承插式管道內拉對口器的研究與應用

劉晉林，劉 瓊

（1．西山煤電集團公司公用事業分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集團公司房地產開發公司，山西 太原 030024）

·試驗研究·

承插式管道內拉對口器的研究與應用

劉晉林1，劉 瓊2

（1．西山煤電集團公司公用事業分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集團公司房地產開發公司，山西 太原 030024）

通過對復雜環境下管道搶修中遇到問題的分析，研究了一種承插式管道的搶修工具—承插式管道內拉對口器。使用承插式管道內拉對口器進行管道搶修，對周圍環境破壞小，達到了保證工程質量、減少工程量、節省搶修時間的目的。

承插式管道；搶修；內拉對口器；研究與應用

隨著城市建設的快速發展，地下管網的鋪設范圍越來越廣，密集度越來越高。這樣，當在管線范圍內新建大量建筑物、實施其它地下工程時或管道年久失修、地基不均勻下沉時，容易發生挖爆、壓斷管線的事件。如果管道出現開裂，這時只需局部維修即可；但如果是管身銹蝕嚴重或管節間錯位、損壞嚴重時就需進行整段更換處理。

然而當接口為承插式的管道（如鑄鐵管、混凝土管等）位于重要公路、橋梁、建（構）筑物附近或管道下面有混凝土基礎時，如果需要更換某段發生故障的管道，因工程量、工期等因素的影響，傳統的施工方法即在待修管口前方第二根管道承口上綁鋼絲繩、拴倒鏈，利用管道自重和覆蓋土壤的重量以及管道與土壤的摩擦力克服對口阻力的方法已不現實，這是因為此方法存在開挖面積較大，當管路損壞位置受到其他地上（下）設施或建（構）筑物限制時，無法在故障點周圍挖出合適的作業空間；而且開挖、回填及恢復工程量較大，對既有地上（下）設施或建（構）筑物使用安全帶來很大的影響，從而造成工期長、施工成本較高等問題。

1 承插式管道內拉對口器的研究與應用

為了解決現有承插式管道接口發生故障需進行更換時，存在開挖面積大、易受周圍建（構）筑物限制以及開挖、回填及恢復工程量大、工期長等問題，亟需開展承插式管道接口方法的研究。

1．1 研究目標

研究一種承插式管道接口施工方法，實現在不大面積開挖土方、降低對周圍建（構）筑物質量、環境和交通的影響、減少工程量、縮短工期的前提下，保證承插式管道接口施工質量。

1．2 主要研究、試驗內容和技術關鍵

1．2．1 主要研究、試驗內容

1）傳統的承插式管道接口施工方法的研究和分析。2）影響承插式管道接口施工質量的主要因素。3）承插式管道內拉對口器的研究。4）承插式管道內拉對口器的試驗和定型。

綜合應用力學、機械學等原理，在分析傳統的承插式管道接口施工方法的基礎上，找出影響接口施工質量的主要因素和關鍵點，以及在特殊復雜環境下搶修管道時的制約因素，構思和試制出雛形，并通過搶修現場的多次試驗與改進，最后定型。

1．2．2 技術關鍵

1）技術路線。a）資料收集與分析。b）通過力學、機械學理論計算，分析承插接口施工的原理和步驟，確定影響承插接口施工速度和質量的主要因素。c）通過受力方式的改變，分析受力點由外到內轉變時承插接口的相互吻合、推進、到位以及膠圈的跟進、到位和回彈、強度、均勻度。d）通水、打壓試驗，檢驗內拉對口器結構的合理性，并從提高管道周邊受力均勻度入手加以改進和完善。

2）技術先進性。通過不斷的試驗與改進，最后定型。在保證各種材質、口徑的承插式管道接口施工質量和適應特殊、復雜施工條件的前提下，承插式管道內拉對口器制做工藝簡單、成本低、使用方便；施工可靠，工程量少；搶修時間短；對周圍環境破壞和影響較小。

3）技術資料。承插式管道內拉對口器（專利號：200820227694．2），包括由兩根槽鋼背靠背構成的十字定位架，十字定位架的四個端頭分別活動連接有伸出長度相等的伸縮桿，位于十字定位架中心兩側至少對稱設置兩個吊鉤，每個吊鉤通過鋼絲繩與由倒鏈及掛鉤構成的倒鏈構件連接，十字定位架中心固定有橫向支撐桿，橫向支撐桿每端固定有連接板，以傳遞管口對接時需要的力量。橫向支撐桿末端連接板與待修管口之間布置有橫縱交錯并埋入地基的枕木。伸縮桿長度可根據現場管道直徑調整，在調節過程中必須保證伸縮桿與槽鋼構成的十字定位架中心與待修管道同心，同時保證該十字定位架正好能嵌入待修的管道插口或承口內；倒鏈構件主要用于受力傳遞；橫向支撐桿的長度（或節數）根據現場兩待修管口之間的距離確定，可由多節鋼管兩兩通過螺栓連接而成。采用本項目的結構設計，可分別對待修管插口和承口進行找中、找平，確保橫向支撐桿與原管道同心，倒鏈掛鉤分別位于鋼制承（插）口水平直徑位置上，以保證管口均勻受力，從而保證管道插（承）口上的膠圈變形到位，均勻密實，保證施工質量。

