垫衬法修复管道承载性状研究

发布时间：2020-09-25 07:41

　　垫衬修复技术是一种将速格垫安装到新的管道中,将速格垫与原管道之间的环状间隙进行灌浆填充,不需进行土石方开挖的管道修复方法,也称为刚性锚固塑料内衬法。目前,垫衬法修复管道基本靠实际施工经验决定,缺乏系统的设计理论与计算方法,因此,本文对垫衬法修复管道设计理论进行了深入研究,研究内容和结论如下:(1)总结了国内外现有的非开挖管道修复方法,讨论了不同非开挖管道修复方法的适用性,比较分析了不同方法的适用范围、优势与不足。研究了现有的非开挖管道修复设计理论,为垫衬法修复结构设计分析提供了理论基础。(2)分析了垫衬法修复工程的工艺原理、材料设备、以及相应的检修验收标准,研究了垫衬法修复工程的设计内容及主要参数计算,对管道运行过程中的主要荷载以及修复的关键参数进行了分析计算,重点讨论了管道壁厚的选取方法,针对结构性修复和半结构性修复的内衬层壁厚进行了公式推导,并根据实际案例进行了计算分析。(3)基于弹性力学以及国内外管道修复规范,根据管道损坏程度存在的差异,推导出了垫衬法修复管道的计算模型,针对分析的计算模型,选取案例进行分析计算。此外,针对国外实验研究内容,利用计算模型进行演算,并将其与实验结果进行了比较,发现两者总体趋势一致,且误差范围较低,验证了计算模型的可靠性。针对理论计算值总体低于实验值这一现象,分析了主要原因是由于计算过程中部分参数取值较为保守,且实验过程未考虑内水压以及真空压力的作用,与实际条件存在一定的误差所造成的。(4)采用Abaqus有限元分析软件,研究了垫衬法修复旧混凝土管和灌浆层上的应力分布情况,分别对存在不同类型缺陷的混凝土管道进行有限元分析,其中缺陷包括均匀腐蚀、腐蚀穿孔和含轴向裂纹。计算修复前后管道的应力与变形情况,并建立了不同修复厚度的有限元模型,进一步探讨了灌浆层厚度对修复效果的影响。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U178;TU990.3
【部分图文】：

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图 1-1 近二十年全国给排水管道里程增长曲线-1 可知，我国近二十年来给排水管线总里程呈现稳步增长的趋势，计大约 40 万公里，其中供水管道占 31.9%、排水管道占 22.5%，大设计使用年限。前期施工的地下管线在役时间长，信息缺乏完整度行过程中具有安全隐患。此外，随着管道使用时间的增加，周围环

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加重污水处理厂的运行负担，一旦管道排放量高于污水厂负担容量时放，致使环境破坏，此外，还会使管道周围的水土流失，造成地面沉地面塌陷（如图 1-3 所示）。目前，我国众多地下管道均存在不同程度蚀和泄漏引发的各种事故时有发生，这无疑对城市的稳定运行存在安

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从而达到对老旧的管道维护修复处理的作用，如图1-4 所示。1—速格垫；2—安装钢架；3—速格垫与钢绞线接口；4—钢绞线；5—卷扬机；6、7—滑轮图 1-4 垫衬法施工示意图1.2.2.2 喷涂法喷涂方法是指通过喷涂一层薄膜来修复旧管道的内部。由于涂层较薄，一般只用于防腐处理。根据喷涂材料的不同，可分为水泥砂浆喷涂、有机化学泥浆喷涂、地质聚合物喷涂等。水泥砂浆喷涂宜采用机械喷涂。当管径较大时，可用手工涂抹；环氧树脂可采用离心喷涂和气体喷涂。喷涂法施工示意图如图 1-5。图 1-5 喷涂法施工示意图1.2.2.3 缠绕法缠绕法是指在旧管道内或检查井内，将带锁扣的 PVC、PE 或 UPVC 带螺旋缠绕成管道形状，然后在缠绕管与旧管道之间的环形间隙内进行灌浆，以达到修复旧管道的目的。为了使条带的刚度提高，通过在条带上增设“T”形肋骨突起的方式，使条带在缠绕后变成新的衬管外表面，如图 1-6 所示。插入井

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