CN110629922A - 一种管道建筑砌块及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管道建筑砌块及其施工方法，属于管道工程建筑技术领域，包括管体结构、筋板结构、侧封结构以及连接结构。这种管道建筑砌块呈圆环状管节结构，可替代现有的钢筋混凝土预制管及现场浇筑结构，具有优异的结构强度、优异的抗冲击变形能力、优异的抗震减震性能，而且重量轻、投资少、施工快、低维护、少隐患。该建筑砌块特别适合工厂专业化批量性生产，可广泛应用于管道、涵洞、桥隧、地铁及管廊等工程建设，并适合顶管工程及盾构工程，是传统钢筋混凝土预制管道的理想替代品。
Description
技术领域
本发明属于管道工程建筑技术领域，更具体地说，是涉及一种管道建筑砌块及其施工方法。
背景技术
传统的钢筋混凝土管节存在管体笨重、造价高、易渗漏、易断裂、抗震性能差、使用寿命较短、生产难度大、生产周期长、施工难度大、后期维护成本高等缺陷，并存在较大的安全隐患。
当前，国家大力寻求与推广更好的装配式管道建筑材料，国内已有一些钢筋混凝土结构的管道工程被金属结构所替代，金属结构的各项性能及使用效果已为管道工程建筑业所共识，随着人们安全意识和环保意识的不断增强，寻求更好的装配式管道工程建筑材料已显得越来越重要，如果能够生产一种性能好、成本低、施工快、低维护、少隐患、寿命长的管道建筑砌块，那将对国民经济发展起到较大的推动作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道建筑砌块及其施工方法，以解决传统钢筋混凝土管道结构存在的管体笨重、造价高、易渗漏、易断裂、抗震性能差、使用寿命较短、生产难度大、生产周期长、施工难度大、后期维护成本高等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种管道建筑砌块及其施工方法，包括：
管体结构(1)，是构成建筑砌块的主体结构，分外层管体(111)与内层管体(112)或更多层管体；
筋板结构(2)，设置在管体结构(1)的外层管体(111)与内层管体(112)之间，或在更多层管体之间分别设置筋板结构(2)；
侧封结构(3)，设置在管体结构(1)的两端；
连接结构(4)，设置在建筑砌块之间的连接处。
进一步地，所述管体结构(1)包含外层管体(111)和内层管体(112)或多层管体，每层管体的主体钢管(11)可根据使用要求选用波纹钢管或圆钢管，在主体钢管(11)的两端连接部位采用连接钢管(12)，在连接钢管(12)上设置多个连接圆孔(13)。
进一步地，所述筋板结构(2)设置在管体结构(1)的外层管体(111)和内层管体(112)之间，或在更多层管体之间分别设置筋板结构(2)；筋板结构(2)包含纵向筋板(21)和环向筋板(22)，环向筋板(22)焊接在纵向筋板(21)之间，并与主体钢管(11)焊接或螺丝连接；筋板结构(2)选用槽钢或工字钢或角钢或波纹钢板或钢管或其它型钢结构；筋板结构(2)的位置及数量依管体结构(1)的波峰波谷位置及砌块整体尺寸来设计，筋板的高度由建筑砌块的厚度来确定，筋板的长度略小于管体结构(1)的长度。
进一步地，所述侧封结构(3)设置在管道建筑砌块的两端，包含侧封U形连接板(31)以及分布在侧边之上的多个长椭圆连接孔(32)；侧封U形连接板(31)可选用U型钢或槽钢或钢板压延焊接弯曲制作，长椭圆连接孔(32)用来连接外层管体(111)和内层管体(112)。
进一步地，所述连接结构(4)设置在建筑砌块之间的接缝处，包含圆环连接板(41)、长椭圆连接孔(42)、密封胶垫(43)、连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)以及密封胶等；圆环连接板(41)可选用扁钢或钢板制作；密封胶垫(43)为密封胶板材料；圆环连接板(41)及密封胶垫(43)的环向尺寸与管体结构(1)的圆周周长保持配套一致，其宽度由相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)之间的距离来确定；连接板上有长椭圆连接孔(42)，与相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)位置保持配套一致。
进一步地，所述一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述管道建筑砌块的外形为圆环状金属结构，其每节管节的长度大于0.5米，管道内径大于0.5米，圆环厚度大于0.05米；其各金属构件材料的材质可选用普通碳素结构钢或合金钢或不锈钢；钢材表面防护形式可选用热镀锌或涂漆或涂层；未注明钢板的厚度按大于1mm，波纹钢板的波高大于10mm，波距大于20mm；未注明螺栓及配套螺丝孔尺寸以及其它未注明非主要尺寸由具体设计确定。
进一步地，所述一种管道建筑砌块及其施工方法，还包括一种管道建筑砌块的施工方法如下：
(1)将本发明提供的一种管道建筑砌块的第一管节放置就位，管节可通过砌块上的连接圆孔(13)与周边框架钢构进行连接固定；
