CN104154369B - 内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置及开孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下管网辅助开孔装置，具体地说是一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置，包括在施工时包覆于混凝土管圆周表面的橡胶垫板，上抱箍与下抱箍配合设置于所述橡胶垫板外侧，并通过抱箍螺栓与抱箍螺母将上抱箍、下抱箍相互锁紧固定，支管组件置于上抱箍上开设的通孔中，且支管组件底面与混凝土管之间设有密封圈、遇水膨胀橡胶条，在上抱箍的通孔边缘焊接有压板，压紧螺栓螺纹连接于所述压板上，且压紧螺栓下端将支管组件压紧固定。采用该开孔装置在需要对内衬式预应力钢筒混凝土管临时开孔时，无需更换原有管道，可以实现直接在原有管道上开孔，既能确保管线的安全性，又能大大节省人力物力，具有良好的经济效益。

Description

内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置及开孔方法

技术领域

本发明涉及地下管网辅助开孔装置，具体地说是一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置。

背景技术

PCCP（预应力钢筒混凝土管）自引进国内以来已有20多年时间，随着PCCP在国内的大力推广和广泛使用，中、小口径的预应力钢筒混凝土管，受到了越来越多用户的关注。但是在实际工程中往往会碰到管线设计与实际供水范围有偏差的情况，如在原设计供水范围外新增了居民小区或企业供水，又如现场建筑物或构筑物造成管线设计的变更，需增开支管。目前，对于需要增开支管的形式，通常采用钢制三通替代原有的管道，但管道更换时需要停水，造成供水区域性停水，基于上述实际需求，开发和研制内衬式预应力钢筒混凝土管线现场带水压开孔或开“T”装置成为PCCP发展的必然。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCP-L）开孔装置，采用该开孔装置在需要对预应力钢筒混凝土管临时开孔时，无需更换原有管道，可以实现直接在原有管道上开孔，既能确保管线的安全性，又能大大节省人力物力，具有良好的经济效益。

按照本发明的技术方案：一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置，其特征是：包括在施工时包覆于预应力钢筒混凝土管圆周表面的橡胶垫板，上抱箍与下抱箍配合设置于所述橡胶垫板外侧，并通过抱箍螺栓与抱箍螺母将上抱箍、下抱箍相互锁紧固定，支管组件置于上抱箍上开设的通孔中，且支管组件底面与内衬式预应力钢筒混凝土管的钢筒之间设有密封圈、遇水膨胀橡胶条，在上抱箍的通孔边缘焊接有压板，压紧螺栓螺纹连接于所述压板上，使支管组件底部与钢筒外壁之间的橡胶密封圈受到压缩，从而达到密封效果，且压紧螺栓下端将支管组件压紧固定。

作为本发明的进一步改进，所述支管组件包括通口管、焊接于通口管上端的法兰及焊接于通口管下端的底部法兰，通口管与底部法兰之间焊接有起加固作用的筋板，通口管与上抱箍之间焊接有撑板，密封圈、遇水膨胀橡胶条设置于所述底部法兰底面。

