CN104565535A - 一种球墨铸铁管顶管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁管顶管及其制备方法，包括球墨铸铁管、顶管模具、密封法兰、混凝土、钢丝网、连接件和插口钢圈。本发明采用二氧化碳保护焊自动焊接工艺，将球墨铸铁管、连接件、钢丝网相互焊接在一起，放入顶管模具内；灌入混凝土，蒸汽养生好后，装上插口钢圈，将插口钢圈焊于连接件上；喷涂涂料后，在顶管承插口两端放上塑料胶条，胶条中间开槽，槽内用打包钢带打牢。该制作方法使顶管外观光滑，施工时减少阻力，强度附合顶进时500~1200t顶进力的性能要求，完全满足非开挖地下施工需要，耐腐蚀性强，质量可靠。

Description

一种球墨铸铁管顶管及其制备方法

技术领域：

    本发明涉及管道制备技术领域，尤其是涉及一种球墨铸铁管顶管及其制备方法。

背景技术：

通常的球墨铸铁管管道施工方法为将路面或施工场地开挖，再进行管道的铺设和填埋。在施工过程中，会造成对建筑物的破坏和道路的交通堵塞，这对于交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的大中城市会造成施工成本大大增加，有时甚至无法进行。

球墨铸铁管顶管是一项用于市政施工的非开挖掘进式地下管道的铺设或更换的施工技术，安装时通过工作井把要埋设的管子顶入土内，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。

因此现在需要一种球墨铸铁管顶管以及其快捷有效的制备方法。

发明内容：

本发明为了解决上述问题，提供了一种球墨铸铁顶管及其制备方法，使球墨铸铁顶管在顶进时既可以减少顶进阻力，使各部位受力均衡，也可以保护铸铁管部分不受损害，达到球墨铸铁管顶管端面承受500~1200t的顶进力的性能要求。

本发明采用的技术方案为：一种球墨铸铁管顶管，包括球墨铸铁管、顶管模具、密封法兰、混凝土、钢丝网、连接件和插口钢圈；所述的球墨铸铁管一侧与顶管模具相连，顶管模具一侧设有密封法兰，所述的顶管模具与球墨铸铁管之间设有钢丝网，连接件设置在球墨铸铁管的外侧并与插口钢圈连接；所述的球墨铸铁管的管模承口端设有凹槽。

进一步，所述的凹槽槽深15~20mm，宽20~30mm，槽的一端设有45°的退刀槽。

进一步，所述的顶管模具为1970~5980mm，模具内径尺寸为403~1577mm，厚度为25~50mm。

进一步，所述的密封法兰上设有两个密封槽，密封槽内径分别为340~1330mm和490~1400mm，槽深4mm，槽宽9.5mm。

所述球墨铸铁顶管的制备方法，其特征在于具有以下步骤：

第一步：在球墨铸铁管的管模承口端车削出凹槽；

第二步：浇注出承口端带凸台的球墨铸铁管；

第三步：将铸铁顶管装入顶管模具内，在模具上装上密封法兰；

第四步：将模具树立，装上钢丝网，焊上连接件，灌入按一定比例配制的混凝土；

第五步：蒸汽养生10~12小时；

第六步：外观打磨光滑后装上插口钢圈，然后在顶管两端分别放上两条熟胶带，熟胶带中间开槽，打上打包带固定。

进一步，所述的混凝土的配比为水泥1份，粗砂1.3~1.4份，石子2.5~2.8份、水0.4~0.5份和少量引气剂，将原料搅拌10分钟。

进一步，在焊接时采用FR Ni-1纯镍铁焊丝，并采用二氯化碳作为保护气体。

进一步，所述的保护气体的气体流量为15~25m³/h。

本发明产生的有益效果是：

1、具有施工省时、经济、高效，保护环境、综合造价低、安全等综合功能。

2、能够穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物，能够深入地下作业。

3、不破坏地面建筑物，不影响、不破坏周围环境，不影响交通。

4、不拆迁，能节约一大笔征地拆迁费用。

5、施工不受气候和环境的影响，施工场地小，噪音小。

6、不影响管道的段差变形，特别适用于大中型管径的非开挖铺设。

    本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中密封法兰的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