(2)紧靠第一管节，放置第二管节，对接缝处的外层管体(111)和内层管体(112)分别进行连接，并采用连接结构(4)进行密封连接；在第一管节与第二管节的接缝处放置浸涂密封胶的密封胶垫(43)，之后放置圆环连接板(41)，并用连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)通过长椭圆连接孔(42)以及相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)进行连接；
(3)放置其它管道建筑砌块，并继续采用连接结构(4)进行连接，直至完成整体拼接施工。
本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种管道建筑砌块及其施工方法主要优势如下：
1、可预先将管道建筑砌块在工厂预制，并在施工现场进行组装，确保了建筑砌块的高质量生产与快速组装施工。
2、该建筑砌块的组件均为钢制结构，该结构重量轻、强度大，稳定性好，抗震级别高。
3、采用双层或多层管体结构(1)，并增加侧封结构(3)及连接结构(4)，可达到整体管道工程防渗漏，并提高整个建筑工程结构的保温性能、隔音性能及防潮性能等。
4、建筑砌块内部更方便布置多种管线，而且拆装维护更为方便。
5、若在夹层内添加特种材料，如夹层内还可填充水泥材料、保温材料、聚氨酯泡沫材料、防核辐射材料等，可提高工程建筑物的防盗性能、保温性能、防核辐射性能以及其它特殊性能。
6、现场施工简单快捷，不需要大的吊装工具。
7、适合圆形管体顶管施工以及盾构施工。
8、使用寿命可按超过100年设计，整体拆移方便，维护简单，材料可回收再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的组件示意图1。
图2为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的管体结构(1)的示意图2。
图3为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的管体结构(1)的A向结构示意图3。
图4为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的一种筋板结构(2)的示意图4。
图5为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的一种侧封结构(3)的示意图5。
图6为本发明实施例提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的一种连接结构(4)的连接部件示意图6。
其中，图中各附图标记：
1-管体结构；2-筋板结构；3-侧封结构；4-连接结构；11-主体钢管；12-连接钢管；13-连接圆孔；21-纵向筋板；22-环向筋板；31-侧封U形连接板；32-长椭圆连接孔；41-圆环连接板；42-长椭圆连接孔；43-密封胶垫；44-连接螺栓；45-连接垫片；46-连接螺母；111-外层管体；112-内层管体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，现对本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法进行说明。一种管道建筑砌块及其施工方法，包括管体结构(1)、筋板结构(2)、侧封结构(3)、连接结构(4)，其中管体结构(1)包含内外两层，管体结构(1)的两端连接有侧封结构(3)，由此共同组成一块建筑砌块；相邻两块建筑砌块之间采用连接结构(4)进行连接固定并密封。
请参阅图2及图3，现对本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的管体结构(1)进行说明。本实施例管体结构(1)包含了外层管体(111)和内层管体(112)双层波纹钢管结构，波纹钢管的波高为d，本实施例波纹钢管的波高大于10mm；波距为p，本实施例波纹钢管的波距大于20mm；R为曲率半径，可按设计要求选取；每层波纹钢管的结构包括主体钢管(11)、连接钢管(12)以及连接孔13；外层管体(111)和内层管体(112)之间靠纵向筋板(21)和环向筋板(22)进行连接和支撑。
请参阅图4，现对本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的筋板结构(2)进行说明。本实施例筋板结构(2)采用了纵横交错分布的槽钢结构，包含了七条由槽钢制作的纵向筋板(21)和四条由槽钢制作的环向筋板(22)，环向槽钢焊接在纵向槽钢之上，购成一个筋板结构(2)的整体结构。
请参阅图5，现对本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的侧封结构(3)进行说明。本实施例侧封U形连接板(31)采用槽钢弯曲制作，在槽钢的两个侧边加工长椭圆连接孔(32)，用来连接外层管体(111)和内层管体(112)。
