CN204403607U - 一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，属于管道领域，包括钢筒，钢筒内侧和外侧分别设置有内混凝土层以及外混凝土层，外混凝土层外螺旋绕设有预应力钢丝。预应力钢丝外侧设置有外保护层，外保护层为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层。本实用新型提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管大大增强了外保护层的密实性、强度及吸水率；大大提高了保护层外观质量及保护层的轴向受力，从而提高管材轴向顶力，延长管材一次顶进距离，提高了抗腐蚀能力。

Description

一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管

技术领域

本实用新型涉及管道领域，具体而言，涉及一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)，是国内外在高工压、深覆土的条件主要的输水管道之一。目前PCCP的施工方法是采取开挖沟槽后铺设管道的方式，但是在穿越道路、河流、铁路、城区建筑物时，因其工作面宽度要求比较大，且会对施工周围造成一定的破坏，在一些城市供水工程中会受到很大阻碍。采用预应力钢筒混凝土顶管进行顶进施工，可取代通常过路时采用的钢管或钢管加混凝土套管的费时费力的线路施工方法。

但是现有的预应力钢筒混凝土顶管的保护层采用钢筋或钢丝网加强的混凝土，抗腐蚀能力较差，在使用中容易发生混凝土中的钢筋或钢丝网的锈蚀，从而减少了管道的使用寿命，并且这种预应力钢筒混凝土顶管的保护层能够承受的轴向受力小，管材一次顶进距离小。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，旨在改善现有的预应力钢筒混凝土顶管的保护层抗腐蚀能力较差，使用寿命较短，能够承受的轴向受力小，管材一次顶进距离小的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，包括钢筒；

所述钢筒内侧和外侧分别设置有内混凝土层以及外混凝土层，所述外混凝土层外螺旋绕设有预应力钢丝；

所述预应力钢丝外侧设置有外保护层，所述外保护层为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层。

进一步地，所述钢筒包括筒体以及可相互配合承口环和插口环；

所述承口环和所述插口环分别设置于所述筒体的两端，所述预应力钢丝的两端分别锚固于所述承口环和所述插口环上。

通过设置所述承口环和所述插口环，在将相邻两个所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管进行连接时，所述承口环与相邻的所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的所述插口环配合，提高了安装所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的工作效率，减少了安装成本，并且能够使所述预应力钢丝固定，提高了所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的抗压能力。

进一步地，所述插口环的外表面设置有凹槽；

所述凹槽内设置有用于将所述承口环和所述插口环的连接处密封的双胶圈。

通过设置所述凹槽，并且在所述凹槽内设置所述双胶圈，使所述插口环***相邻的所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的承口环时，具有弹性的所述双胶圈能够将相互配合的所述插口环与所述承口环之间的缝隙密封，提高了两管之间的密封性能。

进一步地，所述凹槽为两个，所述插口环在两个所述凹槽之间的位置开设有打压孔。

通过设置所述打压孔，能够对管道接口密封性进行检查，及时确认安装质量。

进一步地，所述凹槽至少为两个；

相邻的两个凹槽相互平行设置，每个所述凹槽内均设置有双胶圈。

通过设置至少两个所述凹槽，进一步提高了两管之间的密封性能。

进一步地，所述插口环上开设有注浆孔；

所述内混凝土层在对应于所述注浆孔的位置设置有注浆管，所述外混凝土层在靠近所述插口环的端面设置有注浆通道，所述注浆孔与所述注浆通道连通。

通过设置所述注浆孔，能够对管道进行注浆，以固定管道和对承口环及插口环起防腐作用。

进一步地，所述外保护层的两端分别设置有加强钢环。通过设置所述加强钢环，增大了所述外保护层的轴向顶力，在顶进施工中，延长管材一次顶进距离。

进一步地，还包括导电钢带和阴极保护***；

所述导电钢带设置于所述钢筒与所述预应力钢丝之间，所述导电钢带与所述阴极保护***电连接。

通过设置所述导电钢带和所述阴极保护***，使所述导电钢带和所述阴极保护***形成回路，由于所述导电钢带设置于所述钢筒上，在输送液体时，所述钢筒处于阴极，从而阻断了所述钢筒的腐蚀，延长了所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的使用寿命。

进一步地，所述导电钢带为两条；

两条所述导电钢带对称地设置于所述钢筒上，两条所述导电钢带分别与所述阴极保护***电连接。

由于所述带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的直径较大，通过设置两条所述导电钢带，能够提高所述阴极保护***的抗腐蚀能力。

