了一些不得不面对的问题，城市的供水管道特别是老城区的管道大多为上世纪70-80年代建设，有的发达城市建设时间甚至更早，由于当时材料主要选择了铸铁或素混凝土，这些材料在使用了20-30年的周期后，寿命逐渐达到设计年限，造成管道不时产生泄漏，影响居民用水，因此城市供水旧管网经常需要修复。目前管道常用的修复方法主要有如下几种：直接更换法：在原管线位置开挖，将原有管道进行拆除、更换；半结构修复法：对管道内壁精细处理，把PE材料置入后进行固化；分级结构修复法：停水后简单对管道内壁预处理，把玻纤材料置入原有管道，然后进行固化；但这些技术均存在局限性，如市中心老城区、交通复杂或者地下管网复杂的区域不能直接开挖或要求开挖不能影响交通，不适用直接更换法；半结构修复法对管道预处理要求高，对原有管道的完整性要求高，本身不能独立承压，不适合压力管道；分级结构修复法本身材料比较重，通过热水固化在施工过程中需要的设备占地比较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种二元固化结构及使用这种结构修复管道的方法，以满足城市供水管道快速、高效修复的需要。技术方案如下：

一种供水压力管道二元固化结构，由结构层、粘结层和涉水层组成；其中结构层为贴合原管道内壁的混有纤维增强材料的树脂软管，经过紫外固化设备固化形成承受全部或部分内外压力的管状构件；粘结层为具有粘结力的环氧树脂，用于涉水层与结构层的粘结；涉水层为聚酯纤维织物软管，由浸渍设备预处理后再经过翻转设备翻转置入结构层，最后由蒸汽固化设备固化形成与水接触的管状构件。

进一步的，混有纤维增强材料的树脂软管中含有两层或以上的混有纤维增强材料的树脂，每层混有纤维增强材料的树脂厚度大于等于0.7mm，具有良好的结构性能。

进一步的，聚酯纤维织物软管内层为纺织布或无纺织布，外层涂覆聚乙烯(PE)膜、聚氨酯橡胶(TPU)膜或聚丙烯(PP)膜，膜厚度大于1mm，不易被刮伤，防止渗水。

更进一步的，纺织布或无纺织布内混有聚酯毛毡材料。

更进一步的，紫外固化设备为带紫外光灯组的小车车组，每个车组由3个间隔120°的可伸缩万向轮组成；蒸汽固化设备由锅炉和与其连接的通气管组成，浸渍设备由传输带和一个以上的挤压辊组成，对经过传输带的聚酯纤维织物软管进行挤压，保证其内层和环氧树脂均匀结合；翻转机构为翻转鼓，将经过预处理的聚酯纤维织物软管内层翻转为外层、外层翻转为内层，使其混合了环氧树脂的纺织布或无纺织布与固化后的结构层粘合，聚乙烯膜、聚氨酯橡胶膜或聚丙烯膜与水接触，该类材料无毒无害，不影响水质，其中聚乙烯膜为优选。

