承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器的研究與應(yīng)用

劉晉林，劉 瓊

（1．西山煤電集團(tuán)公司公用事業(yè)分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集團(tuán)公司房地產(chǎn)開發(fā)公司，山西 太原 030024）

·試驗(yàn)研究·

承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器的研究與應(yīng)用

劉晉林1，劉 瓊2

（1．西山煤電集團(tuán)公司公用事業(yè)分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集團(tuán)公司房地產(chǎn)開發(fā)公司，山西 太原 030024）

通過對(duì)復(fù)雜環(huán)境下管道搶修中遇到問題的分析，研究了一種承插式管道的搶修工具—承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器。使用承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器進(jìn)行管道搶修，對(duì)周圍環(huán)境破壞小，達(dá)到了保證工程質(zhì)量、減少工程量、節(jié)省搶修時(shí)間的目的。

承插式管道；搶修；內(nèi)拉對(duì)口器；研究與應(yīng)用

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下管網(wǎng)的鋪設(shè)范圍越來越廣，密集度越來越高。這樣，當(dāng)在管線范圍內(nèi)新建大量建筑物、實(shí)施其它地下工程時(shí)或管道年久失修、地基不均勻下沉?xí)r，容易發(fā)生挖爆、壓斷管線的事件。如果管道出現(xiàn)開裂，這時(shí)只需局部維修即可；但如果是管身銹蝕嚴(yán)重或管節(jié)間錯(cuò)位、損壞嚴(yán)重時(shí)就需進(jìn)行整段更換處理。

然而當(dāng)接口為承插式的管道（如鑄鐵管、混凝土管等）位于重要公路、橋梁、建（構(gòu)）筑物附近或管道下面有混凝土基礎(chǔ)時(shí)，如果需要更換某段發(fā)生故障的管道，因工程量、工期等因素的影響，傳統(tǒng)的施工方法即在待修管口前方第二根管道承口上綁鋼絲繩、拴倒鏈，利用管道自重和覆蓋土壤的重量以及管道與土壤的摩擦力克服對(duì)口阻力的方法已不現(xiàn)實(shí)，這是因?yàn)榇朔椒ù嬖陂_挖面積較大，當(dāng)管路損壞位置受到其他地上（下）設(shè)施或建（構(gòu)）筑物限制時(shí)，無法在故障點(diǎn)周圍挖出合適的作業(yè)空間；而且開挖、回填及恢復(fù)工程量較大，對(duì)既有地上（下）設(shè)施或建（構(gòu)）筑物使用安全帶來很大的影響，從而造成工期長(zhǎng)、施工成本較高等問題。

1 承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器的研究與應(yīng)用

為了解決現(xiàn)有承插式管道接口發(fā)生故障需進(jìn)行更換時(shí)，存在開挖面積大、易受周圍建（構(gòu)）筑物限制以及開挖、回填及恢復(fù)工程量大、工期長(zhǎng)等問題，亟需開展承插式管道接口方法的研究。

1．1 研究目標(biāo)

研究一種承插式管道接口施工方法，實(shí)現(xiàn)在不大面積開挖土方、降低對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物質(zhì)量、環(huán)境和交通的影響、減少工程量、縮短工期的前提下，保證承插式管道接口施工質(zhì)量。

1．2 主要研究、試驗(yàn)內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵

1．2．1 主要研究、試驗(yàn)內(nèi)容

1）傳統(tǒng)的承插式管道接口施工方法的研究和分析。2）影響承插式管道接口施工質(zhì)量的主要因素。3）承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器的研究。4）承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器的試驗(yàn)和定型。

綜合應(yīng)用力學(xué)、機(jī)械學(xué)等原理，在分析傳統(tǒng)的承插式管道接口施工方法的基礎(chǔ)上，找出影響接口施工質(zhì)量的主要因素和關(guān)鍵點(diǎn)，以及在特殊復(fù)雜環(huán)境下?lián)屝薰艿罆r(shí)的制約因素，構(gòu)思和試制出雛形，并通過搶修現(xiàn)場(chǎng)的多次試驗(yàn)與改進(jìn)，最后定型。

1．2．2 技術(shù)關(guān)鍵

1）技術(shù)路線。a）資料收集與分析。b）通過力學(xué)、機(jī)械學(xué)理論計(jì)算，分析承插接口施工的原理和步驟，確定影響承插接口施工速度和質(zhì)量的主要因素。c）通過受力方式的改變，分析受力點(diǎn)由外到內(nèi)轉(zhuǎn)變時(shí)承插接口的相互吻合、推進(jìn)、到位以及膠圈的跟進(jìn)、到位和回彈、強(qiáng)度、均勻度。d）通水、打壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)內(nèi)拉對(duì)口器結(jié)構(gòu)的合理性，并從提高管道周邊受力均勻度入手加以改進(jìn)和完善。

2）技術(shù)先進(jìn)性。通過不斷的試驗(yàn)與改進(jìn)，最后定型。在保證各種材質(zhì)、口徑的承插式管道接口施工質(zhì)量和適應(yīng)特殊、復(fù)雜施工條件的前提下，承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器制做工藝簡(jiǎn)單、成本低、使用方便；施工可靠，工程量少；搶修時(shí)間短；對(duì)周圍環(huán)境破壞和影響較小。