进一步地，还包括环氧保护层，所述环氧保护层设置于所述内混凝土层的内壁。

通过在所述内混凝土层的内壁设置所述环氧保护层，能够有效地防止所述内混凝土层中的物质溶入水中，防止了所述内混凝土层被侵蚀，提高了输水的安全性。

本实用新型提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的有益效果是：由于外保护层为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层，大大增强了外保护层的密实性、强度及吸水率；大大提高了保护层外观质量及保护层的轴向受力，从而提高管材轴向顶力，延长管材一次顶进距离，达到一次长距离顶进的目的；同时提高了带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的抗腐蚀能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管在图2中沿A-A线的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管在a处的局部放大图；

图5为本实用新型实施例2提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管在b处的局部放大图；

图6为本实用新型实施例3提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的结构示意图；

图7为本实用新型实施例4提供的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的结构示意图。

附图标记汇总：

钢筒101；内混凝土层102；外混凝土层103；预应力钢丝104；外保护层105；承口环106；插口环107；凹槽108；打压孔109；注浆孔110；注浆管111；加强钢环112；导电钢带113；环氧保护层114。

具体实施方式

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)，是国内外在高工压、深覆土的条件主要的输水管道之一。目前PCCP的施工方法是采取开挖沟槽后铺设管道的方式，但是在穿越道路、河流、铁路、城区建筑物时，因其工作面宽度要求比较大，且会对施工周围造成一定的破坏，在一些城市供水工程中会受到很大阻碍。采用预应力钢筒混凝土顶管进行顶进施工，可取代通常过路时采用的钢管或钢管加混凝土套管的费时费力的线路施工方法。

本实用新型发明人在研究中发现，现有的预应力钢筒混凝土顶管的保护层采用钢筋或钢丝网加强的混凝土，抗腐蚀能力较差，在使用中容易发生混凝土中的钢筋或钢丝网的锈蚀，从而减少了管道的使用寿命，并且这种预应力钢筒混凝土顶管的保护层能够承受的轴向受力小，管材一次顶进距离小。

鉴于此，本实用新型发明人设计了一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，在其预应力钢丝104外侧设置外保护层105，外保护层105为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层，大大增强了外保护层105的密实性、强度及吸水率；大大提高了保护层外观质量及保护层的轴向受力，从而提高管材轴向顶力，延长管材一次顶进距离，达到一次长距离顶进的目的；同时提高了带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管的抗腐蚀能力。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型实施例1提供了一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管(以下简称JPCCP)，图1为本实用新型实施例1提供的JPCCP的结构示意图；请参阅图1，该JPCCP包括钢筒101，钢筒101内侧和外侧分别设置有内混凝土层102以及外混凝土层103，本实施例中，内混凝土层102固定连接在钢筒101的内表面，外混凝土层103固定连接在钢筒101的外表面。

外混凝土层103外螺旋绕设有预应力钢丝104。预应力钢丝104外侧设置有外保护层105，外保护层105为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层。

由于预应力钢丝104相邻两匝之间间距的不同，外保护层105会出现直接覆于预应力钢丝104或者直接覆于预应力钢丝104和外混凝土层103外，应当理解，预应力钢丝104外侧设置有外保护层105，并不限定外保护层105直接包覆的位置，只需设置于预应力钢丝104外侧起到保护作用即可。

聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维，被称为混凝土的“次要加强筋”，经特殊的表面处理技术，确保了纤维在混凝土中具有极佳的分散性及与水泥机体的握裹力。本实施例中的聚丙烯纤维加强细石混凝土层是在细石混凝土层中掺入聚丙烯纤维而形成的层状结构。在构造上，聚丙烯纤维加强细石混凝土层的结构更加密实；在性能上，聚丙烯纤维加强细石混凝土层大大提高混凝土的抗渗性能，显著提高混凝土的抗冲击性能和耐磨性能，提高混凝土制品的质量，有效保持制品边、角、表面的完整性，使制品内的钢筋不受腐蚀。

聚乙烯醇纤维是以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维，具有很好的机械性能，其强度高、模量高、伸度低，并且耐腐蚀性好。本实施例中的聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层是在细石混凝土层中掺入聚乙烯醇纤维而形成的层状结构。在构造上，聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层的结构更加密实；在性能上，聚丙烯纤维加强细石混凝土层强度和吸水率好，抗腐蚀能力大大提高。

