管道内部安装内套管的装置及方法与流程

本发明涉及顶管工程，尤其涉及一种管道内部安装内套管的装置及方法。

背景技术：

1、顶管是长距离地下管道非开挖施工方法，该项技术已被普遍使用在煤气、热力、电力、给水、排水等地下管道以及地下通道的施工中。当管道需穿越公路、铁路等建构筑物时，通常会选择在顶管内安装钢套管方式，保障管道安全。根据钢套管和外管道接触方式不同，现有技术中套管施工方法可以分为竹皮护管法和钢滑轮托架法。

2、竹皮护管法作为一种较为传统的方法，首先需要在套管内做完中粗砂或素混凝土基础后，将套管外侧顺管长方向用长竹条均匀捆绑一周，并绑扎牢固，保护内套管穿进时外套管的防腐层。穿完钢管后，竹条连同钢管一起被稳固在套管内，减少拆除时间。竹皮护管法随着内套管长度和直径增加，摩擦力也增加，套管防腐层损坏风险显著增高。竹皮护管法难以控制套管的轴线位置，且随着管径增大，套管底部会发生较大变形。钢滑轮托架法是另一种传统方法，首先需要根据内外管参数设计加工钢托架，在套管施工过程中，将套管始发端置于钢托架上并送入顶管内，牵引或顶进钢管，并根据计算设置相应数量的钢托架直至施工完成。因取出较难，间隙填充施工时，往往将钢托架遗留其中，故往往将钢托架遗留其中，直接进行钢管稳固工作。

3、虽然在传统穿管工艺基础上，建设者们提出了很多改良措施，例如利用橡胶轮代替钢滑轮保护外管结构安全；在外管壁焊接滑轮代替钢托架防止其偏转等。但是随着管道口径和长度不断增加，现有的方案以及难以满足实际工程的需要。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种管道内部安装内套管的装置及方法，解决了现有技术在长度较长或管径较大的管道内部进行内套管安装时轴线位置易发生偏差以及装置无法回收利用的技术问题。

2、第一方面，本发明公开了一种管道内部安装内套管的装置，用于限制内套管发生回退的限位装置，该限位装置包括用于沿周向间隔固定在该内套管外周的至少三个自锁式滑轮；

3、用于封堵于外管两端的封堵装置，该封堵装置包括始发井外管封堵装置和接收井外管封堵装置，该始发井外管封堵装置上开设有供该内套管通过的开口及用于向外管内部注水的注水口，该始发井外管封堵装置的顶面与外管内预设最高水位线高度齐平，该接收井外管封堵装置高于该外管内预设最高水位线高度；

4、用于密封该内套管两端部的管端密封防水装置；

5、用于向始发井内注水的水位控制装置，该水位控制装置包括水位测量件、水泵、连接于水泵与水源的抽水管、注水管以及连接于该水位测量件和该水泵并用于控制水位的控制器。

6、本发明的管道内部安装内套管的装置进一步改进在于，该水位测量件包括用于监测始发井最高水位的最高液位计和用于监测始发井最低水位的最低液位计，该最低液位计的标高低于该内套管顶进时的底标高。

7、本发明的管道内部安装内套管的装置进一步改进在于，该水位控制装置还包括用于固定在始发井内的蓄水箱，该水泵固定于该蓄水箱上，该抽水管串连于该水泵与该蓄水箱，且该抽水管位于最低液位计以下，该注水管连通于该蓄水箱。

8、本发明的管道内部安装内套管的装置进一步改进在于，该注水管位于该蓄水箱的下部位置，该注水管上设有阀门，该阀门连接于该控制器。

9、本发明的管道内部安装内套管的装置进一步改进在于，该自锁式滑轮的高度大于该外管与内套管之间的间隙，该自锁式滑轮包括用于固定在该内套管周面上的固定支座、移动轮、转动连接于该固定支座和该移动轮的耳板组、以及用于固定在该内套管周面与该耳板之间的弹性件，该弹性件位于靠近始发井的一侧。

10、本发明的管道内部安装内套管的装置进一步改进在于，该管端密封防水装置包括用于盖设在该内套管端部且延伸出该内套管外周的防水膜、以及用于套设在该内套管上且箍设于该防水膜外周的压索。

