專利名稱：直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝、料漿配比及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種市政工程(包括壓力管道)，具體涉及直埋式熱力管道保溫 層不開挖修復(fù)的工藝、保溫料漿的配比及料漿注入設(shè)備。
背景技術(shù)：
直埋熱力管道技術(shù)自上世紀(jì)從國外引進(jìn)以來，隨著"集中供熱"、"熱電聯(lián)產(chǎn)" 等節(jié)能減排政策的推行，在城市熱力管道中被廣泛采用，管道輸送蒸氣、熱水， 具有保溫性能好、基本不占用地面空間、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，已在大中城市替代 傳統(tǒng)的架空敷設(shè)和地溝敷設(shè)。直埋熱力管道結(jié)構(gòu)是將保溫材料和滑動(dòng)支架固定在 工作鋼管外，保溫層整體裝入外護(hù)鋼管，并做防腐處理，管道全部埋入地下，用 于輸送蒸氣、熱水等工作介質(zhì)，介質(zhì)的溫度高(一般為15(TC—35(TC)，壓力較 大(一般為1.6—2.5MPa)，運(yùn)行時(shí)會(huì)給管道帶來較大的膨脹力和沖擊力，保溫 結(jié)構(gòu)和外管內(nèi)壁之間應(yīng)有一定間隙，保證內(nèi)管和保溫結(jié)構(gòu)在外護(hù)管內(nèi)自由伸縮，
間隔一定長(zhǎng)度設(shè)置檢査井，井中設(shè)置固定節(jié)和補(bǔ)償器，用于管道固定和吸收內(nèi)管 的伸縮力。
目前使用的直埋熱力管道，在許多環(huán)節(jié)還存在缺陷，最多見的是管道運(yùn)行不-久，保溫層便嚴(yán)重破壞，因?yàn)樵缙诘墓艿蓝疾捎冒l(fā)泡聚氨酯，該料耐高溫性能差， 運(yùn)行幾年后全部粉化、流失，保溫層損壞的主要原因是水浸泡、高溫、運(yùn)動(dòng)擠壓、 材料老化等。保溫層的損壞，輕則加大管道熱損，管道地面冒熱氣，重則造成安 全事故，必須及時(shí)修復(fù)。
目前，國內(nèi)對(duì)直埋熱力管道保溫結(jié)構(gòu)的修復(fù)方法是開挖路面，將原管道整體 取出，分段抽出內(nèi)管，在內(nèi)t上重新配置新的保溫層后，再裝入外護(hù)管中，整體 埋入地下。由于開挖中路面受市政管理方面的限制，為縮短施工周期，對(duì)使用年 限長(zhǎng)的管道，都是直接更換新的直埋熱力管道；對(duì)年限較短的管道，當(dāng)熱損不大 時(shí)，均不修復(fù)，造成整個(gè)管網(wǎng)熱損嚴(yán)重
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)的工 藝，它是利用原管道設(shè)在地面上的兩只相臨的檢査井，將外護(hù)鋼管兩端鉆孔，先 用高壓氣流將破損、粉化的廢棄保溫材料排出，再利用本發(fā)明的注入設(shè)備將本發(fā) 明的保溫材料漿料注入外護(hù)鋼管與工作鋼管之間，充實(shí)后利用供熱系統(tǒng)加溫固 化，形成新的保溫層。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù) 工藝路線是
第一步、準(zhǔn)備工作
在直埋管道保溫層待修復(fù)段相臨兩個(gè)檢査井處，將外護(hù)鋼管兩端各鉆一只 孔，其中一端的孔徑為150~250mm，該孔處焊接連接鋼管，另一端孔徑略大一 些；所述的連接鋼管通過高壓軟管與地面上的空氣壓縮機(jī)連接，通過高壓氣流將 外護(hù)鋼管中殘存的保溫層殘?jiān)?、碎片從另一端的孔中排出?br> 第二步、注料
將高壓軟管外端取下，再與保溫物料注入設(shè)備的注射咀連接；將攪拌好的保 溫料漿放入料斗中，操作控制柜，開啟電機(jī)、液壓泵工作，為液壓罐注液加壓； 從液壓表觀察，當(dāng)罐壓達(dá)到設(shè)定值后，起動(dòng)電磁閥，同時(shí)打開閥和振動(dòng)器，保溫 料漿進(jìn)入注射缸；在液壓缸作用下，活塞運(yùn)動(dòng)，在活塞的推動(dòng)下，料漿注射缸中 的空氣從排氣閥排出，料漿進(jìn)入外護(hù)鋼管中；注漿過程中觀察壓力表的數(shù)值，料 漿壓力控制在1.5-3.0MPa為宜。當(dāng)料漿從外護(hù)鋼管另一端的孔中溢出時(shí)，停止 注料，靜置20分鐘后，再依上述方法補(bǔ)充注料一次。
