一种水敷法管道敷设设施的制作方法

本实用新型涉及管道敷设技术领域，提供一种水敷法管道敷设设施。

背景技术：

海淀区翠湖东路(京密引水渠北侧路-翠湖南路)市政配套管线工程-再生水工程的施工中，再生水管道穿越北清路、规划景观河道及规划大寨渠段。其中，对应北清路、规划景观河道及规划大寨渠段的再生水管道分别长133.5m、97.5m和65.5m。由于施工现场不具备明开槽条件，因此现有技术提出先采用顶进法施工将套管安装到位，之后在套管内敷设再生水管道。

请参见图1，套管采用直径为3000mm的钢筋混凝土套管。在该套管内需敷设直径为1200mm和直径为400mm的两道钢制的再生水管道。并且从图1中可以看到，在套管内浇注有轨道的安装平台，轨道预埋在该安装平台上，且在轨道上设置有用于将管道固定在套管内的钢托架。

其中，再生水管道的敷设过程包括以下步骤：在套管内完成C20混凝土浇筑及轨道预埋——在轨道上安装钢托架——将再生水管道放置在钢托架同一高度的平台上——采用顶镐顶进施工将再生水管道从套管的进口端敷设至接收端，使得管道坐落在钢托架上。

以直径为1200mm的再生水管道为例，其出厂标准长度12m，连同内外防腐，单根自重8T。由于其重力较大，因此现有技术中为了方便敷设，采用在钢托架、预埋轨道之间涂刷黄油的方法减小摩阻力，但是其仅仅能缓解敷设的部分压力，具体敷设工程中仍旧存在以下问题：

第一、管道自重较大时需要的顶力较大，从而对敷设设备要求较高、操作繁琐且安全性差；

第二、敷设速度慢；

第三、易造成管道外防腐结构的破损，并导致用于支撑管道的钢托架变形；

第四、随着敷设长度的增加，摩阻力不断增大，甚至出现顶力不足，敷设不到位的情况。

并且，不仅仅是再生水管道，其它管道的敷设过程中同样存在上述问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是：提供一种水敷法管道敷设设施，解决现有技术中存在的对敷设设备要求较高、操作繁琐、安全性差、敷设速度慢、损坏结构和敷设不到位等问题。

(二)技术方案

为了实现该目的，本实用新型提供了一种水敷法管道敷设设施，安装在工作坑中，包括套管和固定在所述套管内并用于固定管道的支承件，还包括安装在所述套管的进口端端口的第一挡水墙，并在所述第一挡水墙和所述套管之间形成液体容纳腔室；所述第一挡水墙上设置有用于穿入管道的穿管孔。

