一种非开挖插入式管道HDPE内衬结构及其施工方法与流程

本发明属于管道工程，特别涉及一种非开挖插入式管道hdpe内衬结构及其施工方法。

背景技术：

1、近年来，穿插法、碎（裂）管法等非开挖修复地下管线的“管中管”技术在借鉴国外技术的基础上在国内工程中开始大量应用，使这一技术逐步走向成熟。高密度聚乙烯hdpe是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，具有良好的耐热性、耐寒性、耐腐蚀性，表面光滑且具有较高的刚性和韧性，在排水管线采用穿插法和碎（裂）管法修复时作为修复内衬有一定量的工程应用。经工程应用也发现一些问题，主要是hdpe内衬管节连接方式普遍使用的是承插口连接，相邻管节之间仅可受压，承受拉力能力差，连接刚性不足，整体性差，承插口接口易崩裂损坏、易错口变形、二次更换困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种非开挖插入式管道hdpe内衬结构及其施工方法，要解决传统的承插口连接方法中相邻管节之间承受拉力能力差，连接刚性不足，整体性差，承插口接口易崩裂损坏、易错口变形以及二次更换困难的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种非开挖插入式管道hdpe内衬结构，设置在待修复管道的破坏位置处，包括有hdpe内衬管；所述hdpe内衬管包括hdpe管节和热熔网片；所述hdpe管节有一组，一组hdpe管节沿待修复管道的长轴向设置；所述hdpe管节的后端面上、靠近内侧边一侧设置有环形槽；所述环形槽的宽度由槽口至槽底逐渐减小；所述hdpe管节的前端面上、对应环形槽的位置处设置有环形凸条；所述环形凸条的形状与环形槽的形状相适应；相邻hdpe管节之间通过环形凸条插接在环形槽中连接；所述热熔网片沿环向布置在hdpe管节的后端面上，且位于环形槽外侧的部位上，该热熔网片的外边缘与hdpe管节的外侧面之间留有间距；所述热熔网片为一次性热熔网片，在热熔网片上连接有接线端子；所述接线端子用以与电线相连；所述hdpe内衬管的前端伸入破坏位置前侧的待修复管道中，且在hdpe内衬管的前端与待修复管道之间的接缝中填充有第一密封层；所述hdpe内衬管的后端伸入破坏位置后侧的待修复管道中，且在hdpe内衬管的后端与待修复管道之间的接缝中填充有第二密封层。

4、优选的，所述热熔网片的网格采用均匀分布的2~2.5mm菱形网孔，网孔栅的宽度为0.6~0.8mm。

5、优选的，所述热熔网片的外侧边与hdpe管节的外侧面之间的间距与1/10hdpe管节的壁厚相适应。

6、优选的，所述环形槽与后端面内侧边之间的间距与1/10hdpe管节的壁厚相适应；所述环形槽与后端面外侧边之间的间距与6/10hdpe管节的壁厚相适应；所述环形槽的深度与1/5hdpe管节的壁厚相适应。

7、一种非开挖插入式管道hdpe内衬结构的施工方法，包括步骤如下。

8、步骤一，查询待修复管道设计图并进行现场踏勘，了解待修复管道的管径、流向、流量、水量、是否具备导水条件；检测待修复管道的内部损坏细节，判断是否存在管道错口过大和管道塌陷的无法直接进行内衬修复的情况。

9、步骤二：设计、预制hdpe管节和热熔网片：根据待修复管道的管径及管道损坏情况，选取确定hdpe内衬管的管径和壁厚，hdpe内衬管由一组hdpe管节拼接而成；设计hdpe管节的环形槽尺寸、热熔网片的尺寸，绘制加工图，按图完成hdpe管节的预制。

10、步骤三：将热熔网片采用安装装置预置安装在hdpe管节的后端面上；所述安装装置包括有安装架、加载油缸、压力传感器和加载压板；所述安装架包括有可调底座、立柱和加载梁；所述可调底座高度可调；所述立柱有两根，分别设置在可调底座的顶面左右两侧；所述加载梁设置在两根立柱之间，且加载梁的两端分别套接在立柱上、与立柱可调连接；所述加载油缸安装在加载梁的中部、与第一液压动力装置连接，且加载油缸的伸缩端朝下；所述压力传感器连接在加载油缸的伸缩端，且在压力传感器的底部设置有所述加载压板。

