CN101532586A - 一种地下管道安装施工装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种地下管道安装施工装置及其方法，其装置是在箱两侧和箱前端设置挡板，箱后端与箱上部设有开口，箱底端距箱前端设置挡板，液压油缸接箱前端，另一端接推力架，牵引绳一端接在箱前面，另一端接牵引设施；其方法是在地管起点处挖坑置箱体，箱上部回填垫料到箱底，装吊将管道由箱上部吊入箱体内置于垫层，后填石料并挖箱前坑，牵引移动，再由箱上部填铺垫层，吊装次管道，次管道就位启动液压缸，承插管道与次管道，承插后由箱上部对次管道回填石料，再牵引箱体移动，以此循环进行第n节管道的施工安装。本发明采用箱内作业步进安装管道，工序简单，环节少，成本底，大大提高了地下管道安装施工的效率，为实现地下管道安装施工全自动化奠定了基础。

Description

一种地下管道安装施工装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种地下管道安装施工设施及其方法，特别是一种用于在地下水丰富、软土层开挖容易塌方的地下管道安装施工装置及其安装施工方法。

背景技术

现有软土层的地区大型管道施工安装，均采取放坡大开口开挖或者预打钢板支护桩后开挖施工。开挖时根据所要安装的管道型号不同所开挖的施工范围不同，大型管道管径均在1800mm以上，一般情况下地下安装管道较深，采用大开口开挖施工时，需要多台土方开挖机械设备开挖、吊装管道、回填土方、夯实地基以及还原路面等工序，劳动强度大，所需的机械设备必须由大吨位机械设备完成，这样大开口施工虽能完成工程的工作内容，但该方法需要开挖的工作面太大，增大了地下安装管道工程的工作量以及使用的机械设备，增大了地下安装管道施工的成本，而且，影响交通和市容市貌以及市民的正常生活。该方法如果采用钢板支护桩，能解决土方塌方的问题，但打支护桩的成本大，施工效率低，同时存在严重的安全隐患。

为了克服上述地下管道安装施工大开口施工的不足，公开号为CN1247284A公开了一种“不开挖地表安装直径为0.8米以上的地下施工方法”的发明专利，该发明方法包括在街(路)面的两边分别掘一个施工井，施工井挖好后，在待安装管两侧挖出深度至少为10米的孔并在该孔的底部安装管道滑动架，用起吊装置安装将要安装的管道放入施工井中并使前端位于第一个滑动架上，施工人员进入管道内，在孔内的管道尾部安装管道推进器，将管道推至紧靠掘进面，当掘进深度达到管道安装第一节的1/2时安装第二个滑动架，当掘进深度达到管道安装第一节的8-9/10时安装第三个滑动架，以此类推，待管道安装完毕后即可使用水泥沙浆将空隙充填实。但是，在地下水丰富、软土层施工时会出现下问题：一是由于滑动支架底座窄，滑动架容易位移、下沉、翻倒；二是渗水问题不好解决，如果管道安装坡度沿着施工方向向上时，地下水冲刷滑动支架底部的土，加剧滑动支架下沉，安装后的管道也随之下沉，使得地面下陷。地下水还可流入施工井内，施工井满后，无法继续操作；三是如果管道安装坡度沿着施工方向向下时，地下渗水淹没滑轮架与管道，无法进行施工；四是由于管道是推进施工，管道越长，管道的位置越不易掌握；五是人工取土效率底，皮带运输机难以跟进，外运土时困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下管道安装施工装置及其方法，以解决现有地下管道安装施工时开挖工作面大，需要大型机械设备，工序复杂，环节多，工程量大，不仅降低了施工效率，而且增大了施工成本的问题。

本发明是在现有技术的基础上，对现有地下管道施工设施及其方法作了进一步的改进，用以解决上述问题和实现上述目的。本发明的地下管道安装施工装置包括箱体、液压油缸、推力架以及牵引设施，其特征是箱体的箱两侧和箱前端设有档板，箱后端与箱上部设有开口，箱底端在距箱前端的1/2处设置有档板，液压油缸的一端固定连接在箱前端的内端面，另一端固定连接有推力架，牵引绳的一端连接在箱前端的外端面，另一端连接在地面上的牵引设施上。

