一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，包括PCCP的开挖、PCCP支撑、PCCP外壁处理、PCCP外包预应力FRP修复、注浆管铺设、回填与灌浆密实，对于需修复的PCCP管道进行开挖，并通过支撑装置对其进行支撑，对断丝位置PCCP管道外壁进行平滑处理并涂抹底胶，将FRP缠绕在PCCP管道受损部位，并通过预应力施加装置对FRP进行张拉施加预应力，向张力后的FRP涂抹浸渍胶水使FRP粘贴在管壁上，然后铺设注浆管，对修复后的管道进行回填，最后通过预埋的注浆管对回填后的土体注射高聚物，密实土体。
1.一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：包括PCCP的开挖、PCCP支撑、PCCP外壁处理、PCCP外包预应力CFRP修复、注浆管铺设、回填与灌浆密实，对于需修复的PCCP管道进行开挖，并通过支撑装置对其进行支撑，对断丝位置PCCP管道外壁进行平滑处理并涂抹底胶，将CFRP缠绕在PCCP管道受损部位，并通过预应力施加装置对CFRP进行张拉施加预应力，向张力后的CFRP涂抹浸渍胶水使CFRP粘贴在管壁上，然后铺设注浆管，对修复后的管道进行回填，最后通过预埋的注浆管对回填后的土体注射高聚物，密实土体;
（1）探测断丝位置及断丝数量，对PCCP管道断丝部位的管段进行1：0.5放坡开挖，开挖至第一次开挖基准面处停止开挖，第一次开挖基准面距离PCCP底部15cm‑30cm；
（2）两段PCCP管道接缝处为管节，继续开挖，在管节处正下方挖出（1.5‑2 m）×（0.8‑
1m）×（0.5‑0.8m）的支撑土方，并将此支撑土方底面夯实；
（3）将支撑装置对中放置于管节正下方的支撑土方上，支撑装置上的两台千斤顶同步抬升，直至支撑装置与管壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑；
（4）重复步骤（2）、步骤（3）直至所有断丝部位管道全部被支撑；
（5）继续对断丝管道除支撑土方外的其余部位进行开挖，开挖深度至PCCP管道管底以下30cm‑40cm处，将断丝管道需修复部位全部暴露出来；
（6）对PCCP管道断丝位置进行打磨或者外涂砂浆使其形成平整表面，然后在表面涂抹底胶DZH‑102，待底胶风干，形成光滑表面；
（7）通过预应力施加装置将CFRP缠绕在PCCP管道上，对CFRP施加预应力直至预应力达到设计值；
（8）使用浸渍胶水DZH‑101将步骤（7）中缠绕在PCCP管道上的CFRP充分浸透，并进行养护，风干；
（9）将固定在预应力施加装置上的CFRP端头剪断，拆除预应力施加装置；
（10）重复步骤（7）至步骤（9），直至CFRP用量达到设计要求且所有断丝管道被修复；
（11）在PCCP管道两侧布设注浆管，注浆管一端设置于PCCP管底，另一端伸出地表，PCCP管道底端至管侧位置的注浆管上分布有孔洞；
（12）对步骤（5）中开挖部分进行回填夯实，拆除支撑装置，并对支撑土方进行回填夯实；
（14）通过露出地表的注浆管向PCCP管道管壁周围注射具有自膨胀性的双浆速凝高聚物修复材料，修复材料从孔洞流出向管道周围扩散；
所述步骤（7）中的预应力施加装置包括张拉杆Ⅰ（13）和张拉杆Ⅱ（14），张拉杆Ⅰ（13）和紧固杆（17）之间通过一弧形杆连接，CFRP（15）两端分别固定于张拉杆Ⅰ（13）和张拉杆Ⅱ（14）上，将CFRP（15）缠绕在PCCP管道（1）上，张拉杆Ⅱ（14）通过施力螺栓（16）连接有紧固杆（17），紧固杆（17）上设置有螺栓孔，施力螺栓（16）穿过张拉杆Ⅱ（14）、紧固杆（17）后配合有旋紧螺母（18）。
2.如权利要求1所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述步骤（10）中，断丝管道被修复后，对CFRP涂抹环氧沥青。
3.如权利要求1所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述步骤（11）中，注浆管通过环氧树脂胶固定在PCCP管道外壁上，PCCP管道两侧对称设置注浆管，每侧的注浆管间隔距离为1.5‑2m。
