地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104652415 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.05.27

(21)申请号 201510069861.X(22)申请日 2015.02.09

(71)申请人郑州安源工程技术有限公司

地址450016 河南省郑州市郑州国家经济技

术开发区第街86号(72)发明人王复明 钟燕辉 石明生 方宏远

王小亮(51)Int.Cl.

E02D 3/12(2006.01)E02D 17/18(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()发明名称

地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法(57)摘要

本发明涉及一种地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，其包括以下步骤：（1）检测沉陷管段，确定注浆方案；（2）钻膜袋放置孔（；3）放置膜袋；（4）向膜袋内注射高聚物材料；（5）抬升管段；（6）填充脱空区域、加固软弱土层。所述高聚物材料为非水反应类双组份高聚物材料。本发明具有快捷、微创、轻质、高韧、经济、耐久等优点，可快速实现对地下沉降管段的抬升修复，为地下管道沉降修复提供了一种先进、高效、经济、实用的新方法。本发明已成功应用于多个地下管道抬升工程，具有巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。

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权 利 要 求 书

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1.一种地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，其特征在于，当修复地下管道沉降时，采用高聚物膜袋注浆方法将沉降管段抬升，然后再向管道下方土体中注射高聚物材料，填充沉降管段抬升后产生的脱空区域，并加固周围软弱土层；

其具体实施步骤为：（1）利用探地雷达或管道闭路电视内窥检测技术对地下管道进行全面探测，确定沉降管段位置以及沉降量；

（2）对于已探测到沉降需要抬升的管段，在管道下部沿管道下沉端管径方向钻膜袋布置孔；

（3）将注浆管放入膜袋开口端，并用环箍将膜袋开口端固定在注浆管上，将捆扎好的膜袋放入孔内；

（4）依次通过注浆管向每一个膜袋内注射双组份膨胀性高聚物材料；（5）高聚物材料在膜袋内迅速膨胀并固化，产生的巨大膨胀力将沉降管段向上抬升；（6）在膜袋布置孔之间中心处钻注浆小孔，注浆小孔的直径为1.6cm，深度为能够钻穿管壁；将注浆管插入注浆小孔；

（7）通过注浆管向管道外土层的脱空区域注射高聚物材料，高聚物材料反应后迅速膨胀并固化，填充沉降管段抬升后形成的脱空区域，并实现对周围软弱土层的有效加固。

2. 如权利要求1所述的地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，其特征在于：所述膜袋布置孔的间距为0.3-0.4m，孔径为5-12cm，孔深为20-40cm。

3. 如权利要求1所述的一种地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，其特征在于：所述膜袋的长度大于所述膜袋布置孔的孔深，所述膜袋的直径为10-40cm，长度为30-60cm。

4. 如权利要求1-3任一项所述的一种地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，其特征在于：所述高聚物材料为非水反应类双组份高聚物材料。

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说 明 书

地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法

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技术领域

本发明属于地下管道修复技术，尤其涉及软弱土层等不良地质引起的管道沉降抬升非开挖修复的高聚物注浆方法。

[0001]