球墨铸铁管是经过离心球墨铸管机高速离心铸造成的金属管材，带有承插式接口，可用于城市供排水。本发明一种球墨铸铁管顶管是在球墨铸铁管与混凝土水泥顶管基础上的改进。

如图1所示，球墨铸铁顶管由球墨铸铁管1、混凝土2、钢丝网3、连接件4、钢圈5、顶管模具6和密封法兰7组成。在制备球墨铸铁顶管时，先浇注出承口带凸台的球墨铸铁管1，将球墨铸铁管1装入顶管模具6内，球墨铸铁管1的承插口分别对应顶管模具6承口和插口，然后装上密封法兰7，将顶管模具6竖立，在顶管模具6与球墨铸铁管1中间装上钢丝网3，在球墨铸铁管1插口端距离插口安装线位置焊上连接件4，将钢丝网3也焊与连接件4上，灌入按一定比例配制的混凝土2浆料，边灌料边振动，完成后装上密封法兰7，然后将顶管模具6横放，进行蒸汽养生，开模，将外观打磨光滑后装上插口钢圈5，整理喷涂后，在顶管两端放上两条塑料胶条，胶条中间开槽，打上打包带固定。

在加工球墨铁顶管时，需将球墨铸铁管1管模承口车削出高15~20mm，长25～30mm的凹槽，用离心浇注工艺浇注出承口带凸台的球墨铸铁管1，保证浇入混凝土2后，最低混凝土层厚度为5～15mm，从而保证了强度。

顶管模具6主要起固定球墨铸铁管1，使混凝土2定型及确定顶管外型尺寸的作用。顶管模具6长度为1970~5980mm，内径尺寸403~1577mm；模具轴向方向采用2~3节，由密封法兰7连接而成，密封法兰7厚度为25mm，丝孔为沿圆周8个或10均布，孔径为φ22mm标准丝。径向方向为两个半圆形，中间用密封法兰7连接，丝孔间距250mm。为保证钢度，防止模具变形，安装密封法兰7的钢板厚度设计为25mm；模具为钢板卷制，每隔450mm焊接一圈沿圆周方向的筋板，筋板厚10~15mm，高50~80mm；模具材质为45#钢或合金钢，为方便脱模，模具内径粗糙度要求不大于6.3μm。模具沿铸管承口端加工一长度为150mm长，两端带法兰的短节，一端联接模具，另一端安装密封法兰7，材质一般为铸钢。顶管长度偏差不允许超过＋10mm，由于铁液成份和热处理温度等参数的影响，每支定尺的铸铁管管模浇注出来的铸管退完火后长度不完全相同，为了保证插口安装线长度一定，需要专门制作项管长度调整密封法兰7，一般密封法兰7的厚度为5mm，10mm，15mm等，密封法兰7的安装接口形式与模具端面相同，需要时装到顶管模具6一端，保证顶管长度不超差。

如图2所示，密封法兰7主要是起密封混凝土，平衡底座的作用。密封法兰7外径及丝孔设计成与顶管模具6配套，内径326~1256mm，材质为45^#钢，厚度为25~50mm；使用时将球墨铸铁管1安装到顶管模具6内后，装上密封法兰7，竖模，浇灌混凝土。为减轻重量，将密封法兰7远离模具的一端车削掉25mm厚度，密封法兰7上开设两个密封沟槽，一个密封槽内径分别为340～1330mm，490～1400mm，槽深4mm，槽宽9.5mm。沟槽内放置密封圈，预防向模具外或铸铁管内部跑浆。密封法兰7主要防止蒸汽养生过程中的跑浆。密封法兰7内径较铸铁管插口尺寸大0.5～1mm，以方便装卸，外径与模具外径相同，厚度为50mm，材质45^#钢。

在顶管插口紧挨安装线部位，混凝土浇注层一端安装厚25mm的钢圈5，能有效承担顶推过程中所受的顶推力，钢圈5内径比球墨铸铁管1外径大0.5~1mm，外径与顶管外径相同。由于钢圈5要承受很大的顶推力，为保证受力均衡，钢圈5安装时确保与球墨铸铁管1垂直，钢圈材质为45^#钢。