优选地，所述套管的接收端端口设置有第二挡水墙，使得所述第二挡水墙、套管和第一挡水墙之间形成所述液体容纳腔室。

优选地，所述第一挡水墙上开设用于调节所述套管内液位的溢流孔，使得管段进入所述套管之后保持悬浮状态或者漂浮状态；

或者，

所述套管的接收端端口设置有第二挡水墙时，所述第二挡水墙上开设用于调节所述套管内液位的溢流孔，使得管段进入所述套管之后保持悬浮状态或者漂浮状态。

优选地，所述套管内设置有安装平台，所述支承件固定在所述安装平台上。

优选地，所述支承件为钢托架，所述安装平台上设置有与所述套管同轴的轨道，多个所述钢托架沿着所述轨道的长度方向间隔分布。

优选地，所述第一挡水墙安装在所述安装平台上。

优选地，所述穿管孔处安装有套环。

优选地，所述套环内安装有止水圈。

优选地，所述套环环口周向设置有多个限位件，使得穿入所述穿管孔内的管道与所述套环和止水圈均同心。

优选地，所述限位件为固定在所述第一挡水墙上的固定轮。

(三)有益效果

本实用新型的水敷法管道敷设设施，安装在工作坑中，包括套管和固定在所述套管内并用于固定管道的支承件，还包括安装在所述套管的进口端端口的第一挡水墙，并在所述第一挡水墙和所述套管之间形成液体容纳腔室；所述第一挡水墙上设置有用于穿入管道的穿管孔。将该水敷法管道敷设设施用于管道敷设时，当待敷设的管道端部穿入第一挡水墙上的穿管孔后，可以向液体容纳腔室内注入液体。注入液体后，进入到套管内的管道受到竖直向上的浮力，从而使得管道敷设过程中需要的作用力减小，以降低对敷设设备的要求和操作复杂程度，提高施工的安全性和敷设速度，并保证管道敷设到位。此外，由于支撑件预先安装好之后再驱动管道进入套管，因此可以防止支撑件损坏变形；同时，在浮力作用下管道受到的摩阻力减小，从而可以有效保护管道外防腐。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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是实施例的水敷法管道敷设设施的结构示意图；

图2是再生水管道敷设到位的结构示意图；

图3是实施例中管道工作平台的使用状态示意图；

图中：1、套管；2、再生水管道；3、钢托架；4、安装平台；5、挡水墙；6、套环；7、止水圈；8、固定轮；9、溢流孔；10、管道工作平台；11、工作坑；12、定滑轮；13、卷扬机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参见图1，本实施例的水敷法管道敷设设施，包括套管1和固定在所述套管1内并用于固定管道的支承件，还包括安装在所述套管1的进口端端口的第一挡水墙5，并在所述第一挡水墙5和所述套管1之间形成液体容纳腔室；所述第一挡水墙5上设置有用于穿入管道的穿管孔。

将该水敷法管道敷设设施用于管道敷设时，当待敷设的管道端部穿入第一挡水墙5上的穿管孔后，可以向液体容纳腔室内注入液体。注入液体后，进入到套管1内的管道受到竖直向上的浮力，从而使得管道敷设过程中需要的作用力减小，以降低对敷设设备的要求和操作复杂程度，提高施工的安全性和敷设速度，并保证管道敷设到位。此外，由于支撑件预先安装好之后再驱动管道进入套管1，因此可以防止支撑件损坏变形；同时，在浮力作用下管道受到的摩阻力减小，从而可以有效保护管道外防腐。

需要说明的是，本实施例中套管1和管道是两个独立的概念，管道不包括套管1而仅仅指的是敷设在套管1内的管件。

值得一提的是，在套管1的接收端端口也可以设置第二挡水墙5，使得所述第二挡水墙5、套管1和第一挡水墙5之间形成所述液体容纳腔室。该种情况可以防止接收端对应工作坑11内积水，导致套管1内液位达到设定高度时需要注入更多的液体。当然，即使套管1接收端端口不设置第二挡水墙5，那么工作坑11、第一挡水墙5和套管1之间也可以形成所述液体容纳腔室，从而也不影响本实施例管道的敷设。

需要说明的是，由于第二挡水墙5是设置在套管1接收端端口，其和管道的安装没有直接关系，因此在该第二挡水墙5上无需设置穿管孔。

为了对液体容纳腔室中的液位进行调节，防止管道进入套管1之后液体容纳腔室内的液位越来越高，优选在所述第一挡水墙5上开设用于调节所述套管1内液位的溢流孔9，使得管段进入所述套管1之后保持悬浮状态或者漂浮状态。

显然，当管道进入套管1后处于漂浮或者悬浮状态时，也即套管1内液体给管道施加的浮力不小于进入套管1内管道的重力，此时由于管道和支撑件之间几乎没有摩擦，因此管道的外防腐可以得到最佳的保护。

为了使得管段进入所述套管1之后保持悬浮状态或者漂浮状态，那么液体容纳腔室内的液位需要经过预先设定。其中，注入液体不同，其设定液位也不同。

优选向套管1内注入的液体是水。此时要使得管道悬浮或者漂浮，那么管道受到的浮力不小于进入套管1内的管道的重力，假设管道受到的浮力等于进入套管1内的管道的重力，根据阿基米德公式ρ_水gV_排＝mg，可以求出V_排。其中，ρ_水为水的密度，V_排为管道每推入一米对应的排水体积，mg为一米上述再生水管道2的重量，以直径为1200mm的钢制再生水管道2为例，其每米的重量为0.667T。进一步地，根据V_排就可以求出设定液位值。