背景技术

地下管道属隐蔽性工程，由于我国地质条件复杂多变，地下管道在修建过程中经

常遇到软弱土层等不良地质环境，如果处理不当，地下管道建成后易出现沉降，造成管段连接处产生错位、渗漏等病害。在地下水压力作用下，周围土体由错缝进入管道，造成地下管道淤堵，影响其使用功能，导致居民生活不便。更为严重的是，渗漏点周围土体不断进入污水管道，将造成管外脱空，随着时间的累积将导致地面开裂塌陷，造成交通堵塞、人员伤亡，并严重威胁附近建（构）筑物的安全。因此，修复地下管道沉降病害对于保证沿线人民群众正常生活以及生命财产安全具有重要作用。[0003] 现有地下管道维修方法主要有两类：一类是开挖修复、更换管道，另一类是非开挖修复方法。开挖修复方法指开挖破损管道位置上方土层，对破损管道进行局部修复或者整体更换新管道的方法。虽然该方法可以有效解决管段沉降问题，但是这类方法施工成本高，工期长，施工区居民生活及交通受到严重干扰，并且很多情况下城市密集的地下基础设施、地面的绿化面积和建筑楼群以及繁忙的交通，留给开挖施工的余地很小，使得地下管道的修复更换根本不能实现。非开挖修复方法目前主要有原位固化法、穿插法、爆管法、折叠内衬法和喷涂法等。原位固化法是将浸有树脂的软管一端翻转并用夹具固定在待修复管道的入口处，然后利用水压或气压使软衬管浸有树脂的内层翻转到外面并与旧管的内壁紧贴，然后使树脂固化，形成一层紧贴旧管内壁的具有防腐防渗功能的坚硬衬里。其缺点是需要特殊的施工设备，对工人的技术水平和经验有较高要求。穿插法指在旧管道中直接拖入新管，并在新旧管的环向空隙中注浆稳固的方法。其缺点在于对原有管道过流而积的减少较大，施工完成后需要灌浆。爆管法主要依靠前端的钢制锥形头在气动锤或牵引机的作用下击碎旧管道，内衬塑料管跟着锥形头前进，最后完成替换旧管的施工。其局限主要是需要开挖地面进行直观连接，对于严重错位的原有管道，新管道也将产生严重错位现象，需要开挖起始工作坑和接收工作坑等。折叠内衬法原理是使用PE或PVC作为管道材料，施工前先在工厂或工地改变管道几何形状减少其断面，然后将断面缩小的管道拉入原有管道，当管道就位后利用加热或加压的方法使折叠后的管道膨胀恢复原来的大小和形状，形成与原有管道紧密贴合的内衬管。其缺点是施工时可能引起结构性的破坏（破裂或走向偏离）。喷涂法是利用水泥砂浆或有机化学浆材在管道内部喷涂一层膜对旧管道进行修复的方法。其缺点是对管道清洗和堵漏的要求很高，修复的时间较长，对管道缺陷修复能力有限，费时费力，质量不稳定。

[0002]

综上所述，这些方法虽然可以在一定程度上解决地下管道结构病害以及渗漏水问

题，但都或多或少存在造价高、工期长、施工难度大、施工质量不易控制、施工时需开挖工作坑等问题，且这些方法都不能实现对沉降管段的抬升修复以及软弱地基的加固，修复后的

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说 明 书

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管段仍然可能出现二次沉降，导致管段接缝处再次发生错位，造成渗漏、涌沙。由于现行方法都无法根治地下管道因沉降造成的管段间错缝、渗漏等病害，因此，迫切需要研发一种施工快捷、环境影响小、成本低、实用可靠的地下管道沉降抬升修复新技术。

[0005] 高聚物注浆技术是上世纪70年代发展起来的地基快速加固技术。该技术通过向地基中注射双组份高聚物材料，利用两种材料混合后迅速反应膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。高聚物材料具有质量轻，反应快，耐久性好，防渗性能优良等特点。目前，高聚物注浆技术主要应用于道路、隧道、堤坝、等大型基础设施防渗、加固和修复工程中。本发明人针对我国地下管道养护工程的发展需求与目前地下管道维修技术的不足，将高聚物膜袋注浆技术与高聚物导管注浆技术相结合，发明一种地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法。这一创新目前国内还未见相关报道。发明内容

本发明目的在于针对地下管道由于软弱土层等不良地质引起沉降问题，开发一种

新的地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，为沉降地下管道的抬升修复提供先进、高效、经济、实用的技术措施。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：

首先，利用成孔装置，沿沉降管段管径方向以一定间距钻孔，在孔内布置膜袋，并向膜袋内注射高聚物材料，高聚物材料在膜袋内发生化学反应后体积迅速膨胀，产生的膨胀力将沉降管段抬升修复；然后向管道下方土体中注射非高聚物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀，填充沉降管段抬升后产生的脱空区域以及加固软弱土层。[0008] 具体实施步骤为：

（1）确定地下管道沉降部位以及沉降量

利用探地雷达或管道闭路电视内窥检测技术（CCTV）对地下管道进行全面探测，确定沉降管段位置以及沉降量。[0009] （2）钻膜袋放置孔

对于需要抬升的管段，沿管道下沉端管径方向，以0.3-0.4m的间距钻膜袋布置孔，孔径约为5-12cm，孔深约为20-40cm。[0010] （3）放置膜袋

将注浆管放入膜袋开口端，并用环箍将膜袋开口端固定在注浆管上，膜袋长度应大于孔深，一般选取直径10-40cm，长度30-60cm，将捆扎好的膜袋放入孔内。[0011] （4）向膜袋内注射高聚物材料

