一种自动一体化非开挖管道注浆设备

1.本实用新型涉及地下工程施工技术领域，尤其涉及一种自动一体化非开挖管道注浆设备。


背景技术：

2.我国城市地下管网规模巨大，国家统计局统计数据显示，截止到2019 年底，仅城镇排水管线总长已突破74万公里。在如此庞大的地下排水系统中，部分管线因老旧失修等原因造成的安全隐患凸显，一段管道腐蚀、脱空、渗漏、沉陷、脱节等病害共存的现象极为普遍。目前针对混凝土管道腐蚀、渗漏、脱节等病害已有成熟的非开挖修复技术有穿插法、内衬法、原位固化法、缠绕法、碎管法等。这些非开挖维修方法主要针对管道结构本身强度的恢复，无法对管道周围脱空、沉陷、不密实等病害进行处治，施工后易出现二次病害。因此，采用非开挖技术进行病害管道修复时对管道进行预处理的需求日益增加。埋地管道沉降抬升高聚物注浆技术是针对软弱土层等复杂地质条件下地下管道沉降、错位等病害而研发的非开挖预处理技术。
3.管道基础土体注浆技术是较早应用的一种排水管道堵漏的辅助修复技术，通过对排水管道周围土体和接口部位、检查井底板和四周井壁注浆，形成隔水帷幕防止渗漏，固化管道和检查井周围土体，填充因水土流失造成的空洞，增加地基承载力和变形模量，堵塞地下水进入管道及检查井的渗透途径的一种辅助修复方法。
4.但是在工程实践中发现，对于一些复杂条件下管网的修复更新，如倒虹吸管、穿渠过河管段、地下水渗漏区以及复杂地质条件下管网等，以现有的国内外技术能力和施工水平很难达到预期要求。因此对于高地下水位、大管径、大埋深待修复排水管道的结构劣化特点，针对排水管网中常见的病害如管道错口、管道脱节、管道变形破裂和弯曲管道破裂等情况，急需设计一种能在复杂工况下自动化辅助注浆的装置。