当然需要说明的是，即使套管1内通入的液体，其给管道施加的浮力小于进入套管1内的管道的重力，但是只要可给管道施加一定的浮力，那么其效果就等同于减小管道受到的摩阻力，从而可以方便管道的敷设。

当套管1内液体给管道施加的浮力小于进入套管1内管道的重力时，为了防止管道外防腐层和支撑件接触时被刮损，可以选择在管道在套管1内安装到位之后，再给管道外表面涂覆外防腐。当然，现有技术中，管道外防腐一般都是在管道敷设之前就已经完成的。

其中，从溢流孔9溢出的水可以先排入工作坑11内的集水坑，再经水泵抽至工作坑11外。

需要说明的是，为了保持液位，除了在第一挡水墙5上设置溢流孔9外，还可以选择在第二挡水墙5或者套管1上设置溢流孔9，或者直接辅助以抽水泵抽水等，或者采用以上方法的组合。

本实施例中，为了进行支撑件的安装，优选在套管1内设置安装平台4，并将轨道固定在所述安装平台4上。其中，安装平台4可以采用C20混凝土浇筑形成的混凝土平台，并且可以将轨道预埋在混凝土平台内。在此基础上，将支撑件沿着轨道的长度方向间隔分布。支撑件优选但是不必须为较常见的钢托架3，从而方便取材料。其中，钢托架3尺寸又根据待敷设管道的尺寸而定，使得钢托架3形成的支承面正好和管道外表面相匹配。

当然，支撑件的安装方式和具体结构不受本实施例列举的限制，其只要可以支撑并稳定套管1内管道即可。

此外，上述第一挡水墙5和第二挡水墙5均可以从安装平台4上表面开始往上安装，请参见图1，其中第一挡水墙5位于安装平台4的上方。或者，第一挡水墙5和第二挡水墙5也可以安装在安装平台4外侧且从套管1的内表面开始安装。其中，第一挡水墙5的高度请参见图1，由于其并没有完全封闭套管1的端口，因此安装好第一挡水墙5后还可以进出套管1进行一些基本的施工。

此外，进口端端口的第一挡水墙5上的穿管孔，其位置根据管道的敷设位置确定，以保证管道穿过所述穿管孔进入套管1之后，几乎位于支撑件的正上方。并且，为了防止管道进入套管1后和支撑件发生碰撞干涉，优选对穿管孔的高度进行设计，以使得通过穿管孔进入套管1的管道，其底面比支撑件的支承面高出一定位置。

为防止管道和穿管孔之间漏水，优选在穿管孔处安装有套环6，并在所述套环6内安装止水圈7。其中，套环6优选但是不必须是钢套环6并在第一挡水墙5安装过程中预先固定在第一挡水墙5中。止水圈7沿着套环6的内表面固定安装。

在此基础上，为了防止管道向止水圈7施加的力不均匀，优选沿所述套环6环口周向分布有多个限位件，该限位件可以保证套环6、止水圈7和管道始终同心，从而防止管道偏心窜动导致的止水圈7受力不均，以避免止水圈7出现损坏、漏水等现象。例如，当管道受到浮力作用向上窜动时，如果没有该限位件，那么止水圈7上部受到的作用力较大，此时可能在止水圈7上部出现损坏、漏水等现象。其中，限位件的数量不受限制，且优选但是不必须沿着套环6周向均匀分布。

本实施例中，限位件优选为固定在所述第一挡水墙5上的固定轮8。该种情况下，当管道挤压固定轮8时，由于管道和固定轮8之间产生的是滚动摩擦，该摩擦力非常小，从而可以避免管道被刮伤。

进一步地，为了防止管道为刮伤，通常在管道外壁涂刷润滑浆液，以降低止水圈7同管道外侧壁的摩阻力，并对管道外防腐加以保护。此外，润滑浆液还具有密封的作用，可以有效阻止套管1内水外流。