将插口钢圈5直接焊接在连接件4的端面上，从而保证了钢圈5与球墨铸铁管1的垂直；将装好后的钢丝网3焊接于连接件4上，预防浇注混凝土2时钢丝网3变形或偏离原来位置，起到固定钢丝网3的作用。连接件4与球墨铸铁管1接触面内径393~1377mm，与顶管模具1接触面外径403~1397mm，与钢圈5接触面粗糙度不大于6.3μm，连接件上支撑筋板厚30mm，长200mm，焊接时采用FR Ni-1纯镍铁焊丝及自动焊机，用二氯化碳气体保护焊工艺，所有焊接面均满焊，用气体流量为15～25m³/h。

 在顶管中加入钢丝网3的目的是为了加固外层混凝土。由于顶管施工一般在地下8~10m的道路或建筑物下方，不开挖沟渠，管道在地下逐节顶进。在顶进过程中，要克服土壤摩擦阻力、铸管本身重力及防碍性阻力等力的作用，外层混凝土及插口圈要承受很大的力，所以在混凝土浇注时考虑在模具与铸管之间加钢丝网，材质为直径6mm的冷拔丝，长度为去除铸铁管承插口钢性部分约60mm，直径为距离顶管模具6内壁25mm，网眼直径为15×15mm。

球墨铸铁管1外侧的混凝土采用普通425^#水泥，5mm粒级的石子，砂子为普通铸铁管内衬用水洗砂，配比为水泥：粗砂：石子：水：减气剂=1：1.3～1.4：2.5～2.8：0.4～0.5：少量，料偏稠些好，搅拌时间10分钟。将料均匀地加入顶管模具6腔内，小料流加入，边加料边振动，保证料振实，加满后擦净所粘泥浆，安装密封法兰7，将模具横放，盖上密封帆布，蒸汽养生8～12小时。

在球墨铸铁管1插口安装部位和顶管混凝土2两端分别包裹上宽约150mm的防护棉，以减少吊运过程中的碰撞，包装棉外用细钢带扎紧，最外层用防雨防灰的塑料袋包装。为预防吊运过程中顶管之间互相碰撞而损坏顶管的外部混凝土层，在包装时设计距承插口各500mm处各两条塑料胶条，朔料胶条宽54mm，高40mm，长度为不同规格顶管的外周长，中间凹槽宽度正好可以放下打包钢带，这样既固定了外包装塑料带，又保护顶管外混凝土不受剐蹭和损坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种球墨铸铁管顶管，包括球墨铸铁管、顶管模具、密封法兰、混凝土、钢网、连接件和插口钢圈；所述的球墨铸铁管一侧与顶管模具相连，顶管模具一侧设有密封法兰，所述的顶管模具与球墨铸铁管之间设有钢丝网，连接件设置在球墨铸铁管的外侧并与插口钢圈连接；所述的球墨铸铁管的管模承口端设有凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管顶管，其特征在于：所述的凹槽槽深15~20mm，宽20~30mm，槽的一端设有45°的退刀槽。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁顶管，其特征在于：所述的顶管模具为1970~5980mm，模具内径尺寸为403~1577mm，厚度为25~50mm。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁管顶管，其特征在于：所述的密封法兰上设有两个密封槽，密封槽内径分别为340~1330mm和490~1400mm，槽深4mm，槽宽9.5mm。

5.如权利要求 1 所述的一种球墨铸铁管顶管，其制备方法特征在于具有以下步骤：

第一步：在球墨铸铁管的管模承口端车削出凹槽；

第二步：浇注出承口端带凸台的球墨铸铁管；

第三步：将铸铁顶管装入顶管模具内，在模具上装上密封法兰；

第四步：将模具树立，装上钢丝网，焊上连接件，灌入按一定比例配制的混凝土；

第五步：蒸汽养生10~12小时；

第六步：外观打磨光滑后装上插口钢圈，然后在顶管两端分别放上两条熟胶带，熟胶带中间开槽，打上打包带固定。

6.根据权利要求5所述的所述的制备球墨铸铁管顶管的方法，其特征在于：所述的混凝土的配比为水泥1份，粗砂1.3~1.4份，石子2.5~2.8份、水0.4~0.5份和少量引气剂，将原料搅拌10分钟。

7.根据权利要求5所述的所述的制备球墨铸铁管顶管的方法，其特征在于：在焊接时采用FR Ni-1纯镍铁焊丝，并采用二氯化碳作为保护气体。

8.根据权利要求7所述的所述的制备球墨铸铁管顶管的方法，其特征在于：所述的保护气体的气体流量为15~25m³/h。