第三步、固化
利用熱力管網(wǎng)向工作鋼管通蒸氣，升溫速度為3(TC/小時(shí)，使料衆(zhòng)緩慢升溫 至150 16(TC后，保溫70-80小時(shí)；加溫過程中，保溫料漿的水分通過兩側(cè)開口 和原管道中的排潮管排出。
第四步、檢驗(yàn)及恢復(fù)
從外護(hù)管道兩端的開孔處檢驗(yàn)保溫層的固化硬度及密度，以及空氣層的厚 度，達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為合格；將連接鋼管去除，外護(hù)鋼管兩端開孔補(bǔ)焊，完成 保溫層不開挖修復(fù)作業(yè)。依此類推，再修復(fù)下一段需要修復(fù)的管道。實(shí)現(xiàn)直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需的保溫料漿配比為海泡石 3~6%,珍珠巖3~6%，膨脹土2~5%，無塵石棉4 8%，快速滲透劑0.5~1.8%， 硅酸鋁纖維棉0.2~0.8%，羧甲基纖維素0.2 0.5%，硅膠1~3%，硅酸鈉1~3%， 有機(jī)硅料0.5%，水75~86%。
所述的海泡石的主要成分為硅Si、鎂Mg;所述的膨脹土的主要成分為鋁 AL、鎂Mg、硅Si等。
為實(shí)現(xiàn)直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需的保溫料漿注入設(shè)備包 括底板、料漿注射缸、料斗、液壓缸、液壓泵、電機(jī)、控制柜及相關(guān)輸油管、 導(dǎo)線；所述的底板為矩形板，底板的下端設(shè)置行走輪；所述的料漿注射缸為活塞 缸，缸體通過支架I安裝在底板上端，其活塞與液壓缸的活塞桿連接，料漿注射 缸的前端設(shè).置注射咀、密封墊，中段設(shè)置壓力表、排氣閥；料漿注射缸的上部設(shè) 置料斗，所述的料斗通過料斗支架安裝在底板上端，料斗下端通過閥和輸料管與 料漿注射缸連接并貫通，料斗上還設(shè)置振動(dòng)器；所述的電機(jī)、液壓泵、控制柜分 別安裝在底板上端；所述的電機(jī)與液壓泵連接，所述的液壓泵通過電磁閥、輸油 管與液壓缸連接；所述的控制柜通過導(dǎo)線分別與電機(jī)、電磁闊、振動(dòng)器連接。
所述的液壓泵與液壓缸之間設(shè)置液壓罐；所述的液壓罐安裝在底板上端，液 壓罐通過輸液管與液壓泵連接，同時(shí)通過輸液管、電磁閥與液壓缸連接；液壓罐 上還設(shè)置液壓表。
本發(fā)明的積極效果是
1、 修復(fù)保溫層不需開挖路面，不影響交通及市民正常的工作生活環(huán)境，不 污染環(huán)境。 '
2、 施工工期短，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作效率高，施工成本低。
3、 新型保溫材料保溫性能好，能地下成型，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。
4、 保溫料漿注入設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，便于操作，制造成本低，便于推廣使用。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 圖l為熱力管道斷面圖；圖2為熱力管道中滑動(dòng)支架結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明保溫料漿注入設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖4為圖3的俯視圖。
圖中1、防腐層，2、外護(hù)鋼管，3、空氣層，4、保溫層，5、滑動(dòng)支架， 5-1、卡箍，5-2、夾緊螺栓，5-3、支柱，5-4、滾輪，6、工作鋼管，7、底板， 7-1、行走輪，8、注射咀，9、密封墊，10、壓力表，11、料斗，11-1、閥，11-2、 振動(dòng)器，12、料斗支架，13、排氣閥，14、料漿注射缸，14-1、活塞，15、支架 I， 16、液壓缸，17、液壓罐，17-1、液壓表，18、支架II， 19、控制柜，20、 電機(jī)，21、液壓泵，22、電磁閥，23、輸油管，24、導(dǎo)線，25、連接鋼管，26、 高壓軟管。
