CN110966468A - 主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置及卡接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于公路施工技术领域，涉及一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置及卡接方法，包括：主体、设置在主体内表面上的轴向密封件和径向密封件以及套装在主体外部的锁紧件，主体为内中空主体；主体内表面包括置于中间处的柱形面以及从柱形面两端分别向主体内表面两端扩散的锥形面，径向密封件分别置于锥形面处；主体内部的锥形面与柱形面连接处均设置有卡槽，轴向密封件分别置于卡槽内；当卡接时，通过轴向密封件以及径向密封件对管道的轴向和径向起到密封作用，通过锁紧件用来实现管道与主体之间锁紧，加强密封效果。本发明密封性好，且能对管道端口不齐时出现的缝隙进行补偿，快速将管道卡接，耗时短、施工效率高。

Description

主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置及卡接方法

技术领域

本发明属于公路施工技术领域，涉及一种管道卡接装置及方法，尤其涉及一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置及卡接方法。

背景技术

在某大桥公路施工时建有多级承台，由于承台断面尺寸大，混凝土的浇筑方量大，施工承台内部的混凝土温度会升高，特别是施工工期在7～8月，混凝土内部最高温度可达40～60℃，热量集中在内部，分布不均匀，承台的受力点发生变化，使得承台极易因内表温差产生较大温度应力而发生开裂，对施工造成影响；同时承台面积较大，会采用分层浇筑，当混凝土拌合生产能力或浇筑量较低时，即出现分层浇筑的层与层之间间隔时间过长的现象，尤其在气温较高时段，极易因层间水分蒸发过快导致塑性收缩裂缝，甚至出现冷缝。

为了降低混凝土浇筑仓面的环境温度，使得承台应力集中不易发生断裂。在承台内部布设蛇形管道，并将冷却水通入管道中从而降低内部混凝土的温度，在铺设时，需要将大量的直管个弯管连接在一起形成蛇形管道，但是当管道连接时，会存在以下问题：施工时间长、效率低、管道与管道端口不齐出现缝隙而导致密封较差。

发明内容

为了解决现有管道连接时施工时间长、效率低以及密封性差的问题，本发明提供一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置及卡接方法，能快速将管道卡接，并从轴向以及径向同时对管道进行密封，同时对管道端口不齐时出现的缝隙进行补偿，耗时短、施工效率高、密封性好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置包括：主体、设置在主体内表面上的轴向密封件和径向密封件以及套装在主体外部的锁紧件。

进一步的，所述主体为内中空主体；所述主体内表面包括置于中间处的柱形面以及从柱形面两端分别向主体内表面两端扩散的锥形面，所述径向密封件分别置于锥形面处；所述主体内部的锥形面与柱形面连接处均设置有卡槽；所述轴向密封件分别置于卡槽内。

进一步的，所述径向密封件为锥形密封件，所述径向密封件的外壁结构与主体两端锥形面的结构相适配；所述轴向密封件的内壁结构与待卡接管道的外壁结构相适配。

进一步的，所述轴向密封件为内部填充有液体的空心环形密封件；所述轴向密封件的外径大小与卡槽相适配；所述径向密封件的内径与待卡接管道的外径相适配。

进一步限定，所述轴向密封件和径向密封件均为软质橡胶密封件。

一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置的卡接方法，其特征在于：所述卡接方法包括：

1)将两个相邻的管道端口分别从主体两端卡进主体内；

2)利用轴向密封件内填充的液体流动特性使轴向密封件挤压膨胀弥补管道轴两端轴向端面不平与主体的接触面直接的缝隙，实现管道轴向端面密封；

3)在用锁紧件对管道与主体进行锁紧时，利用径向密封件在锁紧件锁紧的同时受挤压推进，填充在主体两端与管道之间，实现管道的径向密封。

进一步的，所述步骤2)中端面密封的实现过程是：由于轴向密封件内部装有液体，当管道的端面不齐时，管道先与轴向密封件接触处对轴向密封件内的液体进行挤压，使轴向密封件内的液体不断向管道端面的缝隙处扩散，形成液体包将管道端面产生的缝隙填充满，对管道端面产生的缝隙进行补偿密封。

进一步的，所述步骤3)中径向密封的实现过程是：由于径向密封件置于主体内壁与管道外壁之间，当旋转主体外部两端处的锁紧件对管道和主体进行锁紧时，径向密封件受挤压发生推进，将主体两端与管道之间的缝隙填充满，管道外部的径向方向上径向密封件完全密封住。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明中，当相邻的管道主体两端卡接在主体内时，通过置于主体内的轴向密封件以及径向密封件对管道的轴向和径向起到密封作用，然后通过锁紧件用来实现管道与主体外部之间锁紧，防止管道与主体松动，加强密封效果，卡接过程简单快捷，时间短，施工效率高，密封作用好。

2、本发明中，轴向密封件内部装有液体，当管道的端面不齐时，通过液体的流动性，当管道端面对轴向密封件内的液体进行挤压膨胀来填充管道端面不齐产生的缝隙，从而实现对管道轴向端面不齐进行补偿，端面密封效果更好。

