CN108591646A - 一种u型双壁承插式管道接口及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U型双壁承插式管道接口及其安装方法，包括承口端和插口端，二者用于分别与普通管段首尾相连形成单位管段，承口端设有双层管壁形成的U型插槽，插口端为单层无螺纹圆管壁，承口端与插口端之间设有卡扣，管段套接时插口端插于U型插槽内，并通过卡扣与承口端卡接。克服传统塑料管道承插式接口存在的不足，抗震效果好，竖向刚度大，密闭性好，安装方便快捷。

Description

一种U型双壁承插式管道接口及其安装方法

技术领域

本发明涉及排水工程管道技术领域，具体涉及一种U型双壁承插式管道接口及其安装方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，国家逐步加快城镇基础设施的建设，排水管网建设是其中最重要的工程之一。排水系统是一个城市的良心，也是城市市政道路的重要配套设施，城市改造对管网建设的投入也逐年增加。目前，城市排水管网工程一般包括新城区雨污水管网建设、老城区雨污水管网改造以及海绵城市设施的建设等。良好的排水管网系统是保持城市清洁的重要前提，因此也越来越受到人们的重视。

排水管道的不透水性和耐久性，在很大程度上取决于管口接口质量。管道的接口应具有足够的强度，不透水性，抵抗污水或地下水的侵蚀能力，并具有一定的弹性。在实际生产中，通常根据水流情况、管材的种类、地质条件及采用的施工方法来选定管道接口形式。近年来，随着合成塑料工艺的不断进步，高分子材料性能的不断提高，塑料管道在排水工程中的运用越来越多。在塑料管道连接技术中，承插式管道连接方式具有独特的柔性接口特点，因此增强了管道抗震、抗收缩和膨胀性能。柔性接口在保证管道不渗漏的前提下，允许管道纵向轴线交错3-5mm或交错一个较小的角度。因此，承插式接口相比于法兰式、卡箍式接口，管路系统稳定性好，适应温度变化，减少管道应力对结构件的破坏作用，所以在管道工程中广泛应用。

排水管道接口是地下雨污排水工程中重要的组成部分，其施工质量好坏直接影响整个工程的质量及排水系统的正常运行，甚至危及路面安全和造成地下水污染等严重问题。然而，排水管道承插式接口漏损现象在我国十分常见，一般情况下，管道接口施工工艺缺陷，承插接口橡胶圈密封不严密为管道漏损的主要原因。排水管道接口漏损一般会造成以下事故：

(1)地下水入渗：污水管道设计埋深通常为3.0m以上，在地下水位高的地区，管道接口不严密或漏损使地下水渗入排水管道，增加管道负荷。根据《室外排水设计规范GB50014-2006》规定，在一般情况下入渗地下水量可以按照平均日综合生活污水总量的10％～15％计算。由此可见，地下水入渗相当严重，大量的地下水入渗会造成排水管道流量增大，增加污水厂经济投入，给国民经济造成不必要的损失。

(2)污染地下水源：污水管道接口漏损会造成污水泄漏，大量氨氮、硝酸盐、硫酸盐、有机物等随着污水渗入地下水，造成地下水有机物和无机盐类超标，严重危害地下水水质。更严重的是，含有重金属物的污水渗入地下水，给人们的饮水安全带来巨大威胁。

(3)地面沉降：排水管道漏水造成道路路基沉降现象在我国时有发生。如2010年，天津市塘沽区外滩管道漏水造成地面塌陷。特别是在我国西部湿陷性黄土地区，一旦排水管道漏水，土的结构破坏而导致显著附加变形，路基承载力不足，对地面稳定性造成严重威胁。