4.如权利要求1所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述步骤（3）中的支撑装置包括弧形钢片支架（6），弧形钢片支架（6）端部设置有支托（7），所述支撑装置还包括千斤顶，千斤顶（10）配合支撑在支托（7）下方，千斤顶（10）底部连接有钢板（11），钢板（11）通过螺栓（12）连接在支撑装置底板（5）上。
5.如权利要求4所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述支托（7）上开设有卡槽（8），千斤顶（10）顶部设置有端头（9），端头（9）配合在卡槽（8）中。
6.如权利要求4所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述弧形钢片支架（6）两端均设置有支托（7），每个支托（7）下方均支撑一个千斤顶（10），两台千斤顶（10）为同步千斤顶，千斤顶（10）内设置有力传感器。
7.如权利要求4所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述弧形钢片支架（6）位于PCCP管道（1）下方，弧形钢片支架（6）的弧度与PCCP管道（1）外径弧度相贴合。
8.如权利要求4所述的断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，其特征在于：所述支撑装置底板（5）为不易发生变形的高弹模钢材，支撑装置底板（5）下方设置有支撑土方（4），且支撑装置底板（5）与支撑土方（4）对中设置，两节PCCP管道（1）的接缝处为管节（3），支撑土方（4）位于管节（3）正下方。
一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复
方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种断丝PCCP不停水修复方法，尤其涉及一种不停水条件下断丝PCCP外包预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法。
背景技术
[0002] 预应力钢筒混凝土管（PCCP）在长期运营过程中由于环境腐蚀、氢脆作用、管材制作误差、管道安装施工、材料缺陷等因素，会造成PCCP预应力钢丝出现断裂，如不能及时发
现并进行修复，极有可能导致PCCP在运行过程中发生爆管事故，造成巨大经济损失和社会
影响。
[0003] 常见的修复加固方法包括开挖维修和不开挖维修两类。开挖维修主要包括后张预应力法、外包混凝土法等。后张预应力法是指在断丝管外重新张拉预应力，然后在钢丝外喷
射保护层，该方法虽然可在不停水条件下进行管道结构补强加固，但施工工艺复杂，如补强
加固单根管还需考虑两侧管道的受力情况以及张拉接头的处理；外包混凝土法是指在损伤
管外面包裹一层新的钢筋混凝土，但其沿管轴向却产生了结构和刚度不均匀，仅适用于补
强加固地震损伤的管和非均匀沉降导致损伤的小口径管；不开挖维修方法主要包括内部衬
钢法和内衬FRP加固法两类。内衬钢板法是将钢筒管作为内衬插入进损伤管内部，然后将钢
筒管恢复到与损伤管相似的圆形程度并进行焊接，最后在内衬与损伤管之间灌入砂浆，这
种方法补强加固后的管道耐久性好，但修复过程中需要中断输水，适用于补强加固较长管
段，单根管道补强加固不经济；内衬FRP加固法是在管道内部粘贴纤维织物，粘贴层数和粘
贴方向依据管道损伤情况而定，虽然此种修复加固方法不用进行开挖、不影响管周围交通
运行，但是修复期间需停水维修、大面积补强加固耗时长、FRP粘贴完成后需经过足够的时
间保证粘接强度。整体而言，现行开挖维修方法虽然可以实现不停水条件下对PCCP断丝病
害进行修复，但均存在开挖维修后，管道周围土体回填难以碾压密实的问题，导致PCCP修复
后可能出现不均匀沉降，影响管道整体受力和稳定性，非开挖维修方法虽然对周围环境影
