专利名称：曲线钢顶管管节及顶进方法
技术领域：
本发明涉及曲线顶管技术在钢管上的应用，具体地说是通过本发明，使钢管在顶 进时为柔性连接，进行曲线顶管，顶进完成后，通过少量切割和焊接，转变为刚性连接，发挥 钢管性能的一种特殊的管节型式和施工方法。
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；与此同时，将紧随其后的管道依次连接并埋设到连接 这两个井的管线土层中的敷设地下管道的施工方法。适用于顶管的管材一般有混凝土管 (含普通混凝土管、钢筋混凝土管、钢筒混凝土管)、钢管、玻璃钢夹砂管。在本发明之前，钢管顶管基本都是采用焊接方式来处理管节与管节之间接头的。 这种接头的处理方式不仅存在着焊接时间过长、操作过程复杂等问题。更重要的是由于其 接头是刚性的，所以，钢管不宜作为曲线顶管所用的管材。本发明《曲线钢顶管管节及顶进方法》可以让钢管间的接头变成柔性的，不仅可以 克服顶进时焊接方式无法使管节间形成一定的角度，而且可大大加快顶进进度。顶管完成 后通过少量焊接，又恢复钢管的刚性连接，充分发挥钢管承压能力强，密封性能好，抗地基 变形能力强的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲线钢顶管管节，顶进时，其管节接头为柔性的；顶管 完成后，可再转变为刚性接头。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种曲线钢管管节，其特征在于钢管管 节一端设有插口，另一端设有承口，承口和插口端部分别设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管 之间设置纵向加劲板。根据本发明的一个实施例，，其中一节钢管管节的插口插入另一节钢 管管节的承口。两节相邻钢管管节的插口和承口的加劲圆环之间安放楔型垫块，并通过螺 栓连接。本发明的另一目的在于提供一种利用曲线钢顶管管节的顶管施工方法，使钢管在 顶进时为柔性连接，进行曲线顶管；顶管完成后，再转变为刚性接头，可以克服现有技术的 缺点。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种利用曲线钢顶管管节的顶管施工 方法，其特征在于该钢管管节两端分别设有管接头，一端管接头为插口，另一端接头为承 口，插口和承口处各设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管之间设置纵向加劲板，该方法包括以 下步骤:A、钢管曲线顶进时两节管道管节之间为F型接头连接，依靠加劲圆环传递管节间 顶力，并在两个钢管管节的加劲圆环之间安放楔型垫块；B、在曲线段施工时，利用工具管千 斤顶在线路的最前端按设计转角要求顶出曲线形状，同时在管节之间依次插入楔型垫块并逐节顶进；C、曲线顶管完成后，为了保证过流断面，将接头处的加劲板进行切割，并将插口 端部和承口端部进行焊接，连接成刚性连接。步骤B中，如果曲线不止一种曲率半径，或张 开需要的顶推力较大，根据需要可在曲线外侧的钢管壁上设置2 4处局部环向布置的加 劲板，相接钢管的两个对应局部加劲板之间设置小行程液压千斤顶用以使管道接口达到所 要求的开口度。本发明是针对钢管曲线顶管的需要而开发的，在顶进时为柔性连接，进行曲线顶 管，顶进完成后转变为刚性连接，具有构造简单，布置紧凑，施工方便的特点，为钢管在曲线 顶管领域的应用铺平了道路。本发明的优点在于构造简单，布置紧凑，成本较低的特点，施 工时操作较为容易，工期较短。
图1为本发明的曲线钢顶管管节结构2为曲线顶进时管节连接详3为使用千斤顶形成曲线时管节连接详4为顶进完成后管节间焊接图
具体实施例方式一种曲线钢顶管管节，其特征在于该钢管管节两端分别设有承口和插口。针对钢 管和钢筋混凝土管的区别，承口和插口端部分别设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管之间设 置纵向加劲板，增加钢管管节接头的环向刚度，减少钢管在顶进期间接头处的变形，设置纵 向加劲板为增加钢管承受轴向力的刚度。如图1所示本发明管节1长度约为2. 5 5m，管节1 一端管接头为插口 2，另一端 管接头为承口 3。在管接头的插口和承口处各设置沿整个管道一周的加劲圆环4(也称环 形加劲板)，圆环宽度约为180mm 220mm，顶进时在两个钢管管节的加劲圆环4之间加约 18mm 22mm厚楔型垫块5并通过限位螺栓6固定，改善钢管的轴向传力，以防钢管在不均 勻压力下的变形和失稳；设置纵向加劲板8连接加劲圆环和钢管，提高钢管在接头处的环 向刚度，使其和钢砼管的环向刚度接近，控制接头处沿径向的变形；接头止水有设2道和设 1道橡胶密封圈两种方案，若曲线顶管顶通后接头采用焊接，形成刚性连接和止水密封，橡 胶密封圈主要是保证顶管过程中的止水，也可采用1道止水橡胶密封圈，橡胶密封圈截面 为楔形或圆形。