因此，良好的接口施工质量及接口严密性是控制排水管道漏损的有效保证。

传统塑料管道承插式接口目前存在的问题主要有以下几个方面：

(1)橡胶密封圈没有定位，橡胶圈圆周不能保证均匀一致的压缩比，不能保证其密封性能，导致其发生渗漏；

(2)承插口接头深入度无法精确控制，安装工人往往凭施工经验确定深入度，不能保证插口深入承口距离到位。

(3)传统承插接口依靠承口与插口挤压橡胶圈的摩擦力连接，管道回填前管沟积水浮管或者回填时土壤扰动易导致接口脱位。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种U型双壁承插式管道接口及其安装方法，克服传统塑料管道承插式接口存在的不足，抗震效果好，竖向刚度大，密闭性好，安装方便快捷。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种U型双壁承插式管道接口，包括承口端和插口端，二者用于分别与普通管段首尾相连形成工程中的单位管段，承口端设有双层管壁形成的U型插槽，插口端为单层无螺纹圆管壁，承口端与插口端之间设有卡扣，相邻管段对接时插口端插于U型插槽内，并通过卡扣与承口端卡接。

按照上述技术方案，U型插槽的顶部为敞开，U型插槽的外圈和内圈分别为槽外壁和槽内壁，槽外壁和槽内壁的底部均与普通管段连接，槽外壁套设于槽内壁外，管段对接时插口端套装于槽外壁和槽内壁之间。

按照上述技术方案，卡扣包括多个凹槽和凸触，多个凸触沿周向分布于插口端的外壁上，多个凹槽沿周向分布于槽外壁的内侧壁上，凹槽与凸触的位置相对应，凹槽与凸触的个数相同。

按照上述技术方案，槽内壁的外端设有楔形环状导流板。

按照上述技术方案，承口端和插口端的材料均为高密度聚乙烯(HDPE)材料。

按照上述技术方案，U型插槽的宽度与插口端管壁厚度一致。

按照上述技术方案，U型插槽内设有橡胶密封圈。

按照上述技术方案，承口端与相应的普通管段之间连接有加强肋，在生产时承口端在线扩口，与普通管段一体成型；同时插口端与相应普通管段一体成型。

按照上述技术方案，承口端敷设于插口端的上游。

实施以上所述的U型双壁承插式管道接口的安装方法，包括以下步骤：

1)将带有承口端和插口端的管道机械吊装下管入沟槽内，保持相邻管道的承口端与插口端相近放置，并对承口端的U型插槽内和插口端表面进行清洁；

2)将橡胶密封圈平顺推入U型插槽底部；

3)调整插口端和承口端的相对位置及角度，并将插口端推入承口端的U型插槽内，使用铰链将插口端缩进至承口端的U型插槽底部，直至挤压橡胶密封圈；

4)当卡扣完成紧扣后，整个管道接口连接工作完成；

5)重复上述步骤1)～4)，沿水流方向由上游向下游敷设，直至所有管道安装完毕。

本发明具有以下有益效果：

1.本U型双壁承插式管道接口通过双层壁插槽包络的方式连接插口，增加了接口的密闭性；通过卡扣使接口具有良好的刚度，整体性好，抗震效果好，同时使插口深入度得到了精确控制，接口安装灵活、施工简便，省时省力，节约工期。

2.卡扣的U型插槽的凹槽与插口端的凸触紧密契合，实现轴向和周向限定，提高了接口的刚度。

3.U型插槽底端垫有柔性橡胶密封圈，与将橡胶圈套在插口上的传统方法相比，一方面能更好的发挥其密封性能，提高了密闭性，使接口不漏水不漏气，另一方面又减少了橡胶密封圈与污水接触的面积，减缓腐蚀，增加其使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例中U型双壁承插式管道接口的结构示意图；

图2是本发明实施例中承口端的截面示意图；

图3是本发明实施例中插口端的截面示意图；

图4是本发明实施例中橡胶密封圈的结构示意图；

图中，1-承口端，2-插口端，3-加强肋，4-橡胶密封圈，5-槽外壁，6-槽内壁，7-凹槽，8-U型插槽，9-凸触，10-导流板，11-普通管段，12-污水流向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图4所示，本发明提供的一个实施例中的U型双壁承插式管道接口，包括承口端1和管道接口的插口端2，二者用于分别与普通管段11的首尾相接形成工程中的单位管段；承口端1的外端设有U型插槽8，形成双层壁承口端1，插口端2为单层无螺纹圆管壁，承口端1与插口端2之间设有卡扣，相邻管段对接时插口端2插于U型插槽8内，并通过卡扣与承口端1卡接，通过承口端1和插口端2套接，实现两个相邻的普通管段11的对接。