响小，但均需停水维修，PCCP多用于长距离输水干管，停水维修将严重影响城市居民日常生
活用水。因此，亟需研发一种能够在不停水条件下有效修复PCCP断丝且不会产生工后二次
病害的技术方法。
发明内容
[0004] 针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种断丝PCCP不停水外包预应力FRP与高聚物注浆复合修复方法，通过在断丝PCCP外部包裹预应力FRP，恢复管道结构强度，并结
合高聚物注浆，加固管道周边土体，防止回填不密实导致的工后沉降，根治管道病害。
[0005] 本发明的技术方案具体为：
[0006] 一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，包括PCCP的开挖、PCCP支撑、PCCP外壁处理、PCCP外包预应力FRP修复、注浆管铺设、回填与灌浆密实，对于
需修复的PCCP管道进行开挖，并通过支撑装置对其进行支撑，对断丝位置PCCP管道外壁进
行平滑处理并涂抹底胶，将FRP缠绕在PCCP管道受损部位，并通过预应力施加装置对FRP进
行张拉施加预应力，向张力后的FRP涂抹浸渍胶水使FRP粘贴在管壁上，然后铺设注浆管，对
修复后的管道进行回填，最后通过预埋的注浆管对回填后的土体注射高聚物，密实土体；
[0007] 一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，具体包括以下步骤，
[0008] （1）探测断丝位置及断丝数量，对PCCP管道断丝部位的管段进行1：0.5放坡开挖，开挖至第一次开挖基准面处停止开挖，第一次开挖基准面距离PCCP底部15cm‑30cm；
[0009] （2）两段PCCP管道接缝处为管节，继续开挖，在管节处正下方挖出（1.5‑2 m）×（0.8‑1m）×（0.5‑0.8m）的支撑土方，并将此支撑土方底面夯实；
[0010] （3）将支撑装置对中放置于管节正下方的支撑土方上，支撑装置上的两台千斤顶同步抬升，直至支撑装置与管壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑；
[0011] （4）重复步骤（2）、步骤（3）直至所有断丝部位管道全部被支撑；
[0012] （5）继续对断丝管道除支撑土方外的其余部位进行开挖，开挖深度至PCCP管道管底以下30cm‑40cm处，将断丝管道需修复部位全部暴露出来；
[0013] （6）对PCCP管道断丝位置进行打磨或者外涂砂浆使其形成平整表面，然后在表面涂抹底胶DZH‑102，待底胶风干，形成光滑表面；
[0014] （7）通过预应力施加装置将FRP缠绕在PCCP管道上，对FRP施加预应力直至预应力达到设计值；
[0015] （8）使用浸渍胶水DZH‑101将步骤（7）中缠绕在PCCP管道上的FRP充分浸透，并进行养护，风干；
[0016] （9）将固定在预应力施加装置上的FRP端头剪断，拆除预应力施加装置；
[0017] （10）重复步骤（7）至步骤（9），直至FRP用量达到设计要求且所有断丝管道被修复；
[0018] （11）在PCCP管道两侧布设注浆管，注浆管一端设置于PCCP管底，另一端伸出地表，PCCP管道底端至管侧位置的注浆管上分布有孔洞；
[0019] （12）对步骤（5）中开挖部分进行回填夯实，拆除支撑装置，并对支撑土方进行回填夯实；
[0020] （13）对步骤（1）中开挖部分进行回填夯实；
[0021] （14）通过露出地表的注浆管向PCCP管道管壁周围注射具有自膨胀性的双浆速凝高聚物修复材料，修复材料从孔洞流出向管道周围扩散；
[0022] 所述步骤7中的预应力施加装置包括张拉杆Ⅰ和张拉杆Ⅱ，张拉杆Ⅰ和紧固杆之间通过一弧形杆连接，CFRP15两端分别固定于张拉杆Ⅰ和张拉杆Ⅱ上，将CFRP15缠绕在PCCP管
道上，张拉杆Ⅱ通过施力螺栓连接有紧固杆，紧固杆上设置有螺栓孔，施力螺栓穿过张拉杆
Ⅱ、紧固杆后配合有旋紧螺母。