如图2所示，钢管曲线顶进时为F型接头连接，橡胶密封圈7密封，并焊接有加劲 圆环4和纵向加劲板8，加固管道端部，增加其刚度。接头与钢管在运抵顶管施工现场前就 焊成一体，形成完整的钢管管节，并按要求做好外防腐。图中9为注浆孔。顶进过程中，两节管道之间依靠加劲圆环4传递管节间顶力，并在加劲圆环4之间 安放楔型垫块5，一方面可以补偿加劲圆环4端面的不平度，增加受力的均勻性；另一方面 可使之反复承载时有一定的变形能力，可适应管道端面在曲线顶进时形成倾斜角度，并能 保持管节之间的开口度。在曲线段施工时，利用工具管千斤顶在线路的最前端按设计转角要求顶出曲线形 状，同时在后续管节的加劲圆环4之间依次插入楔型木垫块5并逐节顶进。由于楔块的存在，当周围土体提供的抗力足够时，后续管节将在顶推力的作用下自然转向，从而形成曲线 段。根据曲线的弧长、曲率半径确定管节数量、管节长度和每节张开角度值。在其加固 的加劲圆环上，连接螺栓，进行直线顶进时的固定和曲线顶进时张开角度的限位。曲线顶管时，如果不止一种曲率半径，或需要的转角顶推力较大，根据需要可在曲 线外侧的钢管管壁上设置2 4处局部加劲板10，在两节管道接头处局部加劲板10之间设 置小行程液压千斤顶11用以使管接口达到所要求的开口度。再用楔型垫块5和限位螺栓 6固定这一角度，则可撤去千斤顶，以备后续管节重复使用。顶进时管节连接如图3所示。曲线顶管完成后，为了保证过流断面，沿图中切割线12，将接头处的加劲圆环4进 行切割，并将插口端部和承口端部进行焊接14，连接成刚性连接。为减少切割和焊接对管道 防腐层的影响，切割采用等离子切割工艺，焊接采用二氧化碳保护焊。由于管道内壁进行焊 接，焊接处钢管外侧温度较高，采用耐高温的外防腐涂层对焊缝影响范围做特别处理。顶进 完成后管节的连接如图4所示。图中13为残留纵向加劲板。综上所述，本发明是针对钢管曲线顶管的需要而开发的，具有构造简单，布置紧 凑，施工方便的特点。为钢管在曲线顶管领域的应用铺平了道路。
权利要求
1.一种曲线钢顶管管节，其特征在于钢管管节一端设有插口，另一端设有承口，承口和 插口端部分别设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管之间设置纵向加劲板。
2.如权利要求1所述的曲线钢管管节，其特征在于钢管管节长度2.5 5m，一节钢管 管节的承口插入另一节钢管管节的插口。
3.如权利要求1或2所述的曲线钢管管节，其特征在于两节相邻钢管管节的插口和承 口的加劲圆环之间安放楔型垫块，并通过螺栓连接。
4.如权利要求3所述的曲线钢管管节，其特征在于在钢管管节接头处曲线外侧管壁上 设置2 4处局部环向布置加劲板，两节管道接头处局部加劲板之间设置小行程液压千斤 顶。
5.一种利用曲线钢顶管管节的顶管施工方法，其特征在于该钢管管节一端设有插口， 另一端设有承口，插口和承口端部各设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管之间设置纵向加劲 板，该方法包括以下步骤:A、钢管曲线顶进时两节管道管节之间为F型接头连接，依靠加劲 圆环传递管节间顶力，并在两个钢管管节的加劲圆环之间安放楔型垫块；B、在曲线段施工 时，利用工具管千斤顶在线路的最前端按设计转角要求顶出曲线形状，同时在管节之间依 次插入楔型垫块并逐节顶进；C、曲线顶管完成后，为了保证过流断面，将接头处的加劲板进 行切割，并将插口端部和承口端部进行焊接，连接成刚性连接。
6.如权利要求5所述的顶管施工方法，其特征在于步骤B中，如果不止一种曲率半径， 或需要的顶推力较大，根据需要可在曲线外侧的钢管管壁上设置2 4处局部环向布置加 劲板，相接钢管的两个对应局部环形加劲板之间设置小行程液压千斤顶用以使管接口达到 所要求的开口度。
全文摘要
本发明公开了一种曲线钢顶管管节，其特征在于钢管管节一端的管接头为插口，另一端的管接头为承口，承口和插口端部分别设置有加劲圆环，加劲圆环和钢管之间设置纵向加劲板。两节钢管管节的加劲圆环之间安放楔型垫块，并通过螺栓连接。本发明的管节之间在顶进时为柔性连接，进行曲线顶管，顶进完成后转变为刚性连接。本发明的优点在于构造简单，布置紧凑，成本较低的特点，施工时操作较为容易，工期较短。
文档编号F16L1/028GK102072359SQ200910199309
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
发明者吴绍珍, 曹玉萍, 许龙, 郑国兴, 钟俊彬 申请人:上海市政工程设计研究总院