具體實(shí)施例方式
直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝路線是如圖1、圖2、圖3、圖4 所示
第一步、準(zhǔn)備工作
在直埋管道保溫層待修復(fù)段相臨兩個(gè)檢査井處,將外護(hù)鋼管2兩端各鉆一只 孔，其中一端的孔徑為150 250mrn，該孔處焊接連接鋼管25，另一端孔徑略大 一些；所述的連接鋼管25通過高壓軟管26與地面上的空氣壓縮機(jī)連接，通過高 壓氣流將外護(hù)鋼管2中殘存的保溫層殘?jiān)?、碎片從另一端的孔中排出?br> 第二步、注料
將高壓軟管26外端取下，再與保溫物料注入裝置的注射咀8連接；將攪拌 好的保溫料漿放入料斗11中，操作控制柜19，'開啟電機(jī)20、液壓泵21工作， 為液壓罐17注液加壓；從液壓表17-1觀察，當(dāng)罐壓達(dá)到設(shè)定值后，起動(dòng)電磁閥 22，同時(shí)打開閥11-1和振動(dòng)器11-2，保溫料漿進(jìn)入注射缸14;在液壓缸16作用 下，活塞14-1運(yùn)動(dòng)，在活塞14-1的推動(dòng)下，料漿注射缸14中的空氣從排氣閥 B排出，料漿進(jìn)入外護(hù)鋼管2中；注漿過程中觀察壓力表10的數(shù)值，料漿壓力 控制在1.5-3.0MPa為宜。當(dāng)料漿從外護(hù)鋼管2另一端的孔中溢出時(shí)，停止注料， 靜置20分鐘后，再依上述方法補(bǔ)充注料一次。
第三步、固化利用熱力管網(wǎng)向工作鋼管6通蒸氣，升溫速度為3CTC/小時(shí)，使料漿緩慢升 溫至150 160'C后，保溫70 80小時(shí)；加溫過程中，保溫料漿的水分通過兩側(cè)開 口和原管道中的排潮管排出。
第四步、檢驗(yàn)及恢復(fù)
從外護(hù)管道2兩端的開孔處檢驗(yàn)保溫層4的固化硬度及密度，以及空氣層3 的厚度，達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為合格；將連接鋼管25去除，外護(hù)鋼管2兩端開孔 補(bǔ)焊，完成保溫層不開挖修復(fù)作業(yè)。依此類推，再修復(fù)下一段需要修復(fù)的管道。
直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需的保溫料漿，其配比為海泡石 3~6%，珍珠巖3~6%，膨脹土2~5%，無塵石棉4~8%，快速滲透劑0.5~1.8%， 硅酸鋁纖維棉0.2~0.8%,羧甲基纖維素0.2—0.5°/。，硅膠1~3%，硅酸鈉1~3%， 有機(jī)硅料0.5%，水75 86%。
所述的海泡石的主要成分為硅Si、鎂Mg;所述的膨脹土的主要成分為鋁 AL、鎂Mg、硅Si等。
保溫材料考慮不開挖修復(fù)的具體條件，其無塵石棉選用青海省產(chǎn)的4-20型 優(yōu)質(zhì)祁連成漿無塵石棉，具有耐高溫、易劈分，纖維長(zhǎng)而柔軟的優(yōu)點(diǎn)。快捷滲透 劑采用KT型醇衍生物陰離子型。該配方以非金屬礦物海泡石為主要原料，利用 膨潤(rùn)土遇水膨脹、良好粘接、懸浮性能和優(yōu)質(zhì)祁連成槳石棉的纖維理化性能，輔 以快速滲透劑(抑制其它活性劑的凝聚、加速物料水合反應(yīng))、羧甲基纖維素(作 為物料穩(wěn)定劑)、硅酸鈉(作為粘接劑、幫助成型)等輔料，在30 50'C水溫下 攪拌成料漿。
配方特點(diǎn)與'傳統(tǒng)硅酸鎂保溫材料相比，選用性能良好的祁連成漿無塵石棉， 配以適量適于干法成型的硅酸鋁纖維棉，在增加羧甲基纖維素的情況下，適量減 少硅酸鈉，增加了硅膠，利用硅膠(分子式為mSiO2.nH20)的非晶態(tài)、分散性 大的性質(zhì)，提高結(jié)晶度和均勻度，保證干燥成型后的保溫層即有一定的膨脹空隙 率，又有整體收縮性，能夠在具有良好保溫性能的同時(shí)，整體收縮在工作管上， 與外管形成一定間隙(5mm左右)，使得在熱力管道正常運(yùn)行時(shí)，內(nèi)管可以和保 溫結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)支架一起在外護(hù)管內(nèi)自由伸縮，保溫層參數(shù)為漿體密度〈830kg/m3，干燥成型密度〈260kg/m 導(dǎo)熱系數(shù)為0.04~0.05w/m k,衆(zhòng)體收縮率〈20%。