作为本发明的进一步改进，所述压板有6～8块，且6～8块压板沿上抱箍的通孔圆周均布。

内衬式预应力钢筒混凝土管开孔的方法，其特征是包括如下步骤：

（a）、将内衬式预应力钢筒混凝土管周边的土挖掉，在内衬式预应力钢筒混凝土管上距离管子承口端和插口端至少1.5米的地方标出开孔点；

（b）、在标好开孔点的内衬式预应力钢筒混凝土管上设置抱箍，抱箍上的通孔对准开孔点；

（c）、去除内衬式预应力钢筒混凝土管上对应于开孔点处的砂浆保护层，露出钢丝，剪断钢丝；

（d）、在内衬式预应力钢筒混凝土管上对应于开孔点设置通口管，通口管与抱箍的通孔同轴设置；

（e）、在通口管中放入开孔设备，开启开孔设备将内衬式预应力钢筒混凝土管的钢筒和混凝土管芯开孔。

作为本发明的进一步改进，所述抱箍包括上抱箍、下抱箍，其中上抱箍上开设有通孔，并在上抱箍、下抱箍与内衬式预应力钢筒混凝土管之间设置橡胶垫板。

作为本发明的进一步改进，在上抱箍的通孔位置焊接压板，在压板的螺孔中螺纹连接压紧螺栓，压紧螺栓旋紧至其下端压紧于通口管底部法兰上端面。

作为本发明的进一步改进，所述通口管底部粘结有密封圈，密封圈的规格为一环20mm，且密封圈的直径大于通口管直径6厘米；在底部法兰底面对应于密封圈外圈设置遇水膨胀橡胶条, 阻断了开孔管内、外在水压作用下所有的漏水通道。

作为本发明的进一步改进，所述通口管与上抱箍之间焊接有起到加固作用的撑板，通口管上端焊接有用于连接外接阀门的上法兰。

作为本发明的进一步改进，所述压紧螺栓的旋紧程度控制在密封圈的压缩量在8～12mm；在上抱箍上沿通口管圆周面均布焊接4～8块压板，所有压板的压缩量一致。

所述开孔设备为外购件，本申请仅仅是利用该设备来对内衬式预应力钢筒混凝土管进行开孔作业。

本发明的技术效果在于：本发明产品直接在原管线的管子上操作，在管子上开出指定尺寸的孔，安装上带法兰的通口管，无需更换管子，既保证了管线的安全性又大大节省了人力物力，同时还大大减少对原管线供水区域的影响，使地下管网在城市发展中更具灵活性；该装置采用与管道接口一样的密封圈进行密封，确保管体滴水不漏；该装置无需现场焊接，管线可以带压施工，减少了施工时间，节约了水资源；管身安装了抱箍，让抱箍施加给管身一定的压应力，来抵消剪断高强钢丝带来的应力损失和防止孔两侧钢丝的应力松弛，为确保抱箍夹紧后被开孔管母体所损失的预压应力的管段部分补充施加上足够的预压应力；该装置结构简单可靠，安装维修方便，被开孔的管道不会因开孔而影响使用寿命。

附图说明

图1为内衬式预应力钢筒混凝土管的结构示意图。

图2～7为内衬式预应力钢筒混凝土管的开孔流程示意图，其中图4为图3中的A-A向示意图。

图8为内衬式预应力钢筒混凝土管的开支管后的结构视图。

图9为图8的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1～9中，包括上法兰1、通口管2、撑板3、压板4、压紧螺栓5、上抱箍6、橡胶垫板7、密封圈8、遇水膨胀橡胶条9、筋板10、抱箍螺栓11、抱箍螺母12、下抱箍13、内衬式预应力钢筒混凝土管14、支管组件15、底部法兰16、钢丝17、钢筒18、混凝土管芯19、砂浆保护层20、开孔点21等。

如图1～9所示，本发明是一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置，包括在施工时包覆于内衬式预应力钢筒混凝土管14圆周表面的橡胶垫板7，上抱箍6与下抱箍13配合设置于所述橡胶垫板7外侧，并通过抱箍螺栓11与抱箍螺母12将上抱箍6、下抱箍13相互锁紧固定，支管组件15置于上抱箍6上开设的通孔中，且支管组件15底面与内衬式预应力钢筒混凝土管14的钢筒之间设有密封圈8、遇水膨胀橡胶条9，在上抱箍6的通孔边缘焊接有压板4，压紧螺栓5螺纹连接于所述压板4上，使支管组件底部与钢筒外壁之间的橡胶密封圈受到压缩，从而达到密封效果，且压紧螺栓5下端将支管组件15压紧固定。

所述支管组件15包括通口管2、焊接于通口管2上端的法兰1及焊接于通口管2下端的底部法兰16，通口管2与底部法兰16之间焊接有起加固作用的筋板10，通口管2与上抱箍6之间焊接有撑板3，密封圈8、遇水膨胀橡胶条9设置于所述底部法兰16底面。

