专利名称：一种顶管阴极保护埋设装置及其埋设方法
技术领域：
本发明属于金属管道阴极保护和顶管施工领域，具体涉及一种在顶管施工时，金 属管道阴极保护装置的埋设装置及其埋设方法。
背景技术：
顶管施工技术是一种较好保护环境的敷设地下管线的非开挖技术。它在不扰动或 轻微扰动管外土层结构的条件下，借助于主顶油泵等顶进设备的推力，将工具管或掘进机 从工作井穿过沿线土层进入接收井。因此，顶管管道一般敷设较深，地面以下5m 20m，有 的往往穿越江河湖海，而这些管道一般又比较重要，使用寿命要求长，要求对这些金属管道 进行阴极保护。阴极保护是使金属表面成为电化学电池的阴极而达到其腐蚀速率较少的一项技 术。主要有牺牲阳极阴极和强制电流两种模式。牺牲阳极阴极保护系统是使电位较负的金 属通过电缆和被保护管道相连，并同置于土壤当中，形成腐蚀电池，通过土壤向电位较正的 被保护管线提供阴极电流，并使其阴极化，实现阴极保护，在这一过程中阳极材料不断被氧 化消耗，这就是牺牲阳极。外加电流阴极保护系统是直流电源的负极用电缆与被保护管线 接通，正极与辅助阳极接通，辅助阳极与它周围的土壤接触，便形成一个回路。直流电源向 被保护的管道输送阴极电流，使之阴极化并达到一定的保护电位，从而达到阴极保护的目 的。无论是牺牲阳极或外加电流阴极保护系统，均需实现电缆和被保护管道的连接， 而且在牺牲阳极系统中，阳极块还需定期更换，以提供持续的阴极保护电流。在开挖埋管 中，电缆一般在开槽时与管道的外壁焊接并埋设阳极块，施工较为方便。而顶管施工时，管 道敷设较深，通过在地表开挖，在管道外侧连接电缆往往较为困难，投资很高，在穿越江河 和海湾时，甚至是完全不可能的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种顶管阴极保护埋设装置，可解决顶管施工时，包括穿 越江河湖海时，金属管道阴极保护装置敷设和更换困难的问题。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种顶管阴极保护埋设装置，其特征在 于在被保护管道预留孔洞，孔洞内安装预留不锈钢短管，预留短管内再穿电缆不锈钢套管， 该电缆不锈钢套管从被保护管道内部向管道外侧垂直顶出，电缆设置在不锈钢套管内，电 缆的一端与阳极块连接，电缆另一端与被保护管道内壁连接。预留短管与被保护管路预留 孔洞之间螺纹连接，电缆不锈钢套管之间也为螺纹连接。本发明的另一目的在于提供一种顶管阴极保护埋设方法，可解决顶管施工时，包 括穿越江河湖海时，金属管道阴极保护装置敷设和更换困难的问题。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种顶管阴极保护埋设方法，其特征在 于在被保护管路预留孔洞，在被保护管道内部采取垂直顶管法将阳极块或电缆套管顶出被保护管道。根据本发明的一个实施例，该方法包括以下步骤:A、被保护管路预留孔洞，孔洞 内装有预留不锈钢短管，管道外侧用管堵封堵；B、被保护管道顶进完成后，凿除预留短管管 堵；C、从被保护管道内部向管道外侧缓慢顶出电缆不锈钢套管，顶至接近阳极块埋设标高 为止，套管分段顶出，采用螺纹连接，在顶至最后一段时在不锈钢预留短管口嵌入碗形橡胶 止水圈，与电缆不锈钢套管形成密封；D、将电缆从地面开挖的沟槽内沿不锈钢套管穿至被 保护管道内，并在套管两端填嵌环氧树脂密封，最后两端盖上不锈钢管堵防水。根据本发 明的另一实施例，该方法包括以下步骤:A、被保护管路预留孔洞，由于预留孔洞需顶出阳极 块，要求尺寸相对较大，金属管道预留孔洞周围需进行补强。孔洞内装有不锈钢预留短管， 管道外侧用管堵封堵；B、被保护管道顶进完成后，凿除预留短管管堵；C、阳极块底部连接 电缆，电缆穿入电缆不锈钢套管内，阳极块和电缆不锈钢套管连成一体由被保护管道向外 顶出，然后在不锈钢预留短管口嵌入橡胶止水圈，形成密封；D、在电缆套管下端填嵌环氧树 脂密封，且需采用金属管堵封堵。针对顶管管道敷设较深的特点，在金属管道顶进前预先计算好电缆连接或阳极块 的敷设位置，并在被保护管道上预留孔洞。顶管施工完成后，在被保护管道内部采取垂直顶 管法将阳极块或电缆套管顶出被保护管道，并做好密封和防腐措施。本发明是针对金属管 道顶管时，无法埋设阳极块和连接电缆而开发的，具有构造简单，施工方便，成本低廉的特 点。可更好地维护顶管金属管道，延长其使用寿命。
图1为被保护管路预留孔的结构示意2为本发明一实施例的示意3为图2中碗形防水橡胶圈的结构示意4为被保护管道内电缆敷设详5为本发明另一实施例的示意图