如圖3、圖4所示直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需的保溫料漿 注入設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括底板7、料漿注射缸14、料斗11、液壓 缸16、液壓泵21、電機(jī)20、控制柜19及相關(guān)輸油管23、導(dǎo)線24等；所述的底 板7為矩形板，底板7的下端設(shè)置行走輪7-l;所述的料漿注射缸14為活塞缸， 缸體通過支架I 15安裝在底板7上端，其活塞14-1與液壓缸16的活塞桿連接， 料漿注射缸14的前端設(shè)置注射咀8、密封墊9，中段設(shè)置壓力表10、排氣閥13; 料漿注射缸14的上部設(shè)置料斗11，所述的料斗11通過料斗支架12安裝在底板 7上端，料斗11下端通過閥11-1和輸料管與料漿注射缸14連接并貫通，料斗 11上還設(shè)置振動(dòng)器11-2;所述的電機(jī)20、液壓泵21、控制柜19分別安裝在底 板7上端；所述的電機(jī)20與液壓泵21連接，所述的液壓泵21通過電磁閥22、 輸油管23與液壓缸16連接；所述的控制柜通過導(dǎo)線24分別與電機(jī)20、電磁閥 22、振動(dòng)器ll-2連接。
所述的液壓泵21與液壓缸16之間設(shè)置液壓罐17;所述的液壓罐17安裝在 底板7上端，液壓罐17通過輸液管23與液壓泵21連接，同時(shí)通過輸液管23、 電磁閥22與液壓缸16連接；液壓罐17上還設(shè)置液壓表17-1。
根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)工礦，本保溫料漿注入設(shè)備也可以利用液壓站提供液壓動(dòng)力， 驅(qū)動(dòng)注射缸14工作，實(shí)現(xiàn)料漿注射。
權(quán)利要求
1、一種直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝，其特征在于其工藝路線是第一步、準(zhǔn)備工作在直埋管道保溫層待修復(fù)段相臨兩個(gè)檢查井處，將外護(hù)鋼管(2)兩端各鉆一只孔，其中一端的孔徑為150～250mm，該孔處焊接連接鋼管(25)，另一端孔徑略大一些；所述的連接鋼管(25)通過高壓軟管(26)與地面上的空氣壓縮機(jī)連接，通過高壓氣流將外護(hù)鋼管(2)中殘存的保溫層殘?jiān)?、碎片從另一端的孔中排出。第二步、注料將高壓軟?26)外端取下，再與保溫物料注入裝置的注射咀(8)連接；將攪拌好的保溫料漿放入料斗(11)中，操作控制柜(19)，開啟電機(jī)(20)、液壓泵(21)工作，為液壓罐(17)注液加壓；從液壓表(17-1)觀察，當(dāng)罐壓達(dá)到設(shè)定值后，起動(dòng)電磁閥(22)，同時(shí)打開閥(11-1)和振動(dòng)器(11-2)，保溫料漿進(jìn)入注射缸(14)；在液壓缸(16)作用下，活塞(14-1)運(yùn)動(dòng)，在活塞(14-1)的推動(dòng)下，料漿注射缸(14)中的空氣從排氣閥(13)排出，料漿進(jìn)入外護(hù)鋼管(2)中；注漿過程中觀察壓力表(10)的數(shù)值，料漿壓力控制在1.5-3.0MPa為宜。當(dāng)料漿從外護(hù)鋼管(2)另一端的孔中溢出時(shí)，停止注料，靜置20分鐘后，再依上述方法補(bǔ)充注料一次。第三步、固化利用熱力管網(wǎng)向工作鋼管(6)通蒸氣，升溫速度為30℃/小時(shí)，使料漿緩慢升溫至150～160℃后，保溫70～80小時(shí)；加溫過程中，保溫料漿的水分通過兩側(cè)開口和原管道中的排潮管排出。第四步、檢驗(yàn)及恢復(fù)從外護(hù)管道(2)兩端的開孔處檢驗(yàn)保溫層(4)的固化硬度及密度，以及空氣層(3)的厚度，達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為合格；將連接鋼管(25)去除，外護(hù)鋼管(2)兩端開孔補(bǔ)焊，完成保溫層不開挖修復(fù)作業(yè)。依此類推，再修復(fù)下一段需要修復(fù)的管道。