所述压板4有6~8块，且6~8块压板沿上抱箍6的通孔圆周均布。

使用上述发明产品进行开孔作业的步骤如下：

一.按图纸要求先做好配件及相关等准备工作，具体是

1.先要计划好在内衬式预应力钢筒混凝土管上开孔的尺寸（一般情况下开孔的尺寸应小于被开孔PCCP管材内径的二分之一，例DN600的管材开孔尺寸应小于DN300，DN800的管材开孔尺寸就小于DN400），如图1所示。

2.按图纸要求先做好开孔所需的配件，如上抱箍6、下抱箍13及通口管2等，并采购好与开孔口上法兰1配套的阀门。

3.准备好开孔所需的辅助材料，如密封圈8、遇水膨胀橡胶条9、橡胶垫板7等。

4.开孔前应在现场准备好电焊、气割、机械开孔机等设备及相关工具。

二.开孔施工。

1.先将需开孔的内衬式预应力钢筒混凝土管14周边的土挖空，要求在开孔的位置管道周边全部挖空并留有人工操作的位置（注意管底部也要挖空，方便安装抱箍），并将管身上的泥土冲洗干净。

2.选择开孔点，管道开孔点最好选择在离开PCCP管承口、插口位置大于1.5米的位置。

3.如图2所示，先将上抱箍6、下抱箍13安装在管身上，将上抱箍6上开孔的位置放在管子需开孔的位置上（一般在管子两侧面）注意在上抱箍6下面、上抱箍13上面衬好橡胶垫板7，并拧紧上、下抱箍两侧的抱箍螺栓11。

4.如图3、4所示，沿上抱箍6上开好孔的位置，将衬在上抱箍6下面孔内的橡胶垫板7割去，并清除PCCP管体上的砂浆保护层20以及环向高强钢丝17。

此步骤需要注意的地方是：（1）清除砂浆保护层20时，应小心用钢凿轻凿，不破坏孔外的保护层以及钢筒18；（2）剪断孔内的高强钢丝17，但切不可损坏钢筒18。

5.如图5所示，安装通口管：（1）先将一环20mm直径适中的密封圈8用胶水粘在通口管2的底部法兰16底表面（密封圈8的环直径应大于通口管2直径6公分左右）。

（2）将事先准备的铁质压板4焊接在上抱箍6上，先焊接好2块，如图6所示。

（3）将通口管2安装在PCCP钢筒18上，应注意通口管2安装在PCCP钢筒18上位置（目测通口管法兰底部与钢筒表面的距离四周一环是否一致），然后将压板4沿通口管2一周均分焊好，按通口直径大小采用4-8只，并用压板4上的压紧螺栓5下压将通口管2紧压在钢筒18上。

注意：（1）通口管2四周的压板4压紧通口管2四周的压缩量一致；（2）要确保密封圈8的压缩量在8-12mm，但不宜过紧；（3）在通口管2底部法兰16与钢筒18之间的空间中放1-2环遇水膨胀橡胶条9。（4）将通口管2与PCCP钢筒18的空间中填满水泥砂浆，直至与PCCP外保护层平。（5）焊接通口管2与上抱箍6之间的加固撑板3（一般焊接4-6处）。6.将阀门与通口管2上的法兰连接。

7.如图7所示的开孔作业：将机械开孔设备机放入开启的阀门，沿通口管2中间将PCCP钢筒18和混凝土管芯19开孔。

8.开孔设备退出阀门，并关闭阀门，对开好的孔进行质量检验。检验的方法是将管线中的水压增加到该管线正常工作压力，检查开孔部位是否有渗漏的情况，如没有则开孔成功。

在上抱箍6、下抱箍13与内衬式预应力钢筒混凝土管14之间设置橡胶垫板7，在内衬式预应力钢筒混凝土管14上开孔采用了夹紧式抱箍，解决了由于开孔而剪断了预应力高强钢丝17后使管体无法承受内压及外荷载，在抱箍与内衬式预应力钢筒混凝土管14的管体之间衬入10mm厚的橡胶垫板7，解决了抱箍与内衬式预应力钢筒混凝土管14的外保护层之间由于外保护层不平而产生的应力集中点，橡胶垫板7可起到集中应力点扩散的作用。