进一步地，U型插槽8的顶部为敞开(U型插槽8的顶部即为承口端1的外端，U型插槽8的底部即为承口端1的内端)，U型插槽8的外圈和内圈分别为槽外壁5和槽内壁6，槽外壁5和槽内壁6的底部均与普通管段11连接，槽外壁5套设于槽内壁6外，管段对接时插口端2套装于槽外壁5和槽内壁6之间。

进一步地，卡扣包括多个凹槽7和凸触9，多个凸触9沿周向分布于插口端2的外壁上，多个凹槽7沿周向分布于槽外壁5的内侧壁上，凹槽7与凸触9的位置相对应，凹槽7与凸触9的个数相同；承口端1和插口端2套接时凸触9嵌入于凹槽7内，通过凹槽7和凸触9可防止管道接口轴向相对位移，在U型插槽外壁5内侧环向对称的布置4个凹槽7，同时在对应的插口端2外壁上设置凸触9，安装时将插口推入承口，凸触9造成塑料管道的U型插槽8壁发生弹性形变，安装完成时凹槽7与凸触9形成契合，管道形变复原，同时以凹槽7与凸触9的契合作为管道接口安装到位的精确标志，避免了人工判断产生误差。

进一步地，槽内壁6的外端设有楔形环状导流板10；用于衔接U型插槽8和插口，导流板10有一定坡度，呈楔形以利流体流动，减小局部水头损失。

进一步地，承口端1和插口端2的材料均为高密度聚乙烯(HDPE)材料，与管身材料一致。

进一步地，普通管段11为聚乙烯(HDPE)螺旋波纹管。进一步地，U型插槽8的宽度与插口端2管壁厚度一致。

进一步地，槽内壁6和插口端2外壁均为表面光滑无螺纹，保证接口安装后，插口端2管壁与U型插槽8壁良好贴合，以形成良好密闭性。

进一步地，U型插槽8内设有橡胶密封圈4；橡胶密封圈4设置于U型插槽8的底部，布置于承口端1和插口端2之间。

进一步地，橡胶密封圈4的材料为可压缩柔性材料；具有较好的隔绝空气、水的密封效果；将密封圈放置于U型插槽8底部，当插口推入承口安装就位后，二者轴向压缩橡胶圈，橡胶圈受力形变挤密，充满管壁两截面间的缝隙，以产生良好的密闭效果。

进一步地，承口端1在生产时扩口，与相应普通管段11一体成型，承口端1与普通管段11之间连接有加强肋3；加强肋3的内圈直径比普通管段11的内径小，在管段内圈形成纺锤形导流板10，承口端1的内端即U型插槽8的底端，由于U型插槽8底端截面较大，若与管道主体直接连接强度不足，轴向受力不均易导致插槽断裂；因此，一方面，需在插槽底部与管道主体连接处做加强肋3，增加U型插槽8的强度和稳定性，使承口轴向受力能较均匀的传递至管道主体，防止接口断裂；另一方面，作为管道突扩段，插槽底部与管道主体连接处形成阴角，导致涡流产生，不利水体流动；纺锤形的加强肋3也可兼作导流板10，具有导流作用，防止涡流，减小管道内水头损失。

进一步地，承口端1敷设于插口端2的上游；由于环状导流板10的导流方向是由承口坡向插口，因此本U型双壁承插式管道接口在沟槽中敷设时，敷设方向从管道上游向管道下游进行，与传统承插接口由下游向上游敷设的方向相反。

实施以上所述的U型双壁承插式管道接口的安装方法，包括以下步骤：

1)将带有承口端1和插口端2的管道机械吊装下管，保持相邻管道的承口端1与插口端2相近放置，对承口端1的U型插槽8内和插口端2表面进行清洁(具体清洁承口端1和插口端2上的灰尘、沙土和积水)；