请参阅图6，现对本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的连接结构(4)进行说明。严格地讲，它本身不属于单块建筑砌块的组成，但它是连接多块建筑砌块不可或缺的连接件，也是整个工程建筑密封防渗漏的关键部件之一。该连接结构(4)设置在相邻两块建筑砌块之间的接缝处，可用于建筑砌块结构的外环连接以及内环连接，主要连接部件包括圆环连接板(41)、长椭圆连接孔(42)、密封胶垫(43)、连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)以及密封胶等。圆环连接板(41)可选用扁钢或钢板制作；密封胶垫(43)可选用密封胶板材料；圆环连接板(41)及密封胶垫(43)的长度或直径依外层管体(111)和内层管体(112)的尺寸而定。
作为本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法，请一并参阅图1至图6，现对本实施例选用材料进行综合说明。本实施例为一圆环状金属建筑砌块，其每节管节的长度大于0.5米，管道内径大于0.5米，圆环厚度大于0.05米；其各金属构件材料的材质可选用普通碳素结构钢或合金钢或不锈钢；钢材表面防护形式可选用热镀锌或涂漆或涂层；未注明钢板的厚度按大于1mm，未注明螺栓及配套螺丝孔尺寸以及其它未注明非主要尺寸由具体设计确定。
作为本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法，请一并参阅图1至图6，现对本实施例所述管道建筑砌块的实施方法进行如下说明：
(1)本管道建筑砌块全部采用工厂预制方式；
(2)按规格要求购置钢板、槽钢及其他型钢、螺栓及橡胶密封垫等；
(3)制作管体结构(1)，包括外层管体(111)制作和内层管体(112)制作；本实施例主体钢管(11)采用波纹钢管，并与连接钢管(12)采用一体轧制制作，完成后在管体两端环钢管方向加工连接圆孔(13)。
(4)制作筋板结构(2)，本实施例选择七条槽钢作为横向筋板(21)，制作四条环形筋板(22)所需的拱形槽钢，并按设计尺寸将横向筋板(21)与环形筋板(22)进行焊接，形成筋板结构(2)整体结构。
(5)主体管节组装，将筋板结构(2)放置在内层管体(112)上并焊接，完成后放置外层管体(111)并实施焊接或螺栓连接。这里需要注意的是，为满足机械焊接工艺要求以及后续的防腐处理工艺要求(热镀锌、喷漆或涂料等)，筋板结构(2)应根据实际情况设置工艺孔。
(6)制作侧封结构(3)，本实施例侧封结构的侧封U形连接板(31)采用槽钢折弯制作，在槽钢的两个侧边加工长椭圆连接孔(32)，用来连接管体结构(1)。
(7)制作连接结构(4)，本实施例其主体圆环连接板(41)采用钢板卷制而成，并按要求在钢板上加工长椭圆连接孔(42)；密封胶垫(43)的制作只需在选用的橡胶板上加工同长椭圆连接孔(42)一致的连接孔即可；连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)可直接选用标准件。
(8)对全部钢结构件按要求进行防腐处理。可按设计要求选用热镀锌或涂漆或涂层；可整体实施或分部件实施。
由此完成一种管道建筑砌块在工厂的生产制作全过程，现对工程现场施工办法进行如下说明：
(9)将建筑砌块及其配件运抵施工现场；
(10)将本发明提供的一种管道建筑砌块第一管节安装就位。可通过砌块上的连接圆孔(13)与周边框架钢构进行连接固定。
(11)紧靠第一管节，放置第二管节，对接缝处的外层管体(111)和内层管体(112)分别进行连接；在第一管节与第二管节的接缝处放置浸涂密封胶的密封胶垫(43)，之后放置圆环连接板(41)，并用连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)通过长椭圆连接孔(42)以及相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)进行连接；
这里需要注意的是，螺丝连接的方式有多种方案，例如可提前将连接螺母(45)焊接在管体结构(1)上连接圆孔(13)的背面，对厚度大于5mm的钢板，也可对螺丝孔(13)直接实施套扣处理等，不管是采用哪种方案，以连接牢固、能达到密封效果为宜，这并非本专利重点，本专利不再赘述。
(12)放置其它管道建筑砌块，并继续采用连接结构(4)进行密封连接，直至完成管道整体施工。
本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明实施例一种管道建筑砌块及其施工方法主要优势如下：
1、可预先将管道建筑砌块在工厂预制，并在施工现场进行组装，确保了建筑砌块的高质量生产与快速组装施工。
2、该建筑砌块的组件均为钢制结构，该结构重量轻、强度大，稳定性好，抗震级别高。
3、采用双层或多层管体结构(1)，并增加侧封结构(3)及连接结构(4)，可达到整体管道工程防渗漏，并提高整个建筑工程结构的保温性能、隔音性能及防潮性能等。
4、建筑砌块内部更方便布置多种管线，而且拆装维护更为方便。
5、若在夹层内添加特种材料，如夹层内还可填充水泥材料、保温材料、聚氨酯泡沫材料、防核辐射材料等，可提高工程建筑物的防盗性能、保温性能、防核辐射性能以及其它特殊性能。
6、现场施工简单快捷，不需要大的吊装工具。