技术实现要素：

5.有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型的实施例提供了一种自动一体化非开挖管道注浆设备。
6.本实用新型的实施例提供一种自动一体化非开挖管道注浆设备，包括：
7.膨胀气囊，包括管道和气囊本体，所述气囊本体呈环形设置，包覆于所述管道外侧壁上；所述气囊本体面向所述管道的一侧开设有用于与进气管密封连接的进气口，所述管道开设有供所述进气管穿过的穿孔；所述气囊本体两侧均开设有用于与注浆管密封连接的注浆口，所述管道开设有供所述注浆管穿过的穿孔；
8.空压机，与所述进气口通过进气管连接，所述进气管位于所述管道本体内，用于向所述气囊本体内注气，以使所述气囊本体膨胀；
9.注浆装置，与所述注浆口通过注浆管连接，所述注浆管位于所述管道本体内，所述注浆管的端部位于气囊本体外，用于向气囊本体和待修复管道之间注浆；以及，
10.牵引装置，所述牵引装置与所述气囊本体连接，带动所述气囊本体在待修复管道内移动。
11.进一步地，还包括滑轮组，所述滑轮组包括多个定滑轮；
12.多个所述定滑轮间隔固定于所述注浆管的路线上，所述注浆管绕设于所述定滑轮上；和/或，多个所述定滑轮间隔固定于所述进气管的路线上，所述进气管绕设于所述定滑轮上。
13.进一步地，所述进气管与所述空压机、气囊本体可拆卸连接。
14.进一步地，所述注浆管与所述注浆装置、气囊本体可拆卸连接。
15.进一步地，还包括注浆车，所述空压机、注浆装置、牵引装置、进气管、注浆管放置于所述注浆车上。
16.进一步地，还包括控制装置，所述控制装置放置于所述注浆车上，与所述空压机、注浆装置、牵引装置连接。
17.进一步地，还包括车载发电机，所述车载发电机放置于所述注浆车上，与所述空压机、注浆装置、控制装置电连接。
18.进一步地，还包括监测装置，所述监测装置包括：
19.移动架，用于放置于待修复管道内，所述移动架连接于所述牵引装置和所述膨胀气囊之间；
20.摄像头，活动安装于所述移动架上；
21.驱动装置，固定于所述移动架上，驱动所述摄像头活动；以及，
22.显示屏，布设于地面，与所述摄像头连接，用于显示所述摄像头拍摄的画面，所述牵引装置牵引所述移动架沿着待修复管道移动，用于观察注浆情况。
23.进一步地，所述移动架底部安装有滚轮。
24.进一步地，所述膨胀气囊底部安装有滚轮。
25.本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：空压机、注浆装置和牵引装置可以布设于地面，利用牵引装置将气囊本体拉动至待修复管道的缺陷处，利用空压机向气囊本体内注气使其膨胀与待修复管道贴合，利用注浆装置向气囊本体和待修复管道之间注浆以修复缺陷，注浆时气囊本体中部受力相对两端形成凹陷，待浆液凝固后，对气囊本体泄气，再利用牵引装置将膨胀气囊牵引至下一缺陷处，可以对管道内的多处破损进行修复，简化了修补的步骤。
附图说明
26.图1是本实用新型提供的自动一体化非开挖管道注浆设备一实施例的结构示意图；
27.图2是图1中自动一体化非开挖管道注浆设备(移动架和膨胀气囊位于待修复管道内)的结构示意图；
28.图3是图1中自动一体化非开挖管道注浆设备(膨胀气囊与缺陷处相对)的结构示意图；
29.图4是图1中膨胀气囊的剖面示意图；
30.图5是图1中监测装置的结构示意图；
31.图6是图1中安装座和摄像头的结构示意图；
32.图7是图1中第一驱动件的结构示意图；
33.图8是图1中第二驱动件的结构示意图。
34.图中：待修复管道100、缺陷处101、膨胀气囊1、管道1-1、气囊本体 1-2、注浆口1-2a、进气口1-2b、空压机2、注浆装置3、牵引装置4、进气管5、注浆管6、定滑轮7、注浆车8、控制装置9、车载发电机10、滚轮 11、移动架12、容置腔12a、驱动接口12b、摄像头13、驱动装置14、第一驱动件14a、第二驱动件14b、安装座15、旋转轴15a、固定板15b、主动齿轮16、从动齿轮17、传动链条18、保护盒19、转轴20、电源装置21、数据采集处理器22、盖板23、牵引绳24。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
36.请参见图1至图8，本实用新型提供一种自动一体化非开挖管道注浆设备，包括膨胀气囊1、空压机2、注浆装置3和牵引装置4。
37.请参见图4，膨胀气囊1包括管道1-1和气囊本体1-2，所述气囊本体 1-2呈环形设置，包覆于所述管道1-1外侧壁上；所述气囊本体1-2面向所述管道1-1的一侧开设有用于与进气管5密封连接的进气口1-2b，所述管道1-1开设有供所述进气管5穿过的穿孔；所述气囊本体1-2两侧均开设有用于与注浆管6密封连接的注浆口1-2a，所述管道1-1开设有供所述注浆管 6穿过的穿孔。
38.空压机2与所述进气口1-2b通过进气管5连接，所述进气管5位于所述管道1-1本体内，用于向所述气囊本体1-2内注气，以使所述气囊本体 1-2膨胀；注浆装置3与所述注浆口1-2a通过注浆管6连接，所述注浆管6 位于所述管道1-1本体内，所述注浆管6的端部位于气囊本体1-2外，用于向气囊本体1-2和待修复管道100之间注浆；牵引装置4与所述气囊本体 1-2连接，带动所述气囊本体1-2在待修复管道100内移动。所述膨胀气囊 1底部安装有滚轮11，便于膨胀气囊1在待修复管道100内的移动。