2)将橡胶密封圈4平顺推入U型插槽8底部；

3)调整插口端2和承口端1的相对位置及角度，并将插口端2推入承口端1的U型插槽8内，使用铰链将插口端2缩进至承口端1的U型插槽8底部，直至挤压橡胶密封圈4；

4)当卡扣完成紧扣后，整个管道接口连接工作完成；

5)重复上述步骤1)～4)，沿水流方向由上游向下游敷设，直至所有管道安装完毕。

进一步地，所述的步骤1)中，对承口端1的U型插槽8清洁后，在承口1的U型插槽8涂抹润滑剂；所述的步骤2)中，橡胶密封圈4推入U型插槽8前，对橡胶密封圈4进行清洁处理并涂抹润滑剂；所述的步骤3)中，插口端2推入承口端1前，在插口端2的内外壁均涂抹润滑剂。

进一步地，所述的卡扣包括4个凸触9和4个凹槽7分别相对布置于插口端2的外壁上和槽外壁5的内侧壁上，所述的步骤3)中，调整插口端2和承口端1的相对位置及角度过程中，使4个凸触9分别与对应的凹槽7位于一条直线上；所述的步骤4)中，卡扣的完成紧扣的具体过程为当所有凸触9和凹槽7顺利完成紧扣动作，并发出明显声响，整个接口连接工作完成。

本发明的工作原理：

参照图1～图4，本发明提供一种U型双壁承插式管道接口，包括U型双壁承口端1、插口端2及橡胶密封圈4三部分。U型双壁承口和传统承插管道承口相比，最大的特点在于其双层管壁的设计，形成环状管槽，断面呈“U”形，因此较一般单层承口相比具有更大的环刚度。从管道轴心向外依次为槽内壁6和槽外壁5，双壁采用与普通管段11相同的材质，高密度聚乙烯(HDPE)，因此接口具有一定柔性，较小的形变可恢复。

进一步的，槽内壁6和槽外壁5长度与普通承插管道承口段相同，U型插槽8槽宽度与插口端2管壁厚度相同，保持接触面光滑，保证插口端2恰好能够插入承口端1的U型插槽8中，最大限度的减小承口端1与插口端2管壁之间的间隙，增加接口的密闭性，同时U型插槽8环向包络插口端2管壁，使接口竖向刚度增大，显著增强接口抗剪性能。

进一步的，槽外壁5进口端设有凹槽7，共4个，垂直管道轴向对称布置，凹槽7为直径约30mm深度5-8mm(由管壁厚度决定)的弧形槽，设置于距进口端约100mm处。与之相对应的，在插口端2的根部以上约100mm处对称设有4个弧形凸触9，凸触9为实体突起，制造时与管道插口一体成型。当插口端2安装到位时，凹槽7与凸触9正好契合，形成锁定，使管道接口具有更好的整体性，防止承口端1与插口端2间相对滑移，抗震性好；同时凸触9在U型插槽8中向前推进时，U型插槽8管壁受到凸触9的向外挤压发生略微的膨胀形变，受益于HDPE材料的柔性特点，此形变在凹槽7与凸触9契合完成时立即恢复；而观察凸触9是否就位也可作为精确判断承插接口否安装到位的标志，因此能避免传统承插接口安装过程中依靠工人经验判断接口是否安装到位的方法带来的偶然误差。

进一步的，为了进一步增加接口的密闭性，在U型插槽8底部设置橡胶密封圈4，由柔性橡胶材料制成，具有良好的伸缩性，橡胶密封圈4截面为圆型，截面直径与U型插槽8的槽宽相同，当管道接口安装就位时，U型插槽8底面与插口端2相互挤压橡胶密封圈4产生形变，使其充满二者之间的空隙，保证了承口端1与插口端2接触面间的空气密闭性，进而在管道运行时，确保水无法从管道内部渗出。

进一步的，U型插槽8底部宽度与普通管段11壁厚不一致，若直接连接易造成承口端1断裂，为了增强U型双壁承口的稳定性和强度，在普通管段11和承口端1连接段进行加强，设加强肋3。加强肋3截面呈纺锤形，宽度由普通管段11至U型插槽8底部逐渐变宽。其作用一方面均匀传递U型插槽8底部的轴向应力，保持承口端1与普通管段11连接的整体性；另一方面，顺接普通管段11与槽内壁6，使两侧管壁平滑连接，防止U型插槽8底部转角处形成局部涡流，减小管道中流体的水头损失。