[0023] 所述步骤（10）中，断丝管道被修复后，对CFRP涂抹环氧沥青。
[0024] 所述步骤（11）中，注浆管通过环氧树脂胶固定在PCCP管道外壁上，PCCP管道两侧对称设置注浆管，每侧的注浆管间隔距离为1.5‑2m。
[0025] 所述步骤（3）中的支撑装置包括弧形钢片支架，弧形钢片支架端部设置有支托，所述支撑装置还包括千斤顶，千斤顶配合支撑在支托下方，千斤顶底部连接有钢板，钢板通过
螺栓连接在支撑装置底板上。
[0026] 所述支托上开设有卡槽，千斤顶顶部设置有端头，端头配合在卡槽中。
[0027] 所述弧形钢片支架两端均设置有支托，每个支托下方均支撑一个千斤顶，两台千斤顶为同步千斤顶，千斤顶内设置有力传感器。
[0028] 所述弧形钢片支架位于PCCP管道下方，弧形钢片支架的弧度与PCCP管道外径弧度相贴合。
[0029] 所述支撑装置底板为不易发生变形的高弹模钢材，支撑装置底板下方设置有支撑土方，且支撑装置底板与支撑土方对中设置，两节PCCP管道的接缝处为管节，支撑土方位于
管节正下方。
[0030] 相对于现有技术，本发明的技术效果是，
[0031] （1）修复施工期间不需要中断输水，不会对生产生活造成影响；
[0032] （2）对断丝PCCP部位采用外包预应力CFRP加固修复，轻质高强，设备简便，修复效果优于不施加预应力外贴CFRP修复方法；
[0033] （3）采用预留注浆管方法，加固管道周围不易压实区域，可有效防止回填不密实导致的工后沉降，根治管道病害。
附图说明
[0034] 图1是本发明的第一次开挖基准面的位置示意图。
[0035] 图2是本发明支撑装置的使用状态示意图。
[0036] 图3是本发明支撑装置的结构示意图。
[0037] 图4是本发明预应力施加装置的使用状态示意图。
[0038] 图5是本发明预应力施加装置的结构示意图。
[0039] 图6是本发明注浆管的分布示意图。
[0040] 图7是图6的侧面示意图。
[0041] 图8是本发明注浆管的结构示意图。
具体实施方式
[0042] 一种断丝PCCP不停水外贴预应力CFRP与高聚物注浆复合修复方法，包括PCCP的开挖、PCCP支撑、PCCP外壁处理、PCCP外包预应力CFRP修复、注浆管铺设、回填与灌浆密实，对
于需修复的PCCP管道进行开挖，并通过支撑装置对其进行支撑，对断丝位置PCCP管道外壁
进行平滑处理并涂抹底胶，将CFRP缠绕在PCCP管道受损部位，并通过预应力施加装置对
CFRP进行张拉施加预应力，向张力后的CFRP涂抹浸渍胶水使CFRP粘贴在管壁上，然后铺设
注浆管，对修复后的管道进行回填，最后通过预埋的注浆管对回填后的土体注射高聚物，密
实土体；
[0043] 具体包括以下步骤，
[0044] （1）精确探测断丝位置及断丝数量，对PCCP管道1断丝部位的管段进行1：0.5放坡开挖，开挖至第一次开挖基准面2处停止开挖，如图1中所示，第一次开挖基准面2距离PCCP
管道底部15cm‑30cm；
[0045] （2）两段PCCP管道1接缝处为管节3，继续开挖，在管节3处正下方挖出（1.5‑2 m）×（0.8‑1m）×（0.5‑0.8m）的支撑土方4，并将此支撑土方4底面夯实，支撑土方4不应太大，防
止管节处出现损伤；
[0046] （3）将支撑装置对中放置于管节3正下方的支撑土方4上，支撑装置上的两台千斤顶10同步抬升，直至支撑装置与管壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑，优选的，支撑部位
位于PCCP管道之间连接处，即支撑在管节3处，保证管道接口两侧不会发生不均匀沉降；
[0047] （4）重复步骤（2）、步骤（3）直至所有断丝部位的管道全部被支撑；
[0048] （5）继续对断丝管道除支撑土方外的其余部位进行开挖，开挖深度至PCCP管道1管底以下30cm‑40cm处，将断丝管道需修复部位全部暴露出来，，管道下方通过两次分别开挖，
防止直接将管道下方挖空造成管节处的不均匀沉降；
