管道加固装置及方法与流程

本发明属于管道修复，具体是管道加固装置及方法。

背景技术：

1、管道作为能源运输的五种主要方式之一，是石油、天然气和生物燃料等能源成本最低的长距离运输工具，对世界经济发展具有重要影响。随着我国城市建设中市政工程的进程加快，管道的迁改及加固成为了绕不开的话题，尤其在地下管线密集的老城市区，管道往往面临着腐蚀、磨损、外力冲击等问题，这些问题可能导致管道的泄露、断裂和失效，对生产安全和环境保护带来严重威胁。

2、目前管道加固技术通常有注浆加固、安装加固套管、粘结材料加固、增强材料加固和安装支撑等，其中注浆加固为直接对管道周围土壤进行注浆，以达到加固管道的目的，对管道周围的土壤环境要求较高；其余的修复技术大多采用密封胶或粘结材料对破损进行密封，缺少加固支撑的作用，导致修复后的管道整体性能下降，容易出现二次破损，而使用增强材料则成本较高，无法满足大面积修补加固。为此，有必要提出管道加固装置及方法。

技术实现思路

1、为了解决上述注浆加固对土壤环境要求高，其余修复技术缺少加固支撑的问题，本发明的目的是提供管道加固装置及方法，通过往内壳中注浆，灌浆材料在填满内壳的同时流入空腔，使得推块和夹紧板推动内壳，内壳包裹管道并提供夹紧固定，实现在修补管道表面的同时加固管道，提高了管道整体性能。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：管道加固装置，包括若干中空的内壳和外壳，内壳和外壳均为弧形结构，若干内壳和外壳互相连接构成圆环结构，且相邻内壳之间和相邻外壳之间均为可拆卸连接；

3、外壳靠近内壳的侧壁上均固定连接有中空的固定块，固定块内滑动连接有推块，推块一侧壁与固定块形成空腔，空腔侧壁均固定连接有连接管，连接管另一端与内壳外侧壁固定连接且连通，空腔与内壳通过连接管互相连通，推块延伸至固定块外部，且推块贯穿外壳靠近内壳的侧壁并延伸至内壳内部，内壳内部均设有弧形的夹紧板，夹紧板的弧度均与内壳相同，夹紧板与推块固定连接，内壳顶端和底端均开有注浆孔。

4、基础方案的原理是：将内壳内侧壁紧贴待修复管道表面，并将若干内壳和外壳围绕管道接合并固定，使得本装置将管道夹持住，通过内壳顶端和底端的注浆孔，安装注浆嘴进行注浆加固，灌浆材料把内壳填满的同时，通过连接管灌入固定块的空腔内，空腔内的压强增强，进而推动推块往管道中心运动，进而带动夹紧板将管道夹紧固定，内壳在若干弧形夹紧板的作用下，将管道完全包裹，防止管道表面破损进一步开裂泄露，待注浆压力到达阈值后停止注浆，实现对管道的修复和加固，提高管道整体性能。

5、基础方案的有益效果是：1、通过往内壳注浆，灌浆材料在填满内壳的同时，还通过连接管进入固定块的空腔内，进而推动推块和夹紧板将管道夹紧，确保了管道被牢固地夹持，给予管道加固扶持，与现有的注浆加固管道技术相比，本发明无需良好的土壤条件，内壳代替土壤将管道表面包裹，能够提高管道抗压、抗张力的性能，且有效防止了管道表面破损的进一步开裂和泄露。

6、2、外壳和内壳之间均为互相可拆卸结构，安装方便，能够在管道正常工作情况下对管道进行加固修复工作，保障了生产和生活的连续性，同时能够根据管道直径增设或者减少外壳和内壳的数量，使得装置能够适应不同的环境和需求，增加了装置的灵活性和广泛性。

7、进一步，推块底部均设有卡盘，卡盘顶部外边缘均与固定块底部固定连接，相邻卡盘之间为可拆卸连接，卡盘顶部均开有螺旋槽，推块底部均固定连接有与螺旋槽滑动配合的凸块。

8、基础方案的有益效果是：由于卡盘上的螺旋槽与推块底部的凸块互相配合，通过转动卡盘可带动推块向管道中心移动，进而使得夹紧板带动内壳将管道牢固地夹持；在注浆前调整夹紧板对管道进行夹持工作，能够避免后续注浆空隙太大，导致推块从固定块中脱落的问题，同时双重加固能够进一步增强管道的结构强度，提高其承载能力，延长其使用寿命。