钢纤维加强细石混凝土层即在细石混凝土层中掺入钢纤维而形成的层状结构。钢丝网加强细石混凝土层即在细石混凝土层中加入钢丝网而形成层状结构。钢纤维加强细石混凝土层和钢丝网加强细石混凝土层均能够使JPCCP抗腐蚀能力大大提高。

当然，本实施例中细石混凝土层中也可以掺入其他加强纤维，从而形成加强纤维细石混凝土层，提高外保护层105的强度和抗腐蚀能力。

本实用新型提供的JPCCP由于外保护层105为聚丙烯纤维加强细石混凝土层聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层，大大增强了外保护层105的密实性、强度及吸水率；大大提高了保护层外观质量及保护层的轴向受力，从而提高管材轴向顶力，延长管材一次顶进距离，达到一次长距离顶进的目的；同时提高了JPCCP的抗腐蚀能力。

实施例2

图2为本实用新型实施例2提供的JPCCP的结构示意图；图3为本实用新型实施例2提供的JPCCP在图2中沿A-A线的剖视结构示意图；图4为本实用新型实施例2提供的JPCCP在a处的局部放大图；请参阅图2～图4，本实用新型实施例2提供了一种JPCCP，该JPCCP包含实施例1提供的JPCCP的全部技术特征，并且实施例2提供的JPCCP还包括以下技术特征：

请参阅图2，钢筒101包括筒体以及可相互配合承口环106和插口环107。承口环106和插口环107分别设置于筒体的两端，预应力钢丝104的两端分别锚固于承口环106和插口环107上。

通过设置承口环106和插口环107，在将相邻两个JPCCP进行连接时，承口环106与相邻的JPCCP的插口环107配合，提高了安装JPCCP的工作效率，减少了安装成本，并且能够使预应力钢丝104固定，提高了JPCCP的抗压能力。

请参阅图2，插口环107的外表面设置有凹槽108。凹槽108内设置有用于将承口环106和插口环107的连接处密封的双胶圈。

通过设置凹槽108，并且在凹槽108内设置双胶圈，使其中一个JPCCP的插口环107***相邻的JPCCP的承口环106时，具有弹性的双胶圈能够将相互配合的插口环107与承口环106之间的缝隙密封，提高了两管之间的密封性能。

凹槽108至少为两个。相邻的两个凹槽108相互平行设置，每个凹槽108内均设置有双胶圈。通过设置至少两个凹槽108，进一步提高了两管之间的密封性能。

图5为本实用新型实施例2提供的JPCCP在b处的局部放大图；请参阅图2和图5，本实施例中，凹槽108为两个，插口环107在两个凹槽108之间的位置开设有打压孔109。通过设置打压孔109，能够对管道接口密封性进行检查，及时确认安装质量。

请参阅图2和图5，插口环107上开设有注浆孔110。内混凝土层102在对应于注浆孔110的位置设置有注浆管111，外混凝土层103在靠近插口环107的端面设置有注浆通道，注浆孔110与注浆通道连通。通过设置注浆孔110，能够对管道进行注浆，以固定管道和对承口环106及插口环107起防腐作用。

请参阅图2，外保护层105的两端分别设置有加强钢环112。通过设置加强钢环112，增大了外保护层105的轴向顶力，在顶进施工中，延长管材一次顶进距离。

本实施例提供的JPCCP的制备工艺如下：

第一步，承口环106和插口环107制作：由符合要求的钢板，按工艺制作要求焊接成圆环，并用胀圆机扩涨到所需设计尺寸，然后在插口环107按照设计的位置预留打压孔109和注浆孔110，要求对口焊缝及周围的焊渣必须清除干净并磨平。

第二步，钢筒101制作：筒体由符合设计要求的钢板卷制焊接而成。制作好的钢筒101必须逐个经过水压试验，水压试验合格后方可进入下一道工序。

第三步，内混凝土层102和外混凝土层103制作：将水压检验合格的钢筒101装入钢模中，然后在承、插口处预设好加强钢环112，钢模螺栓必须配备齐全，然后按照设计的配比立式成型钢筒101内、外侧混凝土。

第四步，蒸汽养护：将内壁砂浆成型好的管芯(钢筒101、内混凝土层102以及外混凝土层103形成管芯)联同模具一起吊往蒸养坑进行蒸汽养护，养护温度以不大于20℃/h的速度均匀升温，最高温度不大于60℃。恒温温度保持在55℃～60℃，养护时间不得少于12小时。