再进一步的，紫外固化设备、蒸汽固化设备和翻转机构均安装在一辆箱式货车上，由其搭载的柴油发电机组供电，使其具备随到随施工，施工后及时撤离的能力。

一种供水压力管道二元固化修复方法，包括如下步骤：

步骤1：确定供水压力管道需修复段后关停该段供水；

步骤2：在需修复段前后两端分别开挖一个竖直的工作井，并截断管道；

步骤3：在需修复段内部设置混有纤维增强材料的树脂软管，并用紫外光固化使其成为结构层；

步骤4：对聚酯纤维织物软管进行预处理；

步骤5：在固化的结构层内设置经预处理的聚酯纤维织物软管，并用蒸汽固化使其成为涉水层；

步骤6：对需修复段两端进行密封处理，再用连接管连接需修复段与两端的旧管；

步骤7：对需修复段进行试压、冲洗和消毒，完成供水压力管道需修复段的修复。

进一步的，步骤3中将混有纤维增强材料的树脂软管转化为结构层的具体步骤为：

步骤31：用牵引装置在管道需修复段底部铺设一条保护底膜；

步骤32：将混有纤维增强材料的树脂软管端口绑扎好，用牵引装置拉入管道需修复段，直到两端均露出管道需修复段；

步骤33：将混有纤维增强材料的树脂软管两端露出管道部分切除，并塞入圆柱形的带孔管堵，软管外端用扎带固定管堵；

步骤34；用气管向管堵的孔内充气，使混有纤维增强材料的树脂软管与管道需修复段内壁贴合；

步骤35：持续充气的同时在混有纤维增强材料的树脂软管内送入带紫外光灯组的小车，打开紫外灯后控制小车匀速运动，对混有纤维增强材料的树脂软管进行固化；

步骤36：固化完成后拆除管堵，取出小车并切除管道需修复段外多余硬化部分。

进一步的，步骤4中对聚酯纤维织物软管进行预处理的具体步骤为：

步骤41：聚酯纤维织物软管放置在浸渍设备的传输带上；

步骤42：将环氧树脂注入聚酯纤维织物软管内部，并用浸渍设备使聚酯纤维织物软管在传输带上接受碾压辊挤压，使环氧树脂在软管内均匀分布并充分与纺织布或无纺织布浸润；

步骤43：将聚酯纤维织物软管卷入翻转设备，完成预处理。

进一步的，步骤5中将聚酯纤维织物软管转化为涉水层的具体步骤为：

步骤51：将翻转设备运到工作井上方，并用保护套管将翻转设备的翻转口与管道需修复段的一端相连；

步骤52：将完成预处理的聚酯纤维织物软管翻转入已固化的结构层内；

步骤53：在聚酯纤维织物软管两端安装排水管，并在其中一端安装蒸汽管连接至锅炉；

步骤54；通入初始温度不高于60℃的蒸汽，在缓慢匀速升高到95℃，直到聚酯纤维织物软管与固化的结构层紧密贴合并完全硬化；

步骤55：缓慢降低蒸汽温度，直到蒸汽冷却至40℃以下；

步骤56：固化完成，切除管道需修复段外多余硬化部分。

有益效果：

1)本发明为全结构独立承压或半结构承受水压，对原管道的结构强度要求低。

2)属于非开挖修复，只需开挖两个工作井，对地面交通影响小。

3)施工周期短，两个步骤分别只需两个夜晚，白天不施工也不影响正常交通出行。

4)施工设备可移动，占地少，随到随走，不施工时不影响交通。

附图说明

图1为本发明二元固化结构的剖面示意图；

图2为二元固化修复方法的流程示意图；

其中：1为结构层，2为粘结层，3为涉水层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制：

如图1所示一种供水压力管道二元固化结构，由结构层、粘结层和涉水层组成；其中结构层为贴合原管道内壁的混有纤维增强材料的树脂软管，经过紫外固化设备固化形成承受全部或部分内外压力的管状构件；粘结层为具有粘结力的环氧树脂，用于涉水层与结构层的粘结；涉水层为聚酯纤维织物软管，由浸渍设备预处理后再经过翻转设备翻转置入结构层，最后由蒸汽固化设备固化形成与水接触的管状构件。

混有纤维增强材料的树脂软管中含有两层或以上的混有纤维增强材料的树脂，每层混有纤维增强材料的树脂厚度大于等于0.7mm。

聚酯纤维织物软管内层为纺织布或无纺织布，外层涂覆聚乙烯膜、聚氨酯橡胶膜或聚丙烯膜，膜厚度大于1mm。

纺织布或无纺织布内混有聚酯毛毡材料，毛毡占比为10％-30％。

紫外固化设备为带紫外光灯组的小车车组，每个车组由3个间隔120°的可伸缩万向轮组成；蒸汽固化设备由锅炉和与其连接的通气管组成，浸渍设备由传输带和一个以上的挤压辊组成，对经过传输带的聚酯纤维织物软管进行挤压，保证其内层和环氧树脂均匀结合；翻转机构为翻转鼓，将经过预处理的聚酯纤维织物软管内层翻转为外层、外层翻转为内层，使其混合了环氧树脂的纺织布或无纺织布与固化后的结构层粘合，聚乙烯膜、聚氨酯橡胶膜或聚丙烯膜与水接触。