11、热熔网片的预置安装具体过程如下。

12、步骤1，将hdpe管节放置在可调底座上，使环形槽侧朝上。

13、步骤2，将热熔网片放置在hdpe管节的后端面上，使热熔网片的内径与环形槽的外径一致。

14、步骤3，在热熔网片的顶部设置隔热保护垫环，隔热保护垫环的尺寸与hdpe管节的水平切面尺寸相适应。

15、步骤4，操作加载油缸，使加载油缸的伸缩端伸出，让加载压板与隔热保护垫环接触，此时加载油缸不施加加载压力。

16、步骤5，将接线端子通过电线与第一热熔焊机连接，以热熔网片安装的工艺参数向热熔网片供电，同时施加预设的加载压力，完成热熔网片的预置安装；热熔网片安装的工艺参数包括：电压、电流和加热时间。

17、步骤四：热熔参数的确定试验：依据hdpe管节的管径、壁厚和热熔网片的尺寸，参照以往经验的热熔工艺参数选取热熔电压、电流、加热、熔合、冷却各阶段时间分配及焊接压力关键技术参数，进行厂内试验，最终确定本次施工的热熔工艺参数。

18、步骤五：施工准备：将管道hdpe内衬结构施工系统设置在待修复管道损坏位置的上、下游检查井之间；管道hdpe内衬结构施工系统包括有正圆加压装置、焊压顶板、牵引机、第二热熔焊机、第二液压动力装置和发动机电组；所述正圆加压装置包括有可调支架和压力板；所述可调支架有一组，沿横向设置间隔，相邻可调支架之间通过连接杆可调连接；所述可调支架包括有中轴和液压杆；所述中轴沿横向设置，连接杆将相邻中轴对应连接；所述液压杆有一组，沿环向间隔布置在中轴的外表面上；每根液压杆沿径向设置；所述压力板有两组，两组压力板分别沿环向间隔布置在正圆加压装置的前后侧；每根压力板连接在可调支架横向对应的液压杆端部，且压力板沿径向可调；所述焊压顶板设置在正圆加压装置的后端，在焊压顶板的后侧设置有顶推千斤顶和顶推后背；所述牵引机安装在下游检查井中，用以提供牵引力；所述第二液压动力装置和第二热熔焊机均设置在上游检查井中，第二液压动力装置与顶推千斤顶电连接，第二热熔焊机通过电线与对应的接线端子连接；所述发动机电组设置在上游检查井的顶部，分别与第二液压动力装置、第二热熔焊机电连接。

19、步骤六：安装前端拉头：将前端拉头与已焊接hdpe管节的前半段连接牢固。

20、步骤七：将待焊接hdpe管节放入待修复管道处，并将设置在下游检查井中的牵引机的牵引绳与前端拉头连接固定。

21、步骤八，将hdpe管节逐节对焊接、牵引顶进：两段hdpe管节焊接时，具体过程如下。

22、步骤①，先将正圆加压装置的前段放入已焊接hdpe管节中，正圆加压装置的后段放入待焊接hdpe管节中，使压力板压接在对应的hdpe管节的内侧壁上。

23、步骤②，将两段hdpe管节的环形槽和环形凸条对正。

24、步骤③，操作可调支架，将压力板调节至撑紧对应hdpe管节的内壁。

25、步骤④，安装焊压顶板，操作顶推千斤顶将两段hdpe管节预顶紧。

26、步骤⑤，将接线端子通过电线与第二热熔焊机连接，由第二热熔焊机按最终确定的热熔工艺参数向热熔网片供电，同时操作顶推千斤顶施加预设的焊接压力，经加热、熔合及冷却三阶段，完成待焊接hdpe管节与已焊接hdpe管节的对焊。