本发明上述地下管道安装施工装置的技术方案中，所述的推力架是十字架、三角架或者是井字支撑架；所述的牵引设施是拖拉机、推土机或者是动力卷扬机以及能够牵引的动力设备或者是非动力设备。

本发明是一种用于地下管道安装施工装置的安装施工方法，包括地下管道坑的挖掘方法，管道的吊装方法，地面牵引设施的操作方法，其特征在于该方法是安下列步骤进行：

首先，在要安装的地下管道的起点处挖一下设该箱体的坑，并将该箱体设置在该坑内；

其次，由箱上部回填垫层石料到箱底端的后部开口处，垫层铺好后由吊装设施将第一节管道由箱上部吊入箱体内，并设置在铺好的垫层上，后在第一节管道上回填石料；

第三，在安装第一节管道的同时，开挖箱前端的土方坑，后启动牵引设施向前移动到等管道长度位置；

第四，在向前移动到等管道长度位置后，再由箱上部回填石料，并铺设垫层以及吊装第二节管道，第二节管道就位后启动液压油缸，承插第一节管道与第二节管道，承插后再由箱上部对第二节管道回填石料到箱底端的后部区域；再由牵引设施或者是由液压油缸的反推力牵引箱体向前移动到等管道长度的位置；

第五，按照前述方法步骤循环进行第三节、第四节…第n节管道的施工安装。

本发明在上述地下管道安装施工装置的安装施工方法中，所述的下设该箱体的坑的深度是垫层底的标高，坑的宽度是大于箱宽的宽度，坑的长度是大于所安装管道的长度；所述的管道垫层是管道坑底与管道之间的支撑物；所述的石料是碎石、砂石料、水泥砂石拌合物以及土砂石拌合物；所述的垫层底的标高是垫层下土质的高度。

本发明对现有地下管道安装施工设施及其安装施工方法作了进一步的改进，采用箱体内作业步进安装管道施工方法及其装置，用铁箱两侧阻挡土方的塌方，用箱体内空间进行管道底石料垫层与管道的安装，用箱体内所装配的液压装置对每节管道承插安装，用地面牵引设备及箱体内所装配的液压装置的反推力对箱体进行步进位移，解决了现有地下管道安装施工时的大面积开挖工作面的问题以及采用重型机械设备的问题；解决了安装施工环节多、工序复杂和工程量大的问题。大大提高了地下管道安装施工的效率，节约了工程成本，避免了在地下管道安装施工时的安全隐患，为进一步实现地下管道安装施工的全自动化奠定了基础。

附图说明

图1是本发明地下管道安装施工箱体结构示意图

图2是本发明地下管道安装施工箱体断面位置结构示意图

图3是本发明地下管道安装施工步进式安装管道结构示意图

图4是本发明地下管道安装施工断面结构示意图

其中：1：箱后端；2：箱上部；3：箱前端；4：箱底端；5：箱两侧；6：推力架；7：液压油缸；8：牵引绳；9：牵引设备；10：第一节管道；11：第二节管道；12：管道垫层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步描述本发明提出的一种地下管道安装施工装置及其方法，本专业的普通技术人员在阅读了本发明的具体实施方式后，能够理解和实施本发明，而本具体实施方式是对本发明的详细说明，并不对本发明作出任何限制。

以天津空港物流软土层区域地下排水砼管道施工为例：碎石垫层的底标高为自然地平-6M，管道为砼管，管长2.5M，直径2.4M，壁厚250MM，碎石垫层800MM。由于是在软土层区域安装砼管，碎石垫层不要求夯实。土方开挖分两步进行，先剥离上部土层2M，之后再开挖余下4M的土层。实际沉箱土体厚度为4M。