39.空压机2、注浆装置3和牵引装置4可以布设于地面，利用牵引装置4 将膨胀气囊1拉动至待修复管道100的缺陷处101，利用空压机2向气囊本体1-2内注气使其膨胀与待修复管道100贴合，利用注浆装置3向气囊本体 1-2和待修复管道100之间注浆以修复缺陷处101，注浆时气囊本体1-2中部受力相对两端形成凹陷，待浆液凝固后，对气囊本体1-2泄气，再利用牵引装置4将膨胀气囊1牵引至下一缺陷处101，可以对管道1-1内的多处破损进行修复，简化了修补的步骤。
40.具体地，牵引装置4可以为卷扬机，卷扬机与膨胀气囊1通过牵引绳连接，卷扬机还配备有拉线式位移传感器。
41.为了避免注浆管6和进气管5的混乱放置，还设有滚轮组，所述滚轮组包括多个定滑轮7，多个所述定滑轮7间隔固定于所述注浆管6的路线上，所述注浆管6绕设于所述定滑轮7上；多个所述定滑轮7间隔固定于所述进气管5的路线上，所述进气管5绕设于所述定滑轮7上，可避免注浆管6 和进气管5的缠绕，保证注浆管6和进气管5的张紧，减少注浆和注气过程中注浆管6和进气管5晃动的可能性，从而提升注浆和注气的稳定性。
42.所述进气管5与所述空压机2、气囊本体1-2可拆卸连接，所述注浆管 6与所述注浆
装置、气囊本体1-2可拆卸连接，便于装置的回收管理。
43.进一步地，自动一体化非开挖管道注浆设备还包括注浆车8、控制装置 9和车载发电机10。所述空压机2、注浆装置3、牵引装置4、进气管5、注浆管6放置于所述注浆车8上，实现注浆设备的一体化。所述控制装置9 放置于注浆车8上，与所述空压机2、注浆装置3、牵引装置4连接，用于控制空压机2、注浆装置3和牵引装置4。所述车载发电机10放置于所述注浆车8上，与所述空压机2、注浆装置3、控制装置9电连接。
44.进一步地，请参见图5至图8，自动一体化非开挖管道注浆设备还包括监测装置，所述监测装置包括移动架12、摄像头13、驱动装置14和显示屏。
45.移动架12用于放置于待修复管道100内，所述移动架12连接于所述牵引装置4和所述膨胀气囊1之间，所述牵引装置4与所述移动架12通过牵引绳24连接，带动所述移动架12在待修复管道100内移动，扩大摄像头13获取画面的范围。摄像头13活动安装于所述移动架12上；驱动装置 14固定于所述移动架12上，驱动所述摄像头13活动；显示屏布设于地面，与所述摄像头13连接，用于显示所述摄像头13拍摄的画面，所述牵引装置4牵引所述移动架12沿着待修复管道100移动，用于观察注浆情况。
46.所述移动架12底部安装有滚轮11，便于检测装置在待修复管道100内的移动。牵引装置4带动监测装置和膨胀气囊1在待修复管道100内移动，利用驱动装置14驱动摄像头13活动，使摄像头13获取待修复管道100缺陷处101的画面，使膨胀气囊1与缺陷处101相对，注浆过程中，利用摄像头13观察注浆情况，边修复边矫正，提高待修复管道100的修复效果。
47.具体地，安装座15轴向旋转安装于所述移动架12上，本实施例中，所述安装座15的旋转轴15a与所述待修复管道100轴向平行，所述摄像头 13转动安装于所述安装座15背对所述移动架12的一侧；所述驱动装置14 包括第一驱动件14a和第二驱动件14b，所述第一驱动件14a驱动所述安装座15轴向旋转，所述第二驱动件14b驱动所述摄像头13转动，可实现摄像头13多角度地转动，对待修复管道100全方位进行监控。
48.其他实施例中，可在移动架12上固定安装有三轴机械臂，摄像头13 安装于三轴机械臂上，也可实现摄像头13的活动安装。
49.本实施例中，请参见图7，所述第一驱动件14a为步进电机，所述步进电机的驱动轴与所述安装座15的旋转轴15a传动连接。步进电机与旋转轴 15a通过主动齿轮16、从动齿轮17与传动链条18的传动方式进行连接，此为现有技术，在此不再赘述，利用步进电机可对安装座15的旋转进行精确控制，便于对缺陷处101的注浆情况进行观察。其他实施例中，步进电机的驱动轴也可以直接与旋转轴15a固定连接。
50.步进电机、主动齿轮16、从动齿轮17与传动链条18安装于保护盒19 内，可对各部件起到保护作用，保护盒19设有供旋转轴15a穿过的让位孔。
51.所述摄像头13与转轴20固定连接，所述转轴20与所述安装座15转动连接，所述第二驱动件14b驱动所述转轴20转动。所述第二驱动件14b 为步进电机，固定于安装座15上，所述步进电机的驱动轴与所述转轴20 传动连接，便于安装拆卸。其他实施例中，步进电机的驱动轴也可以直接与转轴20固定连接。
52.本实施例中，请参见图8，安装座15呈u形设置，具有相对的两个固定板15b，转轴20两端分别转动安装于两个固定板15b上，摄像头13位于两个固定板15b之间，步进电机与转轴20的连接方式和步进电机与旋转轴 15a的连接方式相同，均是通过主动齿轮16、从动齿
轮17与传动链条18 的传动方式进行连接。
53.进一步地，自动一体化非开挖管道注浆设备还包括电源装置21和数据采集处理器22。
54.所述移动架12内部设有容置腔12a，保护盒19和电源装置21布置于所述容置腔12a内，所述电源装置21与所述驱动装置14、摄像头13电连接，为其供电，可避免电源线长度过长对移动架12的移动造成影响，同时避免电源线容易断裂。
55.所述数据采集处理器22布置于所述容置腔12a内，与所述摄像头13、电源装置21连接，用于存储所述摄像头13获取的数据。所述移动架12上设有与所述数据采集处理器22连接的驱动接口12b，可将usb设备插入驱动接口12b，获取摄像头13采集的数据。
56.所述容置腔12a侧壁开设有开口，所述开口上可拆卸安装有盖板23，便于对容置腔12a内的各部件进行维修更换。
57.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
58.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。