专利名称：《排水管道钢内衬局部修复结构》

专利号：ZL 2013 1 0372321.X

专利类型：发明专利

授权日期：2014年10月22日

专利权人：无锡市政设计研究院有限公司

发明人：刘 刚

（一）发明创新点

在参评专利《排水管道钢内衬局部修复结构》（ZL201310372321.X）申请日之前最接近的公开技术有两个：（CN202927358U）和（CN1657718A），其中：1.（CN20292 7358U）《大直径混凝土非承压管道裂缝钢制内衬修补结构》 技术方案为在裂缝所在位置的混凝土管道中设置钢制内衬管，由钢制内衬管与混凝土管道形成夹层，在夹层中设置防水填充层，在钢制内衬管和两端口与混凝土管之间形成封口。 2.（CN165 7718A）《一种采用防水膜内衬修复下水道的方法》技术方案为止水堵漏，注浆固土，破损点处理，设置防水膜内衬，封边，养护等一系列步骤。

已有公开技术1（CN202927358U），仅适用于混凝土管道产生裂缝、发生渗漏的 情况，它是一种混凝土管道裂缝防渗漏处理的修补结构，它不适用于管道接口处发 生错位、脱节、变形等的情况。而实际工程中对于管道自身出现裂缝的情况并不多见，大多数管道会因受自然环境、水力条件以及上层压力变化等原因，使管道接口部位出现变形产生裂缝、管接口错位、脱节、下沉等现象，使地下水及地下水夹带着管道四周的土体和泥砂涌入管内，随污水流走，长此以往造成恶性循环，最终导致地面建筑物和路面的下沉破坏的情况。参评专利（ZL201310372321.X）就是针对排水管道出现上述问题而提出的有效解决方法，提供一种解决较大口径（≥Ф800m m）排水管道破裂、 接口错位较大（≤25cm）、脱节较大、管道明显变形等问题，使修复后的管道质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长的排水管道钢 内衬局部修复结构，是属于排水管道非开挖修复工程技术领域。同时管道接口发生错位、脱节、变形、下沉等现象的原因中主要原因是由于管道四周土体流失，管道下部被掏空造成的，因此管道修复时必须保证管道下部土体密实。参评专利（ZL201 310372321.X） 通过在管道内局部修复后对管道外进行压密注浆的土体填充、加固的 措施，使注浆液充满土层内部及空隙，达到降低土层渗水性、增加土体强度和变形模量、充填土体空隙、补偿土体损失的目的，确保排水管道长期正常使用。而公开技术1（CN202927358U）未采取此措施，无法保证修复后管道会继续发生不均匀沉降的可能。

已有技术 2（CN1657718A）注浆是仅对管道接口处管外土体及窨井底部土体进行，未交待加固土体的注浆厚度、注浆孔位置及数量要求。参评专利（ZL201310372 321.X）的注浆是从待修管道内向外进行压密注浆，目的是为了对管道周围土体进行填充、加固，使注浆液充满土层内部及空隙，达到降低土层渗水性、增加土体强度和变形模量、充填土体空隙、补偿土体损失等，且已明确加固范围、注浆管的长度、注浆孔的布置位置、大小及数量，对工程中的实际运用具有很好的指导作用。

（二） 应用领域和范围

本参评专利目前已大量应用在城镇雨水、污水管道的抢修与预防性修复工程中，管道直径从d800到d2000，管材为混凝土管、球墨铸铁管、钢管、HDPE管、PE 管、陶土管等，特别适用于管道服务年龄超20年的城市主城区排水管网较为密集复

杂的地方。

本参评专利不仅可以应用在雨水、污水管道修复中，还可用于电力管廊、工业企业厂区内埋地管道等的修复。

（三） 实施效果

参评专利技术是由管内向管外周围土体进行定向压密注浆，使得管周被加固土 体的加固效果良好；管道内的钢内衬可在工厂内分块加工、通过井筒运输到管道   内、管内现场拼接方式，无需开挖井筒地面，不影响地面交通、不破坏路面；钢内 衬管与原管道间通过预埋注浆管进行注浆填充，做到既容易施工，又能填充密实，防渗堵漏效果较好。