根据施工区域和所安装的管道特点，设计箱体尺寸为：长5M，宽3M，高4M，铁箱的结构如附图1，箱体以型钢为支撑架，箱两侧5和箱前端3用铁皮封堵，箱后端1与箱上部2开口，箱底部4在距箱前端3用铁皮封堵，箱底部4距箱后端1开口，液压油缸7一端安装固定在位于箱前端3的内端面，另一端连接于推力架6，牵引绳8的一端连接在箱前端3的外端面，另一端连接在地面上的牵引设置的卷扬机上。施工时先由挖土机在要安装的管线延长线上的起点处挖一可下设该箱的坑，坑底标高为垫层的底标高-6M，也是箱底的标高。利用吊车将箱体吊放坑内，调整到可施工的位置后开始填管道下的垫层石料。石料根据垫层的厚度分层铺垫，待石料达到设计标高要求时进行第一节管道的吊装。吊装管道的同时在箱体前端进行土方开挖，开挖深为4M，宽为3.2M，长为2.5M的坑。待第一节管道安装完毕后，箱体借助箱体前端牵引设备的牵引力和箱体内部液压油缸的反推力向前移动，移动步距为单节管道长度，即2.5M。将箱体再次调整位置，具备安装第二节管道的条件。铺垫层石料，吊装管道，同时开挖箱前端的土方，管道就位后再用液压油缸推第二节管道与第一节管承插达到设计要求的密封性后，停止液压油缸的压力，收回液压油缸，从箱上部对第二节管道回填石料，回填以石料不落进入钢板封堵的箱底前部区域为准。第三节管道的安装，箱的位移等与第二节管道相同。

上述实施例中，在有施工条件时，可用动力设备安装施工，在没有动力设备的条件下，可采取人工安装施工方式，或者是利用简单的机械设施进行安装施工，如滑轮和杠杆等。

Claims (8)

1.一种地下管道安装施工装置，包括箱体、液压油缸、推力架以及牵引设施，其特征是箱体的箱两侧(5)和箱前端(3)设有档板，箱后端(1)与箱上部(2)设有开口，箱底端(4)距箱前端(3)的1/2处设置有档板，液压油缸(7)的一端固定连接在箱前端(3)的内端面，另一端固定连接有推力架(6)，牵引绳(8)的一端连接在箱前端(3)的外端面，另一端连接在地面上的牵引设施(9)上。

2.权利要求1所述的地下管道安装施工装置，其特征是推力架(6)是十字架、三角架或者是井字支撑架；

3.权利要求1所述的地下管道安装施工装置，其特征是牵引设施(9)是拖拉机、推土机或者是动力卷扬机以及能够牵引的动力设备或者是非动力设备。

4.一种用于地下管道安装施工装置的方法，包括地下管道坑的挖掘方法，管道的吊装方法，地面牵引设施的操作方法，其特征在于该方法是安下列步骤进行：

首先，在要安装的地下管道(10)的起点处挖一下设该箱体的坑，并将该箱体设置在坑内；

其次，由箱上部(2)回填垫层石料到箱底端(4)的后部开口处，管道垫层(12)铺好后由吊装设施将第一节管道(10)由箱上部(2)吊入箱体内，并设置在铺好的管道垫层(12)上，后在第一节管道(10)上回填石料；

第三，在安装第一节管道(10)的同时，开挖箱前端(3)的土方坑，后启动牵引设施(9)向前移动到等管道长度位置；

第四，在向前移动到等管道长度位置后，再由箱上部(2)回填石料，并铺设垫层(12)以及吊装第二节管道(11)，第二节管道(11)就位后启动液压油缸(7)，承插第一节管道(10)与第二节管道(11)，承插后再由箱上部(2)对第二节管道(11)回填石料到箱底端(4)的后部区域；再由牵引设施(9)或者是由液压油缸(7)的反推力牵引箱体向前移动到等管道长度的位置；

第五，按照前述方法步骤循环进行第三节、第四节…第n节管道的施工安装。

5.权利要求4所述的用于地下管道安装施工装置的方法，其特征是下设该箱体的坑的深度是垫层底的标高，坑的宽度是大于箱宽的宽度，坑的长度是大于所安装管道的长度。

6.权利要求4所述的用于地下管道安装施工装置的方法，其特征在于管道垫层是管道坑底与管道之间的支撑物。

7.权利要求4所述的用于地下管道安装施工装置的方法，其特征在于石料是碎石、砂石料、水泥砂石拌合物以及土砂石拌合物。

8.权利要求5所述的用于地下管道安装施工装置的方法，其特征是垫层底的标高是垫层下土质的高度。

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