[0049] （6）对PCCP管道断丝位置进行打磨或者外涂砂浆使其形成平整表面，然后在表面涂抹底胶DZH‑102，待底胶风干，形成光滑表面，以便于FRP预应力的均匀施加；
[0050] （7）通过预应力施加装置将CFRP缠绕在PCCP管道上，预应力施加装置对CFRP施加预应力直至预应力达到设计值。
[0051] （8）使用浸渍胶水DZH‑101将步骤（7）中缠绕在PCCP管道上的CFRP充分浸透，并进行养护，风干，从而使预应力CFRP粘贴于PCCP管道管壁上；
[0052] （9）将固定在预应力施加装置上的CFRP端头剪断，拆除预应力施加装置；
[0053] （10）重复步骤（7）至步骤（9），直至CFRP用量达到设计要求且所有断丝管道被修复，然后，对CFRP涂抹环氧沥青进行防腐；
[0054] （11）在PCCP管道两侧对称布设注浆管19，如图6‑8中所示，每侧的注浆管19间隔距离为1.5‑2m，注浆管通过环氧树脂胶固定在PCCP管道1外壁上，注浆管19一端设置于PCCP管
底，另一端伸出地表，PCCP管道底端至管侧位置的注浆管上分布有多个孔洞20，以便浆液沿
管道侧面和地面范围内进行扩散，使土体灌浆密实；
[0055] （12）对步骤（5）中开挖部分进行回填夯实，拆除支撑装置，并对支撑土方进行回填夯实；
[0056] （13）对步骤（1）中开挖部分进行回填夯实；
[0057] （14）通过露出地表的注浆管19向PCCP管道管壁周围注射具有自膨胀性的双浆速凝高聚物修复材料21，修复材料从孔洞20流出向管道周围扩散，迅速反应膨胀，加固PCCP管
道周边土体；
[0058] 所述步骤7中预应力施加装置包括张拉杆Ⅰ13和张拉杆Ⅱ14，张拉杆Ⅰ13和紧固杆17之间通过一弧形杆连接，CFRP15两端分别固定于张拉杆Ⅰ13和张拉杆Ⅱ14上，将CFRP15缠
绕在PCCP管道1上，张拉杆Ⅱ14通过施力螺栓16连接有紧固杆17，紧固杆17上设置有螺栓
孔，施力螺栓16穿过张拉杆Ⅱ14、紧固杆17后配合有旋紧螺母18。
[0059] 步骤（9）中，CFRP粘贴于PCCP管道壁上后，将张拉杆Ⅱ14上的CFRP端头剪断，将张拉杆Ⅰ宽于CFRP的部分进行切割，使张拉杆Ⅰ与缠绕在PCCP管道上的CFRP宽度相同，之后拆
除整个预应力施加装置。
[0060] 如图2‑3中所示，断丝PCCP开挖修复的支撑装置包括弧形钢片支架6，弧形钢片支架6的弧度与PCCP管道1外径弧度相贴合，以使PCCP管道1能受到稳定均匀的顶升力，弧形钢
片支架6位于PCCP管道1下方。支撑装置还包括千斤顶，弧形钢片支架6端部设置有支托7，千
斤顶10配合支撑在支托7下方，具体的，支托7上开设有卡槽8，千斤顶10顶部设置有端头9，
端头9配合在卡槽8中，通过卡槽与端头的配合使千斤顶10支撑在支托下方。千斤顶10底部
连接有钢板11，钢板11通过螺栓12连接在支撑装置底板5上。
[0061] 弧形钢片支架6两端均设置有支托7，每个支托7下方支撑一个千斤顶10，两台千斤顶10为同步千斤顶，两台千斤顶10可进行同步顶升，千斤顶10内设置有力传感器，在千斤顶
10顶升过程中控制对PCCP管道1的顶升力。
[0062] 支撑装置底板5为不易发生变形的高弹模钢材，支撑装置底板5下方设置有支撑土方4，且支撑装置底板5与支撑土方4对中设置，两节PCCP管道1的接缝处为管节3，支撑土方4
位于管节3正下方。
[0063] 步骤（3）中支撑装置支撑管道的过程为：
[0064] （1）将支撑装置底板5放置在支撑土方上，并进行对中，使支撑装置底板放置在支撑土方上平面的中心处；
[0065] （2）使用螺栓12将千斤顶10与支撑装置底板连接在一起；
[0066] （3）将弧形钢片支架6两侧支托7放置在千斤顶的端头9上方，端头配合在支托的卡槽内；
[0067] （4）使两台千斤顶10进行同步顶升，直至弧形钢片支架6与管道1外壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑。
[0068] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的
保护范围。
