一种设有阻水环的地埋高压钢管的制作方法

本实用新型涉及一种用于高头水电站的地埋高压钢管，尤其涉及一种设有阻水环的地埋高压钢管。

背景技术：

高水头水电站地下输水系统在地质条件不允许使用混凝土衬砌隧洞的情况下，必须采用地埋高压钢管输水。

高压钢管的特点是抵抗内水压力的能力比较强，但是由于钢管管壁较管道长度而言属于细长薄壁结构，钢管抵抗外水压力的能力相对较弱。地埋钢管通常处于外水压力之下，在外水压力较大时，高压钢管的稳定性会受到威胁，特别是在混凝土衬砌隧洞和高压钢管连接的部位，尤为严重。为此实际工程中需要对地下埋置的钢管采取挡水和外排水的方式解除外水压力。

以往，在隧洞混凝土衬砌段与钢管连接段的结构，包括混凝土衬砌段及伸入混凝土衬砌段内的钢管，所述混凝土衬砌段内分别有内侧纵向钢筋和外侧纵向钢筋，所述钢管外侧分别设置有锚筋环和加劲环，所述钢管上游混凝土衬砌段设置有环向钢筋，所述混凝土衬砌段与钢管交接的范围内布置有阻水环，所述混凝土衬砌段末端设置铜片止水，所述外侧纵向钢筋延长至混凝土衬砌段末端，内侧纵向钢筋截至到锚筋环处，并且在内侧纵向钢筋与锚筋环接触部位进行焊接。这种方案能够使混凝土衬砌隧洞与高压钢管连接成一个整体性较好的结构，避免因结构分离导致的渗水，但是此种结构比较复杂、成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低的可用于防止混凝土衬砌隧洞和高压钢管接合部渗水的设有阻水环的地埋高压钢管。

为实现上述目的，本实用新型是由以下具体手段所达成：

一种设有阻水环的地埋高压钢管，埋设于隧洞中，其中，包括多个阻水环和高压钢管，多个所述阻水环沿高压钢管轴向间隔地固设于所述高压钢管外壁，各所述阻水环固设于所述高压钢管圆周壁上，所述阻水环的内缘与所述高压钢管固定连接，所述阻水环的外缘的形状与所述隧洞内壁相配合。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环是由多块阻水片拼接而成，各所述阻水片首尾相接形成环形结构，所述阻水环内缘与所述高压钢管固定连接，所述阻水环外缘与所述隧洞的内壁相配合。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环的外缘为圆形。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环内缘与所述高压钢管圆周壁通过塞焊、摩擦搅拌焊或者等离子焊连接。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水片为钢片。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环的数量大于或等于三个。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环的外缘为椭圆形，各所述椭圆形阻水环中的所述阻水片在所述高压钢管的横截面上的投影相交错。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环的外缘为多边形，各所述多边形阻水环中的所述阻水片在所述高压钢管的横截面上的投影相交错。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，所述阻水环垂直固设于所述高压钢管的圆周壁上。

如上所述的设有阻水环的地埋高压钢管，其中，多个所述阻水环之间灌满混凝土浆液。

本实用新型的设有阻水环的地埋高压钢管，通过在地埋高压钢管上设置多个阻水环，可以阻挡外水的渗透，延长渗水渗径，降低钢管的外水压力，从而实现保护高压钢管稳定运行的效果。该设计方案结构简单，成本低，但效果显著。

附图说明

以下附图仅旨在对于本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1为本实用新型的圆形阻水环实际工作状态的轴向剖视图；

图2为本实用新型的圆形阻水环实施例的径向剖视图；

图3为本实用新型的圆形阻水环的阻水片示意图；

图4为本实用新型的椭圆形阻水环实施例的径向剖视图；

图5为本实用新型的椭圆形阻水环交错组装状态的轴侧图；

图6为本实用新型的八边形阻水环实施例的径向剖视图；

图7为本实用新型的八边形阻水环交错组装状态的轴侧图；

图8为本实用新型的六边形阻水环实施例的径向剖视图；

图9为本实用新型的五边形阻水环实施例的径向剖视图。

附图标记说明：1、隧洞；2、圆形阻水环；21、阻水片；211、阻水片侧边缘；212、阻水片外边缘；213、阻水片内边缘；3、固定连接；4、混凝土衬砌隧洞；5、高压钢管；6、椭圆形阻水环；61、第一椭圆阻水片；62、第二椭圆阻水片；63、第三椭圆阻水片；7、八边形阻水环；71、第一八边形阻水片；72、第二八边形阻水片；73第三八边形阻水片；8、六边形阻水环；9、五边形阻水环；10、混凝土浆液。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚完整的理解，现结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，所描述的实施方式仅是本实用新型的部分优选实施例，而非全部实施例。