7、由于每节管节有槽钢结构、型钢筋板结构以及双层波纹钢管结构做支撑，适合顶管施工以及盾构施工。
8、使用寿命可按超过100年设计，整体拆移方便，维护简单，材料可回收再利用。
本发明提供的一种管道建筑砌块及其施工方法，是一种新型装配式工程建筑材料并配备了新的施工方法，基本解决了传统的钢筋混凝土管节存在的管体笨重、造价高、易渗漏、易断裂、抗震性能差、生产周期长、施工难度大、后期维护成本高、使用寿命较短等缺陷。该建筑砌块适合工厂专业化批量性生产，可广泛应用于管道、涵洞、桥隧、地铁及管廊等工程建设，并适合顶管工程或盾构工程，是传统钢筋混凝土预制管道的理想替代品。
需要理解的是，术语中包含有“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，包括：
管体结构(1)，是构成建筑砌块的主体结构，分外层管体(111)与内层管体(112)或更多层管体；
筋板结构(2)，设置在管体结构(1)的外层管体(111)与内层管体(112)之间，或在更多层管体之间分别设置筋板结构(2)；
侧封结构(3)，设置在管体结构(1)的两端；
连接结构(4)，设置在建筑砌块之间的连接处。
2.如权利要求1所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述管体结构(1)包含外层管体(111)和内层管体(112)或多层管体，每层管体的主体钢管(11)可根据使用要求选用波纹钢管或圆钢管，在主体钢管(11)的两端连接部位采用连接钢管(12)，在连接钢管(12)上设置多个连接圆孔(13)。
3.如权利要求1所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述筋板结构(2)设置在管体结构(1)的外层管体(111)和内层管体(112)之间，或在更多层管体之间分别设置筋板结构(2)；筋板结构(2)包含纵向筋板(21)和环向筋板(22)，环向筋板(22)焊接在纵向筋板(21)之间，并与主体钢管(11)焊接或螺丝连接；筋板结构(2)选用槽钢或工字钢或角钢或波纹钢板或钢管或其它型钢结构；筋板结构(2)的位置及数量依管体结构(1)的波峰波谷位置及砌块整体尺寸来设计，筋板的高度由建筑砌块的厚度来确定，筋板的长度略小于管体结构(1)的长度。
4.如权利要求1所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述侧封结构(3)设置在管道建筑砌块的两端，包含侧封U形连接板(31)以及分布在侧边之上的多个长椭圆连接孔(32)；侧封U形连接板(31)可选用U型钢或槽钢或钢板压延焊接弯曲制作，长椭圆连接孔(32)用来连接外层管体(111)和内层管体(112)。
5.如权利要求1所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述连接结构(4)设置在建筑砌块之间的接缝处，包含圆环连接板(41)、长椭圆连接孔(42)、密封胶垫(43)、连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)以及密封胶等；圆环连接板(41)可选用扁钢或钢板制作；密封胶垫(43)为橡胶板材料；圆环连接板(41)及密封胶垫(43)的环向尺寸与管体结构(1)的圆周周长保持配套一致，其宽度由相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)之间的距离来确定；连接板上有长椭圆连接孔(42)，与相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)位置保持配套一致。
6.如权利要求1所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，所述管道建筑砌块的外形为圆环状金属结构，其每节管节的长度大于0.5米，管道内径大于0.5米，圆环厚度大于0.05米；其各金属构件材料的材质可选用普通碳素结构钢或合金钢或不锈钢；钢材表面防护形式可选用热镀锌或涂漆或涂层；未注明钢板的厚度按大于1mm，波纹钢板的波高大于10mm，波距大于20mm；未注明螺栓及配套螺丝孔尺寸以及其它未注明非主要尺寸由具体设计确定。
7.如权利要求1至6所述的一种管道建筑砌块及其施工方法，其特征在于，还包括一种管道建筑砌块的施工方法如下：
(1)将本发明提供的一种管道建筑砌块的第一管节放置就位，管节可通过砌块上的连接圆孔(13)与周边框架钢构进行连接固定；
(2)紧靠第一管节，放置第二管节，对接缝处的外层管体(111)和内层管体(112)分别进行连接，并采用连接结构(4)进行密封连接；在第一管节与第二管节的接缝处放置浸涂密封胶的密封胶垫(43)，之后放置圆环连接板(41)，并用连接螺栓(44)、连接垫片(45)、连接螺母(46)通过长椭圆连接孔(42)以及相邻管体结构(1)上的连接圆孔(13)进行连接；
(3)放置其它管道建筑砌块，并继续采用连接结构(4)进行连接，直至完成整体拼接施工。
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