具体实施例方式下面根据本发明的附图和具体实施例进行描述。图1为被保护管路预留孔的结构示意图。顶管施工前，根据阴极保护装置的设计， 在顶管金属管道10上预留孔洞，孔洞的大小根据阳极块或电缆套管的大小预留，孔洞内设 有预留短管1，并填嵌环氧树脂3密封，管道外侧用管堵2封堵预留短管1。预留孔如图1 所示。为不妨碍被保护管道顶进和管道的流体输送功能，预留短管1突出管道内外侧均不 宜过大。若预留孔较大，还需在孔周进行补强。图2为陆地顶管埋深方案。在该方案中，预留短管内设有电缆不锈钢套管，该电缆 不锈钢套管从被保护管道内部向管道外侧伸出至阳极块位置，电缆设置在不锈钢套管内， 电缆的一端与阳极块连接，电缆另一端位于被保护管道内，与管壁连接。预留短管与被保护 管路预留孔洞之间螺纹连接，电缆不锈钢套管之间也为螺纹连接。被保护管道顶进完成后， 凿除预留短管1的管堵2，并从被保护管道内部向管道外侧缓慢顶出电缆不锈钢套管4，顶 至接近阳极块埋设标高为止。套管分段顶出，采用螺纹连接，在顶至最后一段时在不锈钢短 管口嵌入碗形橡胶止水圈9，形成密封。将电缆5从地面开挖的沟槽内沿不锈钢套管4穿至被保护管道内，并在套管两端填嵌环氧树脂7密封，最后两端盖上管堵6和8防水。图3和 图4示出了电缆敷设即图2中A处和密封防水即图2中B处的放大图。电缆5与被保护管 道采用焊接14，并覆盖环氧树脂涂层13，涂层上再用自粘胶带12粘贴，在胶带12上再涂敷 水泥砂浆涂层15防腐。综上所述，在陆地上顶管时，阳极块可通过开挖埋设在较浅的地表 以下。通过电缆与被保护管线连接，阳极牺牲后，可再更换阳极块，而不用开挖至被保护管 道。11为防腐层。图5为顶管穿越江河或海湾时，阳极块埋设方案。顶管穿越江河湖海时，地面无法 开挖埋设阳极块，阳极块16也需从被保护管道内部往外顶出。因此，被保护管道顶进完成 后，凿除预留短管管堵；阳极块16底部连接电缆，电缆5穿入电缆不锈钢套管4内，阳极块 16和电缆不锈钢套管4连成一体由被保护管道10向外顶出，然后在电缆不锈钢短管4 口 嵌入橡胶止水圈，形成密封；由于预留孔洞要求尺寸相对较大，需要对被保护管路预留孔洞 周围预先进行补强16。且电缆套管亦需采用强度较大的管堵。阳极块及电缆的布置如图5 所示。阳极块和电缆套管连成一体由被保护管道向外顶出，顶出完成后再完成密封和防腐 工作。预留孔和电缆与被保护管线的连接参照图1和图4。在该实施例中，阳极块16的直 径一般在80 150mm。综上所述，本发明是针对金属管道顶管时，无法埋设阳极块和连接电缆而开发的， 具有构造简单，施工方便，成本低廉的特点。可更好地维护顶管金属管道，延长其使用寿命。
权利要求
1.一种顶管阴极保护埋设装置，其特征在于在被保护管道预留孔洞，孔洞内安装预留 不锈钢短管，预留短管内再穿电缆不锈钢套管，该电缆不锈钢套管从被保护管道内部向管 道外侧垂直顶出，电缆设置在不锈钢套管内，电缆的一端与阳极块连接，电缆另一端与被保 护管道内壁连接。
2.根据权利要求1所述的顶管阴极保护埋设装置，其特征在于预留短管与被保护管路 预留孔洞之间螺纹连接，电缆不锈钢套管之间也为螺纹连接。
3.一种顶管阴极保护埋设方法，其特征在于在被保护管路预留孔洞，在被保护管道内 部采取垂直顶管法将阳极块或电缆套管顶出被保护管道。
4.根据权利要求3所述的顶管阴极保护埋设方法，其特征在于该方法包括以下步骤 A、被保护管路预留孔洞，孔洞内装有预留不锈钢短管，管道外侧用管堵封堵；B、被保护管道 顶进完成后，凿除预留短管管堵；C、从被保护管道内部向管道外侧缓慢顶出电缆不锈钢套 管，顶至接近阳极块埋设标高为止，套管分段顶出，采用螺纹连接，在顶至最后一段时在不 锈钢预留短管口嵌入碗形橡胶止水圈，与电缆不锈钢套管形成密封；D、将电缆从地面开挖 的沟槽内沿不锈钢套管穿至被保护管道内，并在套管两端填嵌环氧树脂密封，最后两端盖 上不锈钢管堵防水。
5.根据权利要求3所述的顶管阴极保护埋设方法，其特征在于该方法包括以下步骤 A、被保护管路预留孔洞，由于预留孔洞需顶出阳极块，要求尺寸相对较大，金属管道预留孔 洞周围需进行补强，孔洞内装有不锈钢预留短管，管道外侧用管堵封堵；B、被保护管道顶进 完成后，凿除预留短管管堵；C、阳极块底部连接电缆，电缆穿入电缆不锈钢套管内，阳极块 和电缆不锈钢套管连成一体由被保护管道向外顶出，然后在不锈钢预留短管口嵌入橡胶止 水圈，形成密封；D、在电缆套管下端填嵌环氧树脂密封，且需采用金属管堵封堵。
全文摘要
本发明公开了一种顶管阴极保护埋设方法，其特征在于在被保护管路预留孔洞，从被保护管道内部采取垂直顶管法将阳极块或电缆套管顶出被保护管道。本发明可解决顶管施工时，包括穿越江河湖海时，金属管道阴极保护装置敷设和更换困难的问题。本发明是针对金属管道顶管时，无法埋设阳极块和连接电缆而开发的，具有构造简单，施工方便，成本低廉的特点。可更好地维护顶管金属管道，延长其使用寿命。
文档编号C23F13/02GK102072360SQ200910199310
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者樊华青, 许龙, 郑国兴, 钟俊彬 申请人:上海市政工程设计研究总院