参评专利技术能有效解决较大口径（≥800）排水管道接口错位较大（≤25cm）、脱节较大的、管道明显变形等问题，使修复后的管道质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长等优点。自2014年至今，从完成的全部项目来看， 修复后的管道的过流能力基本无影响，管道质量性能可靠，且对地面交通与居民生活基本无影响。

（四） 产业化及市场应用情况

本参评专利是一种排水管道的非开挖修复技术，特别适用于对老、旧管道进行抢修及预防性修复，在节能减排、减少对城市交通与居民生活的影响有着显著优势，该技术已广泛运用于我公司承接的江苏、浙江、安徽、福建、河南等省市城镇污水管道 抢修与预防性修复工程、排水管网 “四位一体”（即排查、检测、测绘、修复整改设计）工程中，污水管径从 d800 到 d1800，管道总长累计达到 23056 米。

（五） 技术优势

对于较大口径（≥Ф800mm）排水管道的局部修复技术，目前主要有裂缝嵌补法、不锈钢发泡筒法、点状CIPP固化法三种，而这三种修复技术都仅适用于管道发生小于5cm的错位、较小脱节、局部渗漏的情况，且修复后的管道质量不够稳定、也不能足够抵抗管道继续错位、脱节现象发生。

本参评专利《排水管道钢内衬局部修复结构》（ZL201310372321.X），目的在于克服现有技术的不足，提供一种排水管道非开挖局部修复技术，旨在有效解决较大口径（≥800）排水管道接口错位较大（≤25cm）、脱节较大、破裂、管道明显变形等问题，使修复后的管道质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长等优点。本参评专利由于是在工厂加工钢内衬，质量可靠，修复后的管道自身强度与抗变形能力大大提高，管道耐久性增加；钢内衬通过井筒分块运输到待修管道内，无需拆除井筒与开挖井室，所以也不需要开挖路面，不影响路面正常交通，这样施工速度快、工期短、无噪音、无扬尘，基本不影响周边居民的正常生活，不破坏周边绿化及公共设施，每延米管道修复单位耗能低，凸显节能减排低碳绿色环保的特性。

通过近6年各省市几百项雨污水管道修复工程应用总结，相比传统修复技术，本 发明可缩短施工工期60%、减少道路面层开挖破坏面积91%以上、减少土方开挖 92%以上、工程综合经济成本降低45%，具有良好的经济效益和社会效益。

相比上述三种同类修复技术，本参评专利根据管道结构性破坏程度所采用的钢内衬厚度与长度基本明确，对管外注浆管的位置、注浆管长度、注浆加固厚度已经明确，具体很好的操作指导性，并通过近百项工程实例验证，修复后的管道质量可靠、稳定，得到管道运维单位与排水主管部门的一致认可与好评。

（六） 专利运用及保护

1、专利运用

本参评专利是一种排水管道的非开挖修复技术，特别适用于对老、旧管道进行 抢修及预防性修复，在节能减排、减少对城市交通与居民生活的影响有着显著优势，该技术已广泛运用于江苏、浙江、安徽、福建、河南等省市城镇污水管道抢修与预防性修复工程、排水管网 “四位一体”（即排查、检测、测绘、修复整改设计）工程中。自2014 年至今，从完成的全部项目来看，修复后的管道的过流能力基本无影响，管道质量性能可靠，且对地面交通与居民生活基本无影响。

2、专利保护

本专利旨在对行业现状技术进行改进，降低施工成本并提升管理水平，促进行 业技术进步及发展。针对本专利保护，专利权人要求其他设计单位使用本专利相关 的技术成果时必须通过我公司授权，并在文本及图纸上明示为我公司的专利技术，未经允许，不得使用。

（七） 效益分析

1、社会效益：

参评专利技术属于排水管道非开挖修复工程技术，与传统的开挖修复市政管道技术相比有了很大飞跃，可有效减少因开挖修复施工造成城市道路的“开膛破肚”现象，最大限度地降低了对城市交通和居民生活的影响。