27、步骤⑥，焊接完成后，操作下游检查井中的牵引机，并配合后方的顶推千斤顶，前牵拉后顶推结合将已焊接hdpe管节逐步推入待修复管道中。

28、步骤⑦，重复步骤①-⑥，直至完成整段hdpe内衬管的插入式内衬施工。

29、步骤八：hdpe内衬管的前后两端与待修复管道之间的环向间隙密封、注浆：hdpe内衬管完成后，对检查井中的hdpe内衬管与待修复管道之间的环形间隙进行封口、灌浆，填补间隙并固化，使得新的hdpe内衬管与待修复管道结合成一体式组合结构。

30、步骤九：修复完成，检查：修复完成后，进行hdpe内衬管的外观检查，至此施工结束。

31、优选的，步骤三中，所述立柱上、沿竖向间隔设置有穿孔；所述加载梁的两端分别设置有套筒，且套筒对应套设在立柱上；在套筒上、对应穿孔的位置处设置有通孔；所述加载梁与立柱之间通过穿设在通孔和穿孔中的高强螺栓可调连接。

32、优选的，步骤七中所述前端拉头包括连接套管和牵引架；所述连接套管插接在已焊接hdpe管节内，并且连接套管通过螺丝与已焊接hdpe管节连接；所述牵引架安装在连接套管内、靠近已焊接hdpe管节的管口位置，并且牵引架与连接套管之间固定连接；在牵引架的中心位置处设置有牵引杆，牵引杆通过牵引绳与牵引机连接。

33、优选的，所述压力板的外表面为粗糙面，以增加压力板与管节之间的摩擦力

34、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

35、1、本发明从内衬管节连接的问题入手，以热熔连接技术为出发点，对其安全性、适用性、有效性、可操作性、功能拓展性等多方面影响因素进行系列研究，完善穿插法、碎（裂）管法的非开挖修复技术，达到排水管线修复安全、可靠、快速、环保的要求，保证城市排水管线系统正常运转。本发明的工艺适用于可通过检查井进入井室施工的管径，一般小于等于600mm，管节长度设计为500mm，为便于井下狭小空间施工，长度最大不超过800m。

36、2、本发明采用承插口+快速热熔的连接方式，管节之间的粘接力远远大于只用承插口的粘接力；原有的承插接口连接部位的抗拉强度只有200~300kgf，是原来管材正常承受拉断力1%左右，易弯曲变形导致漏水。本发明在不带水的环境下焊接，抗拉强度可以达到原管道的100%，带水作业抗拉强度也可以达到原来强度的80%以上；所以修复完成后的管道直线线形很好，不容易弯曲变形，整体性强，无泄漏。

37、3、本发明中两管节间预置的一次性热熔网片在热熔对焊完成后，与两侧管节成为一体，增强管口结构，提高焊接质量及管口环刚度；相邻管节接口位置环刚度大于原管道接口位置的环刚度，解决接口薄弱，容易出现破损和泄露的问题。

38、4、本发明的内衬管节热熔焊口平整，在管内几乎无隆起，不破坏内壁光滑性，提高水流流速；外部平滑无突出，不侵占旧有管道截面空间，能最大可能的增加插管口径，减小对修复后有效通过面积的影响；且施工完成的内衬表面光滑、平整，通常对修复后管道过水能力有一定提升；采用标准化加工、预制内衬热熔标准管节，有利于提高施工效率，质量更有保证，性价比高；热熔电压用电为36伏以下安全电压，无触电危险，施工更加安全可靠。

39、5、本发明的非开挖插入式管道hdpe内衬结构施工所用材料、动力设备、配套机具，所有部件的体积大小能够顺利通过井口到达井室；重量能够保证1-2个安装人员在井下顺利完成安装，工艺简便，施工人员通过简单培训，了解工艺流程即可顺利完成作业。

40、6、本发明的非开挖插入式管道hdpe内衬结构具备功能拓展能力，除可应用于小口径管道整管插入式内衬，还可拓展为拼装式内衬在中大型管道中的局部修复等场合应用；该结构整体性好，可整段管道抽出，便于达到使用年限后进行二次更换。