2、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需 的保溫料漿，其特征在于所述的保溫料漿配比為海泡石3~6%，珍珠巖3~6%， 膨脹土2~5%，無塵石棉4~8%，快速滲透劑0.5-1.8%，硅酸鋁纖維棉0.2~0.8%， 羧甲基纖維素0.2~0.5%，硅膠1~3%，硅酸鈉1~3%，有機(jī)硅料0.5%,水75 86%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的保溫料漿，其特征在于所述的海泡石的主要成 分為硅Si、鎂Mg;所述的膨脹土的主要成分為鋁AL、鎂Mg、硅Si等。
4、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝所需 的保溫料漿注入設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括底板(7)、料漿注射缸(14)、 料斗(11)、液壓缸(16)、液壓泵(21)、電機(jī)(20)、控制柜(19)及相關(guān)輸油 管(23)、導(dǎo)線(24);所述的底板(7)為矩形板，底板(7)的下端設(shè)置行走輪(7-1);所述的料漿注射缸(14)為活塞缸，缸體通過支架I (15)安裝在底板(7)上端，其活塞(14-1)與液壓缸(16)的活塞桿連接，料漿注射缸(14) 的前端設(shè)置注射咀(，)、密封墊(9),中段設(shè)置壓力表(10)、排氣閥(13);料 漿注射缸(14)的上部設(shè)置料斗(11)，所述的料斗(11)通過料斗支架(12) 安裝在底板(7)上端，料斗(11)下端通過閥(11-1)和輸料管與料漿注射缸(14)連接并貫通，料斗(11)上還設(shè)置振動(dòng)器(11-2);所述的電機(jī)(20)、液 壓泵(21)、控制柜(19)分別安裝在底板(7)上端；所述的電機(jī)(20)與液壓 泵(21)連接，所述的液壓泵(21)通過電磁閥(22)、輸油管(23)與液壓缸(16)連接；所述的控制柜通過導(dǎo)線(24)分別與電機(jī)(20)、電磁閥(22)、振 動(dòng)器(11-2)連接。 —
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的保溫料漿注入設(shè)備，其特征在于所述的液壓泵 (21)與液壓缸(16)之間設(shè)置液壓罐(17);所述的液壓罐(17)安裝在底板 (7)上端，液壓罐(17)通過輸液管(23)與液壓泵(21)連接，同時(shí)通過輸液管(23)、電磁閥(22)與液壓缸(16)連接；液壓罐(17)上還設(shè)置液壓表 (17-1)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直埋式熱力管道保溫層不開挖修復(fù)工藝、料漿配比及設(shè)備，屬市政工程直埋式熱力管道保溫層修復(fù)工藝、材料及設(shè)備。它不需開挖路面，在原管道的設(shè)在地面的兩只相鄰的檢查井處，將外護(hù)鋼管兩端鉆孔，先用高壓氣流將破損粉化的廢棄保溫材料排出，再利用本發(fā)明的注入裝置將本發(fā)明的保溫材料漿料注入外護(hù)鋼管與工作鋼管之間，充實(shí)后利用原管道供熱系統(tǒng)加溫固化，形成新的保溫層。漿料注入裝置包括底板、料漿注射缸、料斗、液壓缸、液壓泵、電機(jī)、控制柜及相關(guān)輸油管、導(dǎo)線等。保溫料漿以非金屬礦物海泡石為主要原料，利用膨潤(rùn)土遇水膨脹、良好粘接、懸浮性能和石棉的纖維理化性能，輔以快速滲透劑、穩(wěn)定劑、粘接劑等輔料，攪拌成料漿。
文檔編號(hào)F16L59/16GK101619798SQ200910032190
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者孫光圣, 孫厚永, 孫振國, 張義亭, 張富勝, 胡清林 申請(qǐng)人:徐州黃山防腐保溫工程有限公司;張富勝