进一步的，由于槽内壁6在插口端2管壁内侧，本U型双壁承插式接口管道中的污水流向12为：承口端1——插口端2，与传统承插接口管道水流方向相反；将槽内壁6与插口端2贴合处顶端管壁制成楔形，形成一个环状导流板10，由槽内壁6坡向插口端2内壁，使承口端1与插口端2管壁相接处流体的流线更为平滑，避免局部涡流产生。

实施例

本实施例的U型双壁承插式管道接口，由U型双壁承口端1、插口端2及橡胶密封圈三部分组成。通过将承口端1制成双层管壁形成U型插槽8，使插槽宽度与插口端2端管壁厚度一致，安装完成后相互贴合以形成良好密闭性能；同时，将橡胶密封圈4放置于U型插槽8底部，安装就位后承口端1与插口端2相互挤压压缩橡胶密封圈4，产生双重密闭效果。槽外壁5内侧进口端设有凹槽7，安装时与插口端2端外壁上的凸触9相互契合，形成锁定，避免承口端1与插口端2的轴向滑移。U型插槽8底端与普通管段11连接处做加强肋3，增加U型插槽8的强度和稳定性，并且可以防止局部涡流产生；同理在槽内壁6顶端设楔形环状导流板10以利流体流动，减小管道内水头损失。

本发明U型双壁承插式管道接口具体安装方式如下：

第一步，机械吊装下管，清洁承口端1U型插槽8内与插口端2表面的灰尘、沙土、积水等，在承口端1的U型插槽8涂抹润滑剂；

第二步，清洁橡胶密封圈4并涂抹润滑剂，然后将橡胶密封圈4平顺的推入U型插槽8底部，安装到位；

第三步，插口端2内外壁涂抹润滑剂，并调整插口2与承口端1的相对位置于角度，使4个凸触9分别与对应的凹槽7位于一条直线上，然后推入插口端2，工人使用铰链将插口端2不断缩进至承口1底部，直至挤压橡胶密封圈4；

第四步，当所有凸触9和凹槽7顺利完成紧扣动作，并发出明显声响，整个接口连接工作完成。

第五步，重复上述步骤，由水流方向上游向下游敷设，直至所有管道安装完毕。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种U型双壁承插式管道接口，其特征在于，包括承口端和插口端，二者用于分别与普通管段首尾相连形成单位管段，承口端设有双层管壁形成的U型插槽，插口端为单层无螺纹圆管壁，承口端与插口端之间设有卡扣，相邻管段对接时插口端插于U型插槽内，并通过卡扣与承口端卡接。

2.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，U型插槽的顶部为敞开，U型插槽的外圈和内圈分别为槽外壁和槽内壁，槽外壁和槽内壁的底部均与普通管段连接，槽外壁套设于槽内壁外，管段对接时插口端套装于槽外壁和槽内壁之间。

3.根据权利要求2所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，卡扣包括多个凹槽和凸触，多个凸触沿周向分布于插口端的外壁上，多个凹槽沿周向分布于槽外壁的内侧壁上，凹槽与凸触的位置相对应，凹槽与凸触的个数相同。

4.根据权利要求2所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，槽内壁的外端设有楔形环状导流板。

5.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，承口端和插口端的材料均为高密度聚乙烯(HDPE)材料。

6.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，U型插槽的宽度与插口端管壁厚度一致。

7.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，U型插槽内设有橡胶密封圈。

8.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，承口端与相应的普通管段之间连接有加强肋，在生产时承口端在线扩口，与普通管段一体成型；同时插口端与相应普通管段一体成型。

9.根据权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口，其特征在于，承口端敷设于插口端的上游。

10.实施权利要求1所述的U型双壁承插式管道接口的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将带有承口端和插口端的管道机械吊装下管至沟槽中，保持相邻管道的承口端与插口端相近放置，并对承口端的U型插槽内和插口端表面进行清洁；

2)将橡胶密封圈平顺推入U型插槽底部；

3)调整插口端和承口端的相对位置及角度，并将插口端推入承口端的U型插槽内，使用铰链将插口端缩进至承口端的U型插槽底部，直至挤压橡胶密封圈；

4)当卡扣完成紧扣后，整个管道接口连接工作完成；

5)重复上述步骤1)～4)，沿水流方向由上游向下游敷设，直至所有管道安装完毕。