依次通过注浆管向每一个膜袋内注射双组份膨胀性高聚物材料。[0012] （5）抬升沉降管段

高聚物材料在膜袋内迅速膨胀并固化，产生的巨大膨胀力将沉降管段向上抬起。[0013] （6）钻注浆孔

在膜袋布置孔之间中心处钻注浆小孔，注浆小孔的直径为1.6cm，深度为能够钻穿管壁；将注浆管插入注浆小孔。

[0006]

[0014] （7）填充脱空区域、加固软弱土层

通过注浆管向管道外土层的脱空区域注射高聚物材料，高聚物材料反应后迅速膨胀并

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说 明 书

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固化，填充沉降管段抬升后形成的脱空区域，并实现对周围软弱土层的有效加固。[0015] 以上步骤所述高聚物材料均为非水反应类双组份高聚物材料。[0016] 本发明开发的地下管道沉降修复高聚物膜袋注浆方法，适用于由软弱土层等不良地质引起的地下管道沉降抬升修复以及软弱土层加固，与传统的维修技术相比具有下列特点：

（1）抬升效果好。非水反应类双组份高聚物材料在膜袋内发生化学反应后体积迅速膨胀，实现对沉降管段的抬升修复，并且该专利方法还可对周围软弱土层进行加固，防止修复后出现二次沉降，从根本上治理地下管道沉降病害。 （2）造价低。相比于传统维修方案，该方法可节省60%以上的造价。 （3）对周围环境无影响。利用本专利方法对沉降管段进行非开挖修复，对周围及管道上方基础设施，如光缆、燃气管道等，无需移动，更不产生扰动，对周围环境无影响。 （4）施工快捷、不需养生。钻孔、注浆、抬升连续作业，施工快，材料反应后15分钟即形成90%左右的强度，不需养生，可节约70%以上的工期。 （5）施工方便。高聚物注浆系列化装备适应于不同场地，进场方便。 （6）耐久性好。高聚物注浆材料性能稳定，长期埋入地下具有良好的抵抗化学溶剂腐蚀性能。[0017] 综上所述，本发明开发的地下管道抬升修复非开挖高聚物复合注浆方法，在技术原理及施工方法等方面都具有明显创新。这一独特的地下管道抬升修复非开挖高聚物复合注浆方法，具有施工快捷、抬升效果好、成本低、对地面设施无扰动等特点，并成功应用于多个地下管道抬升修复工程，显示出巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。附图说明

[0018]

图1为膜袋布置孔纵剖面示意图

图2膜袋布置孔平面布置示意图图3为膜袋放置图

图4为沉降管段抬升示意图

图5为填充脱空区注浆管平面布置示意图图6为高聚物注浆填充脱空、加固软弱土层示意图。

具体实施方式

[0019] 实施例：

结合附图，对本发明做进一步说明。[0020] （1）利用管道闭路电视内窥检测技术（CCTV）对地下管道进行全面探测，确定沉降管段位置以及沉降量。[0021] （2）钻膜袋放置孔

对于需要抬升的管段1，沿管道下沉段端管径方向，以0.3-0.4m的间距钻膜袋布置孔2，如图1和图2所示，孔径约为5-12cm，孔深约为20-40cm。[0022] （3）放置膜袋

将注浆管4放入膜袋3开口端，并用环箍将膜袋3开口端固定在注浆管4上，膜袋长度应大于孔深，一般选取直径10-40cm，长度30-60cm，将捆扎好的膜袋3放入孔2内，如图3所示。

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说 明 书

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[0023] （4）向膜袋内注射高聚物材料

依次通过注浆管4向每一个膜袋3内注射双组份膨胀性高聚物材料，如图4所示。[0024] （5）抬升管段

高聚物材料在膜袋3内迅速膨胀并固化，产生的巨大膨胀力将沉降管段1向上抬起，沉降管段1抬升后形成脱空区域5，如图4所示。[0025] （6）钻注浆孔

在膜袋放置孔2两侧钻注浆小孔，钻孔直径1.6cm，深度为钻穿管壁；然后将注浆管6插入注浆小孔，如图5所示。[0026] （7）填充脱空区域、加固软弱土层

通过注浆管6向脱空区域5注射高聚物材料，高聚物材料反应后迅速膨胀并固化，填充沉降管段1抬升后产生的脱空区5，加固周围软弱土层。[0027] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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说 明 书 附 图

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图3

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说 明 书 附 图

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图6

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