本发明中的开孔方法只在现有管线上操作，无需更换管子，大大节省了人力物力，而且可以带压作业，方法简便、效果显著。

Claims (3)

1.一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置，其特征是：包括在施工时包覆于内衬式预应力钢筒混凝土管（14）圆周表面的橡胶垫板（7），上抱箍（6）与下抱箍（13）配合设置于所述橡胶垫板（7）外侧，并通过抱箍螺栓（11）与抱箍螺母（12）将上抱箍（6）、下抱箍（13）相互锁紧固定，支管组件（15）置于上抱箍（6）上开设的通孔中，且支管组件（15）底面与内衬式预应力钢筒混凝土管（14）的钢筒之间设有密封圈（8）、遇水膨胀橡胶条（9），在上抱箍（6）的通孔边缘焊接有压板（4），压紧螺栓（5）螺纹连接于所述压板（4）上，且压紧螺栓（5）下端将支管组件（15）压紧固定；

所述支管组件（15）包括通口管（2）、焊接于通口管（2）上端的上法兰（1）及焊接于通口管（2）下端的底部法兰（16），通口管（2）与底部法兰（16）之间焊接有起加固作用的筋板（10），通口管（2）与上抱箍（6）之间焊接有撑板（3），密封圈（8）、遇水膨胀橡胶条（9）设置于所述底部法兰（16）底面。

2.按照权利要求1所述的内衬式预应力钢筒混凝土管开孔装置，其特征是：所述压板（4）有6～8块，且6～8块压板沿上抱箍（6）的通孔圆周均布。

3.一种内衬式预应力钢筒混凝土管开孔方法，其特征是包括如下步骤：

（a）、将内衬式预应力钢筒混凝土管（14）周边的土挖掉，在内衬式预应力钢筒混凝土管（14）上距离管子承口端和插口端至少1.5米的地方标出开孔点（21）；

（b）、在标好开孔点的内衬式预应力钢筒混凝土管（14）上设置抱箍，抱箍上的通孔对准开孔点（21）；

（c）、去除内衬式预应力钢筒混凝土管（14）上对应于开孔点（21）处的砂浆保护层（20），露出钢丝（17），剪断钢丝（17）；

（d）、在内衬式预应力钢筒混凝土管（14）上对应于开孔点（21）设置通口管（2），通口管（2）与抱箍的通孔同轴设置；

（e）、在通口管（2）中放入开孔设备，开启开孔设备将内衬式预应力钢筒混凝土管（14）的钢筒（18）和混凝土管芯（19）开孔；

所述抱箍包括上抱箍（6）、下抱箍（13），其中上抱箍（6）上开设有通孔，并在上抱箍（6）、下抱箍（13）与内衬式预应力钢筒混凝土管（14）之间设置橡胶垫板（7）；

在上抱箍（6）的通孔位置焊接压板（4），在压板（4）的螺孔中螺纹连接压紧螺栓（5），压紧螺栓（5）旋紧至其下端压紧于通口管（2）底部法兰（16）上端面；

所述通口管（2）底部法兰（16）的底部粘结有密封圈（8），且密封圈（8）的直径大于通口管（2）直径6厘米；在底部法兰（16）底面对应于密封圈（8）外圈设置遇水膨胀橡胶条（9）；

所述通口管（2）与上抱箍（6）之间焊接有起到加固作用的撑板（3），通口管（2）上端焊接有用于连接外接阀门的上法兰（1）；

所述压紧螺栓（5）的旋紧程度控制在密封圈（8）的压缩量在8～12mm；在上抱箍（6）上沿通口管（2）圆周面均布焊接4～8块压板（4），所有压板（4）的压缩量一致。