第五步，养护结束后，吊出管芯，待冷却后将管芯从模具中拆除出来，并进行洒水养护3-4天。

第六步，缠绕预应力钢丝104：将检验合格的管芯缠绕预应力钢丝104，缠绕时应确保预应力钢丝104应力符合设计要求。

第七步，外保护层105制作：将缠丝检测合格的的管芯装入钢模中，钢模螺栓必须配备齐全，钢模组装好后浇筑专门设计的聚丙烯纤维加强细石混凝土、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土、钢纤维加强细石混凝土或钢丝网加强细石混凝土，进而形成聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层的外保护层105，要求外保护层105表面应平整、美观。

第八步，外保护层105养护：当室外温度低于10℃时，采用蒸汽养护；当室外温度高于10℃时，采用蒸汽养护或自然养护。采用蒸汽养护时应注意升温以每小时不大于20℃速度升至40℃～45℃，最少养护时间为10小时(包括升温期)。

第九步，检验出厂。

实施例3

图6为本实用新型实施例3提供的JPCCP的结构示意图；请参阅图6，本实用新型实施例3提供了一种JPCCP，该JPCCP与实施例2提供的JPCCP的区别仅在于：

本实施例提供的JPCCP还包括导电钢带113和阴极保护***。导电钢带113设置于钢筒101与预应力钢丝104之间，导电钢带113与阴极保护***电连接。

本实施例中的阴极保护***为现有的电气***，通过外加电阻止腐蚀。

通过设置导电钢带113和阴极保护***，使导电钢带113和阴极保护***形成回路，由于导电钢带113设置于钢筒101上，在输送液体时，钢筒101处于阴极，从而阻断了钢筒101的腐蚀，延长了JPCCP的使用寿命。

导电钢带113为两条。两条导电钢带113对称地设置于钢筒101上，两条导电钢带113分别与阴极保护***电连接。

由于JPCCP的直径较大，通过设置两条导电钢带113，能够提高阴极保护***的抗腐蚀能力。

实施例4

图7为本实用新型实施例4提供的JPCCP的结构示意图；请参阅图7，本实用新型实施例4提供了一种JPCCP，该JPCCP与实施例2提供的JPCCP的区别仅在于：

本实施例提供的JPCCP还包括环氧保护层114，环氧保护层114设置于内混凝土层102的内壁。

通过在内混凝土层102的内壁设置环氧保护层114，能够有效地防止内混凝土层102中的物质溶入水中，防止了内混凝土层102被侵蚀，提高了输水的安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，包括钢筒；

所述钢筒内侧和外侧分别设置有内混凝土层以及外混凝土层，所述外混凝土层外螺旋绕设有预应力钢丝；

所述预应力钢丝外侧设置有外保护层，所述外保护层为聚丙烯纤维加强细石混凝土层、聚乙烯醇纤维加强细石混凝土层、钢纤维加强细石混凝土层或钢丝网加强细石混凝土层。

2.根据权利要求1所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述钢筒包括筒体以及可相互配合承口环和插口环；

所述承口环和所述插口环分别设置于所述筒体的两端，所述预应力钢丝的两端分别锚固于所述承口环和所述插口环上。

3.根据权利要求2所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述插口环的外表面设置有凹槽；

所述凹槽内设置有用于将所述承口环和所述插口环的连接处密封的双胶圈。

4.根据权利要求3所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述凹槽为两个，所述插口环在两个所述凹槽之间的位置开设有打压孔。

5.根据权利要求3所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述凹槽至少为两个；

相邻的两个凹槽相互平行设置，每个所述凹槽内均设置有双胶圈。

6.根据权利要求2所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述插口环上开设有注浆孔；

所述内混凝土层在对应于所述注浆孔的位置设置有注浆管，所述外混凝土层在靠近所述插口环的端面设置有注浆通道，所述注浆孔与所述注浆通道连通。

7.根据权利要求1所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述外保护层的两端分别设置有加强钢环。

8.根据权利要求1所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，还包括导电钢带和阴极保护***；

所述导电钢带设置于所述钢筒与所述预应力钢丝之间，所述导电钢带与所述阴极保护***电连接。

9.根据权利要求8所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，所述导电钢带为两条；

两条所述导电钢带对称地设置于所述钢筒上，两条所述导电钢带分别与所述阴极保护***电连接。

10.根据权利要求1所述的带有细石混凝土保护层的预应力钢筒混凝土顶管，其特征在于，还包括环氧保护层，所述环氧保护层设置于所述内混凝土层的内壁。