9、进一步，卡盘下方均设有转动轴，转动轴邻近卡盘处均固定连接有锥齿轮，转动轴一端均贯穿外壳外侧壁且与外壳外侧壁转动连接，转动轴贯穿外壳的端部开有方孔，卡盘底部均固定连接有与锥齿轮啮合的齿槽。

10、基础方案的有益效果是：在方孔里插入扳手转动，能够带动锥齿轮和卡盘转动，进而使得卡盘带动推块向管道中心移动，完成对管道的夹紧工作；转动轴的设计，能够使得工作人员在装置外部转动扳手完成对管道的夹紧工作，提高了工作效率，同时能够在转动过程中观察内壳的夹紧情况，避免夹紧过紧或过松而导致管道损坏的问题。

11、进一步，转动轴一侧均转动连接有固定轴，固定轴两端分别与外壳顶部和底部固定连接，转动轴靠近固定轴处均开有环形槽，环形槽与固定轴紧密相邻。

12、基础方案的有益效果是：固定轴的设计，一方面，能够限定转动轴的位置，固定轴上的环形槽能确保转动轴在转动过程中的稳定性，提高传动效率，另一方面，固定轴固定连接于外壳中，形成一个牢固的支撑结构，能够避免转动轴在工作过程中，装置不会发生晃动和偏移，提高了整体结构的可靠性。

13、进一步，内壳材料均采用热塑性聚氨酯弹性复合材料。

14、基础方案的有益效果是：内壳材料为弹性材料，能够确保夹紧板在移动过程中内壳不会破损，且弹性材料能够使得内壳将管道表面更好得贴合包裹，防止管道破损发生泄露；弹性材料选用热塑性聚氨酯弹性复合材料，具有高强度、高耐磨和耐腐蚀的能力，能够抵抗长时间的使用和恶劣的天气条件，进一步加强了装置的实用性和耐久性。

15、进一步，夹紧板内侧壁均固定连接有弹性胶垫。

16、基础方案的有益效果是：夹紧板内侧的弹性胶垫具有缓冲和减震的效果，能够在夹紧过程中吸收和分散压力，避免管道发生刚性形变，同时减少夹紧板和内壳的直接摩擦，从而延长装置的使用寿命，实现更加稳固长久的加固修复。

17、进一步，管道加固的方法，包括以下步骤：

18、步骤一，暴露待修复管道：对待修复的管道基坑进行开挖，挖至管道底部并完全露出管道，对管道表面泥土进行清洁扫除；

19、步骤二，组装加固装置：将内壳与管道破损表面紧贴，并将若干内壳与外壳分别对接并固定，将管道夹在其中；

20、步骤三，夹紧管道：将扳手插入外壳的的方孔中，转动扳手，直至夹紧板与管道之间完全贴紧；

21、步骤四，注浆加固：分别在内壳顶端和底端的注浆孔安装注浆嘴，用高压灌浆机同时往两端注浆嘴注入灌浆材料，采用连续式注入的方式，一边注浆一边观察内壳移动情况，同时观察灌浆机压力表的上升变化，当注浆压力达到0.1mp时，暂停注浆，观察压力表的压力变化，当压力达到稳定，封堵注浆孔，结束注浆施工；

22、步骤五，养护作业：注浆结束后进行养护作业，期间保证工作面基坑无地下水渗流，12h后，对外壳和内壳表面做干燥处理，并涂刷防腐胶，干燥养护24h。

23、进一步，步骤一中，若现场环境相对湿度大于85%，则须对管道表面采取干燥措施。

24、进一步，步骤四中，灌浆材料为聚合物基灌浆材料，灌浆材料须在注浆现场配置，且配置区域与注浆工作区域距离为40-50m。

25、进一步，防腐胶的成膜厚度为1-1.5mm。

26、基础方案的有益效果是：将夹紧管道和注浆加固的技术相结合，可显著提高管道的结构强度和稳定性，防止管道破损从而确保安全运行，同时注浆加固和防腐措施相结合，可有效防止管道的腐蚀和老化，进而延长管道的使用寿命，减少管道的维修和更换频率，降低了维护成本。