3）技術(shù)資料。承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器（專利號(hào)：200820227694．2），包括由兩根槽鋼背靠背構(gòu)成的十字定位架，十字定位架的四個(gè)端頭分別活動(dòng)連接有伸出長(zhǎng)度相等的伸縮桿，位于十字定位架中心兩側(cè)至少對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)吊鉤，每個(gè)吊鉤通過鋼絲繩與由倒鏈及掛鉤構(gòu)成的倒鏈構(gòu)件連接，十字定位架中心固定有橫向支撐桿，橫向支撐桿每端固定有連接板，以傳遞管口對(duì)接時(shí)需要的力量。橫向支撐桿末端連接板與待修管口之間布置有橫縱交錯(cuò)并埋入地基的枕木。伸縮桿長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道直徑調(diào)整，在調(diào)節(jié)過程中必須保證伸縮桿與槽鋼構(gòu)成的十字定位架中心與待修管道同心，同時(shí)保證該十字定位架正好能嵌入待修的管道插口或承口內(nèi)；倒鏈構(gòu)件主要用于受力傳遞；橫向支撐桿的長(zhǎng)度（或節(jié)數(shù)）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)兩待修管口之間的距離確定，可由多節(jié)鋼管兩兩通過螺栓連接而成。采用本項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可分別對(duì)待修管插口和承口進(jìn)行找中、找平，確保橫向支撐桿與原管道同心，倒鏈掛鉤分別位于鋼制承（插）口水平直徑位置上，以保證管口均勻受力，從而保證管道插（承）口上的膠圈變形到位，均勻密實(shí)，保證施工質(zhì)量。

連接板與枕木之間設(shè)有墊鐵，以增大連接板與枕木的接觸面積，增強(qiáng)受力效果，枕木同時(shí)實(shí)現(xiàn)原管口受力均勻及保護(hù)的作用。十字定位架端頭設(shè)有固定框，伸縮桿插入固定框并通過螺栓與十字定位架固定，也可采取其它固定方式。伸縮桿上設(shè)有刻度，以便根據(jù)待修管道管徑的不同而伸縮定位，以保證十字定位架中心與待修管道同心。

1．3 實(shí)施與應(yīng)用

1）實(shí)施方法。承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器現(xiàn)場(chǎng)組裝，施工步驟為：切除破損管段—清理管口—預(yù)制管口（含膠圈）就位—兩根槽鋼背靠背組成十字定位架—通過螺栓將十字定位架中心與橫向支撐桿連接—根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道直徑確定伸縮桿長(zhǎng)度并通過固定框及螺栓與十字定位架固定—將組裝好的十字定位架插入管內(nèi)（如待修管插口）—在另一側(cè)管口墊枕木（如待修管承口），枕木與該管口頂緊且均勻布置—連接橫向支撐桿（長(zhǎng)度或節(jié)數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)兩待修管口間距離確定）—在橫向支撐桿連接板與枕木間加500 mm×500 mm×10 mm墊鐵一塊，以增大接觸面—拴鋼絲繩及倒鏈構(gòu)件—將兩個(gè)倒鏈掛鉤分別固定于待安裝管口（如鋼制承口）—初拉緊，找中、找平（確保橫向支撐桿與待修管道同心，倒鏈掛鉤分別位于管口水平直徑位置上，以保證管口均勻受力）—用道釘固定連接板、墊鐵和枕木，以防跑位—拉緊（管口就位）—檢查—拆除承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器—按照上述步驟安裝另一側(cè)管口—焊接中間部位鋼管—防腐—完工。

2）附件。承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器安裝示意圖見圖1。圖1中十字定位架槽鋼構(gòu)造圖見圖2。圖1中橫向支撐桿（5）、伸縮桿（4）構(gòu)造圖見圖3。

圖1 承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器安裝示意圖

圖2 圖1中十字定位架槽鋼構(gòu)造圖

圖3 圖1中橫向支撐桿5、伸縮桿4構(gòu)造圖

1．4 應(yīng)用實(shí)例

使用承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器對(duì)特殊環(huán)境（條件）下承插式管道搶修實(shí)現(xiàn)了一次技術(shù)革命，在不大面積開挖土方、降低對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物質(zhì)量、環(huán)境和交通的影響、減少工程量50%～70%、縮短工期50%以上的前提下，保證承插式管道接口的施工質(zhì)量。如2005年10月在古交礦區(qū)鎮(zhèn)城底附近斜穿太佳公路D1000預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土給水管道搶修實(shí)例中，節(jié)約投資60余萬元，縮短工期72 h，并且沒有對(duì)國(guó)道太佳線交通秩序帶來較大的影響。

2 結(jié) 論

目前，隨著城市化進(jìn)程的加快，地下管道種類和里程快速增加，管道與周圍建（構(gòu)）筑物交叉在所難免，管道故障數(shù)量和破壞影響程度呈上升勢(shì)頭，尤其是城區(qū)及交通要道附近造成的損失更大。承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器成本低（每套制做成本不超過1 000元），制作、安裝、使用方便，具有重要的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 林選才，劉慈慰．給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000：107-121．

［2］ 孫連溪．實(shí)用給水排水工程施工手冊(cè)［M］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998：630-637．

［3］ 劉晉林．承插式管道內(nèi)拉對(duì)口器：中國(guó)，200820227694．2［P］．2008-11-26．

Research and Application on Spigot Pipe Aligning Device

Liu Jin-lin，Liu Qiong

According to the analysis of the problems encountered under complex environment in the pipelines emergency repair，studied a spigot pipe repair tool-spigot pipe aligning device．The use of spigot pipe aligning device not only can decrease the damage to the surrounding environment，but also can achieve the purposes of ensuring project quality，reducing the project amount and saving repair time．

Spigot pipe；Emergency repair；Aligning device；Research and application

TD403

B

1672-0652（2013）10-0028-03

2013-07-23

劉晉林（1961—），男，山西忻州人，1982年畢業(yè)于山西建筑工程學(xué)校，工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)及管理工作（E-mail）575962431＠qq．com