采用本发明进行排水管道修复的社会效益显著，修复施工不需开挖路面，不产生 垃圾，仅占用检查井口位置， 基本不影响正常交通；施工速度快、工期短，有效降低了工程成本，也减少了对污水管网正常运行的影响；施工过程中无噪音，扬尘小，基本不影响周边居民的正常生活；不破坏周边绿化及公共设施，每延米管道修复单位耗能低，凸显低碳绿色环保特性。

本发明特别适用于对老、旧管道进行预防性修复，确保排水管道系统的正常运行，减少因地面塌陷对城市交通影响，更有助于延长城市基础设施的使用寿命，节约基础设施投资，达到节能减排的目的，提高城市建设管理的技术水平，提升城市排水管道的社会形象。

通过近6年各省市几百项雨污水管道修复工程应用总结，相比传统修复技术，本发明可缩短施工工期60%、减少道路面层开挖破坏面积 91%以上、减少土方开挖 92%以上、工程综合经济成本降低 45% ，具有良好的经济效益和社会效益。

2、经济效益：

2014年1月至2020年10月，由我院发明的专利技术《排水管道钢内衬局部修复 结构》（ZL201310372321.X）已应用于我公司承接的近百项城镇污水管道抢修与预防性修复工程，污水管径从 d800 到 d2000，管道总长累计达到135056米，涉及污水管道修复工程造价累计达4.25 亿元，污水管道修复工程设计累计收入达 1372.1万元。

完成的污水管道修复工程设计收入（万元）：

（表中设计收入均指应用排水管道钢内衬局部修复结构的非开挖修复技术的修复工程）

（八） 应用前景

本参评的发明专利技术于2013年8月申请、于2014年10月授权，同时国家住建部于2014年6月发布实施了《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》 CJJ/T210-214行业技术规程，又于2016年9月发布实施了《城市黑臭水体整治-排水口、管道及检查井治理技术指南》，住建部发布实施的这两本技术规程与指南，明确了排水管道局部非开挖修复技术要求，为非开挖修复技术的发展应用提供政策依据。2018年住建部与生态环境部联合发文《关于印发城市黑臭水体治理攻坚战实施方案的通知》、2019年住建部、生态环境部、发改委三部委联合发文《关于印发城镇污水处 理提质增效三年行动方案（2019-2021年）的通知》中均提出“实现污水管网全覆盖、污水全收集、全处理”的要求，要使污水不直接进入水体，保护污水系统不受外水影响，这就要求对建成的雨污水管道质量问题进行排查与评价，并对存在的结构性问题进行修复，并推荐采用对人民生活影响较小的非开挖修复技术。

参评专利技术属于排水管道非开挖修复工程技术，与现有的裂缝嵌补修复、不锈 钢发泡筒修复技术相比，本发明有效解决了现有排水管道非开挖修复技术仅适用于管 道接口错位较小（不大于5cm）、脱节不大、管道变形不明显的情况，且修复后不够稳定、不能抵抗管道继续错位、脱节等不足情况，提供了一种适用于较大口径（≥Ф800mm） 排水管道接口错位较大（≤25cm）、脱节较大、破裂、管道明显变形等非开挖 修复技术，使修复后的管道质量稳定性好、环刚度高、抗变形能力强、使用寿命长。 本发明可以广泛运用于材质为混凝土、钢管、玻璃钢管、 PE 管、HDPE 管等大多数管材的雨水、污水管道非开挖修复中， 利用本专利技术可以为管道修复设计及施工提供指导，特别是对排水管道非开挖修复技术的研究，对老、旧管道进行预先检测、预防性修复，确保排水管道系统的正常运行，减少因地面塌陷或开挖修复施工对城市交通影响，提升城市排水管道市政设施的社会形象。同时通过本发明专利技术的推广运用，可以较好地推进排水管道非开挖修复技术向更经济、更耐久、更先进、更可靠的方向发展。

（九）获奖情况

参评专利《排水管道钢内衬局部修复结构》 （ZL201310372321.X） 在 2016 年由 无锡市劳动竞赛委员会办公室、无锡市总工会举办的“第九届无锡市职工十大科技创新成果、十大先进操作法和十佳金点子”评选活动中，获得“无锡市职工十大科技创新成果”，发明人刘刚被授予“无锡市五一劳动奖章”。

参评专利获得由国家知识产权局评选的2021 年“第二十二届中国专利优秀奖”。