【摘 要】
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HDPE双壁波纹排水管道是城市正常运转的重要设施,但由于道路超载严重、地下相邻管线施工不当等原因,导致给排水管道内部上方塌陷严重,阻碍其正常的排水功能。现阶段采用的管道修复方法局限性较高、施工效率较低,并且在一些地下管况较为复杂的区域内无法进行有效的修复,为了解决以上问题,本文提出了一种新的应用于HDPE双壁波纹管道内部塌陷修复的施工工艺——管内注浆整形工艺,对其工艺中需要研制的管内注浆机器人进行
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HDPE双壁波纹排水管道是城市正常运转的重要设施,但由于道路超载严重、地下相邻管线施工不当等原因,导致给排水管道内部上方塌陷严重,阻碍其正常的排水功能。现阶段采用的管道修复方法局限性较高、施工效率较低,并且在一些地下管况较为复杂的区域内无法进行有效的修复,为了解决以上问题,本文提出了一种新的应用于HDPE双壁波纹管道内部塌陷修复的施工工艺——管内注浆整形工艺,对其工艺中需要研制的管内注浆机器人进行设计研究。通过对施工工艺设计要求进行分析,总结了管内注浆机器人所需满足的设计要求,据此对管内注浆机器人的驱动机构、热熔机构、注浆枪体的偏转机构、支撑机构、监测机构、注浆机构等进行结构设计,对主要受力构件进行强度分析。通过注浆枪体水平插入土壤试验,证实了管内注浆机器人可在实际施工环境进行注浆作业,同时可将注浆枪体顺利从土壤中拔出;通过热熔试验证了管内注浆机器人的热熔机构可有效将HDPE双壁波纹管熔破。利用ADAMS软件对其三维模型进行运动学仿真,验证了所选择的液压缸以及驱动电机均符合设计要求。利用ANSYS WORKBENCH软件,建立了管内注浆机器人整机模型,对管内注浆机器人整机进行了模态分析,计算了其固有频率。将管内注浆机器人的整机分为底座装配体、上平板、注浆枪体以及车轮轴四部分,并分别计算了各部分的振动频率。对可能引起共振的底座装配体、上平板进行了优选设计,在一定程度上降低了构件与电机及其传动运行发生共振的概率。管内注浆机器人的控制系统分为电路控制系统与液压控制系统,分别进行了设计,并对控制柜以及控制面板进行设计改造。介绍了管内注浆整形工艺中所使用的注浆泵的参数以及辅助系统。通过理论分析以及仿真模拟验证,所设计的管内注浆机器人符合施工要求,相较于现有的排水管道修复方法,本文提出的管内注浆整形工艺具有施工效率高、施工要求低等特点,且可在地下管况较为复杂的区域进行修复整形作业。
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