紫外固化设备、蒸汽固化设备和翻转机构均安装在一辆箱式货车上，由其搭载的柴油发电机组供电。

如图2所示的一种供水压力管道二元固化修复方法，包括如下步骤：

步骤1：确定供水压力管道需修复段后关停该段供水；

步骤2：在需修复段前后两端分别开挖一个竖直的工作井，并截断管道；

步骤3：在需修复段内部设置混有纤维增强材料的树脂软管，并用紫外光固化使其成为结构层；

步骤4：对聚酯纤维织物软管进行预处理；

步骤5：在固化的结构层内设置经预处理的聚酯纤维织物软管，并用蒸汽固化使其成为涉水层；

步骤6：对需修复段两端进行密封处理，再用连接管连接需修复段与两端的旧管；

步骤7：对需修复段进行试压、冲洗和消毒，完成供水压力管道需修复段的修复。

步骤3中将混有纤维增强材料的树脂软管转化为结构层的具体步骤为：

步骤31：用牵引装置在管道需修复段底部铺设一条保护底膜；

步骤32：将混有纤维增强材料的树脂软管端口绑扎好，用牵引装置拉入管道需修复段，直到两端均露出管道需修复段；

步骤33：将混有纤维增强材料的树脂软管两端露出管道部分切除，并塞入圆柱形的带孔管堵，软管外端用扎带固定管堵；

步骤34；用气管向管堵的孔内充气，使混有纤维增强材料的树脂软管与管道需修复段内壁贴合；

步骤35：持续充气的同时在混有纤维增强材料的树脂软管内送入带紫外光灯组的小车，打开紫外灯后控制小车匀速运动，对混有纤维增强材料的树脂软管进行固化；

步骤36：固化完成后拆除管堵，取出小车并切除管道需修复段外多余硬化部分。

步骤4中对聚酯纤维织物软管进行预处理的具体步骤为：

步骤41：聚酯纤维织物软管放置在浸渍设备的传输带上；

步骤42：将环氧树脂注入聚酯纤维织物软管内部，并用浸渍设备使聚酯纤维织物软管在传输带上接受碾压辊挤压，使环氧树脂在软管内均匀分布并充分与纺织布或无纺织布浸润；

步骤43：将聚酯纤维织物软管卷入翻转设备，完成预处理。

步骤5中将聚酯纤维织物软管转化为涉水层的具体步骤为：

步骤51：将翻转设备运到工作井上方，并用保护套管将翻转设备的翻转口与管道需修复段的一端相连；

步骤52：将完成预处理的聚酯纤维织物软管翻转入已固化的结构层内；

步骤53：在聚酯纤维织物软管两端安装排水管，并在其中一端安装蒸汽管连接至锅炉；

步骤54；通入初始温度不高于60℃的蒸汽，在缓慢匀速升高到95℃，直到聚酯纤维织物软管与固化的结构层紧密贴合并完全硬化；

步骤55：缓慢降低蒸汽温度，直到蒸汽冷却至40℃以下；

步骤56：固化完成，切除管道需修复段外多余硬化部分。

实施例1：老城区供水水管破裂，确认该供水管年久失修无法承受压力，即准备进行全结构修复，选择在工厂内将毛毡占比30％聚酯纤维织物软管放置在浸渍设备的传输带上并在内部注入环氧树脂，再用浸渍设备使聚酯纤维织物软管在传输带上接受碾压辊挤压，使环氧树脂在软管内均匀分布并充分与混有聚酯毛毡的无纺布浸润；最后聚酯纤维织物软管卷入翻转设备，完成预处理；在夜晚把装有紫外固化设备、蒸汽固化设备和翻转机构的施工车开至现场，确定管道需修复段后关停该段供水，在需修复段前后两端分别开挖一个竖直的工作井，并截断管道；用牵引装置在管道需修复段底部铺设一条保护底膜，根据全结构独立承压的需求选定混有30％纤维增强材料的树脂软管，将软管端口绑扎好，用牵引装置拉入管道需修复段，直到两端均露出管道需修复段，切除露出部分并塞入圆柱形的带孔管堵，软管外端用扎带固定管堵，用气管向管堵的孔内充气，使树脂软管与管道需修复段内壁贴合，持续充气的同时在树脂软管内送入带紫外光灯组的小车，打开紫外灯后控制小车匀速运动，对树脂软管进行固化，化完成后拆除管堵，取出小车并切除管道需修复段外多余硬化部分，第一天施工结束；第二天夜晚将翻转设备运到工作井上方，并用保护套管将翻转设备的翻转口与管道需修复段的一端相连，将完成预处理的聚酯纤维织物软管翻转入已固化的结构层内，在聚酯纤维织物软管两端安装排水管，并在其中一端安装蒸汽管连接至锅炉，通入初始温度不高于60℃的蒸汽，在缓慢匀速升高到95℃，直到聚酯纤维织物软管与固化的结构层紧密贴合并完全硬化，缓慢降低蒸汽温度，直到蒸汽冷却至40℃以下完成固化，最后切除管道需修复段外多余硬化部分；对需修复段两端进行密封处理，再用连接管连接需修复段与两端的旧管；对需修复段进行试压、冲洗和消毒，用两个夜晚完成供水压力管道需修复段的修复，并不影响白天的交通出行。

实施例2：如果经评估管道损坏不严重，可以承受外部压力，则进行半结构修复，即固化结构只承受水压，在构成结构层的树脂软管厚度可以选择较薄，聚酯纤维织物软管毛毡占比调整为10％，混入纤维增强材料为10％，其他步骤与实施例相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。