其中，可以通过以下施工步骤得到本实施例的水敷法管道敷设设施：

将套管1安装在工作坑11内；

在套管1内安装支撑件；

在所述套管1的进口端端口安装第一挡水墙5，且在所述进口端端口的第一挡水墙5上设置管道的穿管孔。

值得一提的是，可以在安装第一挡水墙5之前安装支撑件，也可以在安装第一挡水墙5之后安装支撑件，甚至还可以在敷设过程中安装支撑件。

利用该水敷法管道敷设设施进行管道敷设时，包括：

S1、在管道的端部安装管堵头后，将该管道的端部通过所述穿管孔穿入所述套管1内，以封堵住所述穿管孔；

S2、向所述套管1内注入液体以给进入所述套管1内的管道施加浮力；

S3、将所述管道推入或拉入所述套管1内；

S4、排放掉所述套管1内的液体，使得管道落在所述支撑件上并固定。

S1中，通过封堵管道端部，可以保证管道向接收端推进的过程中，液体不会经管道外流，且套管1内液体对管道提供一定的浮力，从而为管道敷设提供一个干燥、安全的工作空间。至于管道的端部内安装的管堵头，其形式不受限制，只要可以实现封堵以防止水外溢即可。例如，可以采用盲板作为所述管堵头，且所述盲板可嵌入管道内部并和所述管道内表面过盈配合。此外，管堵头可以在最后管道敷设完成之后从套管1的接收端取出。

S3中，将管道推入或拉入套管1的过程中，其可以采用任意现有技术公开的技术手段。同样，S1中也基于同样的技术手段将管道的端部通过穿管孔穿入套管1内。

其中，当待敷设在套管1内的管道，其分为多根管段时，将靠近所述接收端的管段先逐渐移动至所述套管1内，直至该管段仅有尾部留在所述套管1外，此时将该管段和另一管段首尾相接。其中，针对钢制的管段，可以采用焊接的方式进行管段之间的连接，并对焊口位置进行防腐处理。

S4中，在管道均进入套管1之后，为了保证管道最终准确的安装在支撑件上，可以在排放套管1内的液体的同时，人工辅助对管道的位置进行调整。显然，浮力作用下，只需要少量人工就可以实现管道的准确定位。当然，在理想状况下，液体从套管1内排出后，管道会自动准确的落在支撑件，从而不需要人工调整。其中，可以采用泵将套管1内的水排放掉，当然也可以通过开口的方式使得套管1内的水自然流出。

在S4之后，可以选择将第一挡水墙5拆卸掉，得到再生水管道2敷设到位的结构如图2所示。

将上述方法应用于直径为1200mm的钢制再生水管道2的敷设时：首先为了便于施工，可以将出厂标准长度12m的管段切割成每根6m；其次，针对上述再生水管段，将支撑件的间隔设置为2.5m；再其次，管段敷设过程中，当该6m的再生水管段有四分之一进入套管1时，此时开始往套管1内注水；并且，当再生水管段只有1m留在套管1外时，将后续的再生水管段和当前再生水管段进行焊接。

为了进一步方便管道敷设，本实施例提供一种管道工作平台10，请参见图3。从图3中可以看到，该管道工作平台10设置在套管1进口端端口外侧，从而方便后续管道的敷设。

在上述基础上，根据上述管道工作平台10和水敷法管道敷设设施进行管道敷设时，包括以下步骤：

将管道工作平台10安装在套管1的进口端端口外侧；

将待敷设管道放置于所述导向轮对上；

采用动力装置牵引管道，使得管道在所述导向轮上沿着所述设定轨迹运动并进入套管1内。

其中，当所述动力装置为卷扬机13时，“采用动力装置牵引管道”包括：

将所述卷扬机13设置在待敷设的管道的第一端上方，在所述管道的第二端的上方设置定滑轮12；

将卷扬机13的缆绳绕过所述定滑轮12之后连接到所述管道的第一端；

启动卷扬机13进行收卷，以水平牵引所述管道朝所述套管1内运动。

请参见图3，其中卷扬机13设置在管道的右上方；定滑轮12固定在管道的左上方，具体固定在套管1进口端端口上方。该种情况下，卷扬机13收卷缆绳，以使得管道在卷扬机13牵引作用下水平朝所述套管1内运动。当然，也可以将卷扬机13设置在管道的左上方，而将定滑轮12固定在管道的右上方，具体的工作原理和上述一样，此处不再赘述。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。