11、第二方面，本发明还提供了一种采用如上所述的管道内部安装内套管的装置的方法，包括如下步骤：

12、通过管端密封防水装置将待安装首节内套管的两端密封；

13、于始发井的外管口处安装始发井外管封堵装置；

14、将首节内套管的部分顶进外管；

15、于该外管内部的首节内套管外周沿周向间隔固定至少三个自锁式滑轮；

16、于接收井的外管口处安装接收井外管封堵装置；

17、通过注水口向外管内部注水，当外管内部的水面高于始发井封堵装置时，外管内部的水将流出至始发井内，停止向外管内部注水；

18、通过水位控制装置的控制器控制注水管向始发井内注水，同时通过水位测量件监测始发井内最高水位，当所述始发井内的水位到达预设最高水位时，停止注水；

19、继续顶进首节管节，直至只有首节管节的尾端位于始发井时，停止顶进；

20、利用该控制器控制水泵通过抽水管抽走该始发井内的水，同时通过水位测量件监测始发井内最低水位，当该始发井内水位低于该内套管顶进时的底标高时，停止抽水；

21、通过至少三个该自锁式滑轮限制内套管回退，将首节内套管尾端的管端密封防水装置拆除，将第二节内套管的尾端通过管端密封防水装置密封，将第二节内套管的头端与首节内套管的尾端连接；

22、通过控制器控制该注水管向始发井内注水，同时通过水位测量件监测始发井内水位，直至始发井内水位到达预设最高水位；

23、继续顶进第二节内套管，以此类推，直至所有内套管顶进完成；

24、拆除该管道内部安装内套管的所有自锁式滑轮和管端密封防水装置，将始发井内水排干，外管内部的水通过填充间隙材料进行置换。

25、本发明的管道内部安装内套管的方法进一步改进在于，该水位控制装置还包括用于固定在始发井内的蓄水箱，该水泵固定于该蓄水箱上，该抽水管串连于该水泵与该蓄水箱，且该抽水管位于最低液位计以下，该注水管连通于该蓄水箱；

26、在通过控制器控制注水管向始发井内注水前，于该蓄水箱内注水至最高蓄水液面，向始发井内注水至最低水位；

27、在通过控制器控制注水管向始发井内注水时，通过该注水管将该蓄水箱内的水注入该始发井内；

28、在利用控制器控制水泵通过抽水管抽走该始发井内的水时，通过抽水管将该始发井内的水抽至该蓄水箱内。

29、本发明的管道内部安装内套管的方法进一步改进在于，该注水管位于该蓄水箱的下部位置，该注水管上设有阀门，该阀门连接于该控制器；

30、在通过控制器控制注水管向始发井内注水时，通过该控制器控制该阀门的开启；

31、在始发井内水位到达预设最高水位时，通过该控制器控制该阀门的关闭。

32、本发明的管道内部安装内套管的方法进一步改进在于，该自锁式滑轮的高度大于该外管与内套管之间的间隙，该自锁式滑轮包括固定支座、移动轮、转动连接于该固定支座和该移动轮的耳板组、以及弹性件；

33、在于该外管内部的首节内套管外周沿周向间隔固定至少三个自锁式滑轮时，将该固定支座固定在该内套管周面上，将该弹性件固定在该内套管周面与该耳板之间，并使该弹性件位于靠近始发井的一侧；

34、在内套管顶进的过程中，该移动轮偏向于靠近始发井的一侧，该弹性件处于压缩状态；

35、在通过至少三个该自锁式滑轮限制内套管回退时，该移动轮在该弹性件的弹力作用下限制该移动轮向始发井侧移动。

36、本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明利用水浮力作用，整体将内套管托起，且本装置也可拆除后进行回收利用，解决了现有技术中在长度较长的管道内部进行内套管安装时轴线位置易发生改变以及装置无法回收利用的技术问题。本发明利用水作为内外管壁之间的缓冲介质，有效降低施工过程中的摩阻力，能满足超长距离内套管施工，有效保护内套管外壁防腐层，对外管内壁无要求，适用范围更广，利用水浮力和限位装置精确控制内套管中心位置，且在内套管接长过程中，限制内套管回退。