[发明专利]涵洞非开挖修复技术的优选方法

说明书

本发明提出一种涵洞非开挖修复技术的优选方法，包括以下步骤：S1、获取需要修复的涵洞的故障种类，并根据故障种类进行情况分析，确定严重程度和修复种类；S2、根据涵洞的故障种类的严重程度和修复种类对应的选择相应的非开挖修复技术，并根据非开挖修复技术获取影响涵洞修复的主要因素；S3、根据选择的非开挖修复技术以及对应的主要因素，通过层次分析法(AHP)和Monte‑Carlo方法，量化出主要因素对应的修复等级及修复权重；S4、根据修复等级及修复权重确定出数值，得出优选方案。本发明科学、经济有效的、且使用方便的为涵洞非开挖修复技术提供优选指引。

技术领域

本发明属于市政工程管道检测及修复领域，尤其涉及一种涵洞非开挖修复技术的优选方法。

背景技术

涵洞是一种管道，主要是为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通而修建于道路和路堤下的排水孔道。涵洞的结构设计需支撑地面覆盖土和车辆所带来的荷载，以及来自水流而产生的内部液压荷载。国内有数千万个涵洞，主要由市政工程或交通运输部负责维护和管理。由于涵洞从地表看不到其内部破损情况，因此它们通常会被忽略，直到发生道路塌陷或洪水泛滥等重大事故才能发现和紧急修复。目前，国内许多涵洞已达到设计使用寿命，并处于严重老化状态，甚至面临即将破损的状态。国内有许多由于涵洞破损所导致道路坍塌给机动车驾驶者造成重大事故的报道。除了这些安全隐患以外，涵洞破损还造成了由于突发事故而导致的紧急修复、交通拥堵以及道路封闭等原因所造成的严重的经济损失。但是，与桥梁和公路等较完善的管理体系相比，现今市政工程及政府部门尚缺乏紧急情况下有效的涵洞维护和管理系统。

国内通常是当地政府及水利系统负责地下管道系统的规划、建设、维护和运营。国内公路和路堤下面铺设有成千上万的涵洞，而这些涵洞已安装数十年，基本已达到设计使用寿命。2020年国内防汛形势严峻复杂，比如紧7月份一个月，江西省赣北赣中遭遇集中大暴雨袭击，多站点相继超过保证水位，甚至超过历史最高水位，大多数涵洞严重破坏，无法正常起到排水作用，造成鄱阳湖流域发生超历史大洪水，给人民生命财产安全和经济社会发展带来严重威胁和影响。导致这次水灾的主要原因是地下涵洞的老化，以及降雨量超过涵洞的承载量，同时缺乏较完善的地下涵洞维护系统。假如有较完善的，科学的地下涵洞维护系统，定期对地下涵洞进行检测和评估，并对需要修复的涵洞优选科学有效的非开挖修复技术，就能大幅度减少每年因暴雨或洪水而造成的对国家和人民的财产损失。

虽然国内市政部门设有涵洞管理方法，但这种管理方法主要还是由经验为主的目测法和人工修复方法为主。但是由于自然环境条件的限制(通常野生动物搭巢或隐藏在涵洞中)，尤其在洪水等自然灾害破坏过程中人工地检测和修复涵洞是非常困难的。因此，需要一种科学的非开挖涵洞修复指引。美国对涵洞的修复技术的研究已有30余年，但如今很多州还是使用经验为主的目测法，只有少数较发达的州，比如加利福尼亚州、俄亥俄州、德克萨斯州等，使用较先进的涵洞检测技术。而且即便检测出需要修复的涵洞，也没有任何研究机构对这些需要修复的涵洞提出科学有效的修复指引。

国内有很多关于涵洞修复技术的研究，但是大部分研究都局限于特定检测和修复技术的改造和改进，或者简单地进行了对比，并未把所有常用的修复技术总结，提供科学的优选指引。

国外有许多关于涵洞非开挖修复指引的研究。Thornton通过层次分析法(AHP)设计了一套多因素决策分析等级法，该方法主要用于在特定环境条件下选择适用的涵洞非开挖修复技术。选择的修复技术包括内内衬法、喷浆法、翻转法，折叠管内衬法、以及机械制螺旋缠绕法。该方法虽然使用多因素分析法计算出每个修复技术的评估分数并进行比较，但是没有把每个修复技术跟相应的故障种类连接起来。Hollingshead and Tullis总结了部分内衬法、喷浆法、翻转法，折叠管内衬法、以及机械制螺旋缠绕法等涵洞修复技术的定义、安装方法、以及优点和缺点，并为选择适合的修复技术提供了相关信息。Hunt设计了一套关于涵洞修理、替换、以及进一步预测运行状态的决策方法。Matthews设计了一种决策流程图。该流程图适用于在考虑到水流容量、结构容量、以及支撑荷载等三个因素的前提下选择一种最优的涵洞修复技术。