連接板與枕木之間設有墊鐵，以增大連接板與枕木的接觸面積，增強受力效果，枕木同時實現原管口受力均勻及保護的作用。十字定位架端頭設有固定框，伸縮桿插入固定框并通過螺栓與十字定位架固定，也可采取其它固定方式。伸縮桿上設有刻度，以便根據待修管道管徑的不同而伸縮定位，以保證十字定位架中心與待修管道同心。

1．3 實施與應用

1）實施方法。承插式管道內拉對口器現場組裝，施工步驟為：切除破損管段—清理管口—預制管口（含膠圈）就位—兩根槽鋼背靠背組成十字定位架—通過螺栓將十字定位架中心與橫向支撐桿連接—根據現場管道直徑確定伸縮桿長度并通過固定框及螺栓與十字定位架固定—將組裝好的十字定位架插入管內（如待修管插口）—在另一側管口墊枕木（如待修管承口），枕木與該管口頂緊且均勻布置—連接橫向支撐桿（長度或節數根據現場兩待修管口間距離確定）—在橫向支撐桿連接板與枕木間加500 mm×500 mm×10 mm墊鐵一塊，以增大接觸面—拴鋼絲繩及倒鏈構件—將兩個倒鏈掛鉤分別固定于待安裝管口（如鋼制承口）—初拉緊，找中、找平（確保橫向支撐桿與待修管道同心，倒鏈掛鉤分別位于管口水平直徑位置上，以保證管口均勻受力）—用道釘固定連接板、墊鐵和枕木，以防跑位—拉緊（管口就位）—檢查—拆除承插式管道內拉對口器—按照上述步驟安裝另一側管口—焊接中間部位鋼管—防腐—完工。

2）附件。承插式管道內拉對口器安裝示意圖見圖1。圖1中十字定位架槽鋼構造圖見圖2。圖1中橫向支撐桿（5）、伸縮桿（4）構造圖見圖3。

圖1 承插式管道內拉對口器安裝示意圖

圖2 圖1中十字定位架槽鋼構造圖

圖3 圖1中橫向支撐桿5、伸縮桿4構造圖

1．4 應用實例

使用承插式管道內拉對口器對特殊環境（條件）下承插式管道搶修實現了一次技術革命，在不大面積開挖土方、降低對周圍建（構）筑物質量、環境和交通的影響、減少工程量50%～70%、縮短工期50%以上的前提下，保證承插式管道接口的施工質量。如2005年10月在古交礦區鎮城底附近斜穿太佳公路D1000預應力鋼筋混凝土給水管道搶修實例中，節約投資60余萬元，縮短工期72 h，并且沒有對國道太佳線交通秩序帶來較大的影響。

2 結 論

目前，隨著城市化進程的加快，地下管道種類和里程快速增加，管道與周圍建（構）筑物交叉在所難免，管道故障數量和破壞影響程度呈上升勢頭，尤其是城區及交通要道附近造成的損失更大。承插式管道內拉對口器成本低（每套制做成本不超過1 000元），制作、安裝、使用方便，具有重要的推廣和應用價值。

［1］ 林選才，劉慈慰．給水排水設計手冊［M］．北京：中國建筑工業出版社，2000：107-121．

［2］ 孫連溪．實用給水排水工程施工手冊［M］．北京：中國建筑工業出版社，1998：630-637．

［3］ 劉晉林．承插式管道內拉對口器：中國，200820227694．2［P］．2008-11-26．

Research and Application on Spigot Pipe Aligning Device

Liu Jin-lin，Liu Qiong

According to the analysis of the problems encountered under complex environment in the pipelines emergency repair，studied a spigot pipe repair tool-spigot pipe aligning device．The use of spigot pipe aligning device not only can decrease the damage to the surrounding environment，but also can achieve the purposes of ensuring project quality，reducing the project amount and saving repair time．

Spigot pipe；Emergency repair；Aligning device；Research and application

TD403

B

1672-0652（2013）10-0028-03

2013-07-23

劉晉林（1961—），男，山西忻州人，1982年畢業于山西建筑工程學校，工程師，主要從事生產技術及管理工作（E-mail）575962431＠qq．com