首先计算地埋高压钢管的厚度，核算钢管承受外水压力的允许值，其次确定钢管的工作环境和地下水位的高程，确定外水压力是否对高压钢管稳定运行存在威胁。高压钢管是一种能够承受一定外部或内部压力，具有良好的综合力学性能的用于输送液体或气体的管道。当外水压力较高时，需要进行外水排除，此时可以实施本技术方案。如图1所示，在混凝土衬砌隧洞4和高压钢管5接合的部位安装三套圆形阻水环2，圆形阻水环2的外缘与隧洞1的洞壁相接合，圆形的阻水环2的内缘与高压钢管5通过塞焊、摩擦搅拌焊或者等离子焊等方式连接。这些固定连接方式强度高，耐腐蚀性好，能够较好的实现阻水功能。另外，各个阻水环之间可以灌满混凝土浆液10，待混凝土浆液10凝固之后，既可以增加高压钢管的强度，又可以起到防渗作用。

如图2和图3所示，在实施本技术方案时，应该在高压钢管5安装就位后，选择扇环形的不锈钢钢片做为阻水片21，阻水片内边缘213通过塞焊、摩擦搅拌焊或者等离子焊连接到高压钢管的圆周壁上，数个阻水片侧边缘211首尾依次相接固设在一起成为环形，包裹住高压钢管5，阻水片外边缘212与隧洞1的洞壁相接合。各个阻水环之间灌满混凝土浆液10，待混凝土凝固之后，既可以增加高压钢管的强度，又可以起到防渗作用，这种安装方式简单灵活，适应性强。

扇环形阻水片21厚度大于等于3cm，其扇环大圆半径和小圆半径之差大于等于30cm，阻水环2设置的数量应视地下水位的高低情况而定，一般大于或等于三个。多套圆形阻水环2间隔的设置于高压钢管5的圆周壁上，并且多套圆形阻水环2可以同时起到阻水的作用，形成共同防止外水侵入的保护体系，当其中一套圆形阻水环2失效时，其他圆形阻水环2依然可以起作用，保证高压钢管5的安全运行。

如图4-图9所示，在本实用新型另外的较佳实施例中，阻水环的内缘与高压钢管5的圆周壁通过塞焊、摩擦搅拌焊或者等离子焊固定连接，其外缘根据隧洞1内壁的形状不同，还可以是椭圆形、五边形、六边形或者八边形等。除了以上形状以外，阻水环的外缘还可以是与隧洞1的洞壁相配合的任何形状。

如图4和图5中所示，椭圆形阻水环6的外缘是椭圆形的，其适用于隧洞1的内壁为椭圆形的情况。在本实施例中，多个椭圆形阻水环6间隔地垂直固设于高压钢管5的圆周壁，并且各椭圆形阻水环6中的椭圆形阻水片在高压钢管5的横截面上的投影相交错。例如，多个椭圆形阻水环6的相应的椭圆形阻水片，包括第一椭圆阻水片61、第二椭圆阻水片62和第三椭圆阻水片63，在高压钢管5的横截面上的投影都不重合，各椭圆形阻水环6的长半轴相对水平方向的角度也都不相同，这样的设置使得当某一套椭圆形阻水环6在某个部位失效时，另外的椭圆形阻水6环依然可以起作用，如此，可以使多个阻水环相互之间实现互补，较好地实现阻水的功能。

如图6和图7所示，八边形阻水环7的外边缘为八边形，其适用于隧洞1的内缘为八边形的情况。在本实施例中，多个八边形阻水环7间隔地垂直固设于高压钢管5的圆周壁，并且各多边形阻水环7中的多边形阻水片在高压钢管5的横截面上的投影相交错。例如，多个八边形阻水环7中相应的八边形阻水片，包括第一八边形阻水片71、第二八边形阻水片72和第三八边形阻水片73，在高压钢管5的横截面上的投影相互之间都不重合，这样的设置使得当某一套八边形阻水环7在某个部位失效时，另外的八边形阻水环7依然可以起作用，如此，可以使多个阻水环相互之间实现互补，较好的实现阻水的功能。

图8和图9为六边形阻水环8和五边形阻水环9实施例的径向截面图，具体实施方式和上述八边形的实施方式相同，在此不再赘述。

本实用新型的设有阻水环的地埋高压钢管，提供了圆形阻水环、椭圆形阻水环和几种多边形阻水环的实施例，可以适用于不同的隧洞形状。当外部水压较高时，多个阻水环同时起作用，对混凝土衬砌隧洞和高压钢管的结合部起到保护作用。多个阻水环通过塞焊、摩擦搅拌焊或者等离子焊固设于高压钢管的圆周壁，多个阻水环中的阻水片在所述高压钢管的横截面上的投影相交错。多个阻水环可以同时实现阻水功能，并且当其中某个阻水环失效时，其他阻水环依然可以起作用。另外，这几种实施例中都可以在各个阻水环之间灌满混凝土浆液，待混凝土浆液凝固之后，既可以增加高压钢管的强度，又可以起到防渗作用，本实用新型结构简单，安装方便，适应性强，成本低廉。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化、修改和改进等，均属于本实用新型保护的范围。