3、本发明中，主体两端的内表面为向外扩散的锥形面，锥形面上设置径向密封件，径向密封件的外壁均与主体内的锥形面相接触，使得管道端面在径向穿过轴向密封件卡入主体内部时，主体两端的锥形面设计使得轴向密封件不会在主体内发生挤压而堆叠在一起保证管道能的端面能与轴向密封件顺利接触，而利用锁紧件对管道进行锁紧时，径向密封件由于受挤压发生推进，完全填充在主体两端内表面以及管道外壁之间，管道径向方向密封完全。

附图说明

图1为本发明提供的卡接装置整体结构示意图；

图2为本发明提供的卡接装置纵向剖视示意图；

图3为本发明提供的卡接口A放大示意图；

图4为本发明提供的卡接口B放大示意图；

图5为本发明提供的卡接口A工作状态示意图；

图6为本发明实施例3中管道卡接装置的使用场景图；

其中：

1—主体、2—锥形密封环、3—锁紧环、4—密封圈、5—管道。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。

实施例1

本发明提供的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置包括：主体1、轴向密封件、径向密封件以及锁紧件。主体内部的两端处分别设置径向密封件，主体内部的中间处设置轴向密封件，两个相邻的管道5分别从主体1的两端卡进主体内时，径向密封件置于管道外壁与主体内壁之间，轴向密封件置于管道5两端的轴向端面处，管道5端面相接触的轴向密封件能对端面不齐产生的缝隙进行补偿，锁紧件套装在主体1外部两端，从外部对管道以及主体进行锁紧的同时使得径向密封件受到挤压推进填充在主体与管道之间，从轴向和径向两个方向对管道5进行密封，管道密封效果好，卡接过程简单快速，耗时短，施工效率高。

参见图2、图3以及图4，本实施例提供的主体1，其结构为中空的柱形结构，主体1内表面沿主体1的径向呈对称结构，主体1内表面包括置于中间处的柱形面以及从柱形面两端分别向主体内表面两端扩散的锥形面，径向密封件分别置于锥形面处；且径向密封件的外壁与锥形面的内壁相接触，径向密封件的内壁与管道的外壁相接触；主体1内部的锥形面与柱形面连接处均设置有卡槽，轴向密封件分别设置在卡槽内。

本实施例中，径向密封件为空心环形密封件，具体的，径向密封件的结构为锥形密封环2，锥形密封环2的材质为橡胶，锥形密封环2的外壁结构与主体1两端锥形面的结构相适配，锥形密封环2的内壁结构与管道5的外壁结构相适配；同时锥形密封环2的内径大小小于或等于管道5的内径大小。

本实施例中，轴向密封件为内部填充有液体的空心环形密封件，具体的轴向密封件为填充有液体的空心密封圈4，轴向密封件的材质为橡胶材质。密封圈4置于主体柱形面与锥形面连接处的卡槽内，密封圈4的内径与管道5的内径相适配。

本实施例中，锁紧件为锁紧环3，参见图1以及图2，其结构为L型锁紧环，竖杆段的内径大小与主体1两端的外径尺寸相匹配；横杆段的内径大小与管道5的外径尺寸相匹配，将锁紧环3套装在主体外部时，竖杆段套装在主体1外部且横杆段套装在管道5外部。

实施例2

采用本发明提供的卡接装置对相邻管道进行卡接固定，具体的卡接方法包括：

1)将两个相邻的管道5端口分别主体1两端卡进主体1内；

2)利用轴向密封件内填充的液体流动特性使轴向密封件挤压膨胀弥补管道5两端轴向端面不平与主体1的接触面直接的缝隙，实现管道5轴向端面密封；

3)在用锁紧件对管道5与主体1进行锁紧时，利用径向密封件在锁紧件锁紧的同时受挤压推进，填充在主体1两端与管道5之间，实现管道5的径向密封。

进一步的，参见图5，步骤2)中端面密封的实现过程是：由于轴向密封件内部装有液体，当管道5的端面不齐时，管道5先与轴向密封件接触处对轴向密封件内的液体进行挤压，使轴向密封件内的液体不断向管道5端面的缝隙处扩散，形成液体包将管道端面产生的缝隙填充满，对管道端面产生的缝隙进行补偿密封。这是因为，密封圈4内设有液体，管道5在被锥形环挤压后就会向密封圈方向移动，在移动时管道5端面肯定会先有个与密封圈的接触界面，那么这时在继续不断的往密封圈4方向被挤压移动，就会挤压密封圈4，在保证密封圈4内液体体积不变的情况下，密封圈4就会发生变形，变形的余量就会往管道5端面与密封圈4的空隙处挤压走向，这时就会把管道5存在的斜面情况进行一个有效的封堵，自然就对管道5端面起到密封的效果。

进一步的，步骤3)中径向密封的实现过程是：由于径向密封件置于主体1内壁与管道5外壁之间，当旋转主体1外部两端处的锁紧件对管道5和主体1进行锁紧时，径向密封件受挤压发生推进，将主体1两端与管道5之间的缝隙填充满，管道5外部的径向方向上径向密封件完全密封住。

实施例3

以本发明提供的卡接装置在施工中的应用进一步对本发明进行阐述。

1、施工的工况为：某公路大桥及其南北两岸接线工程为双塔单侧混合梁斜拉桥，桥跨布置为(75+75+75)m+820m+(300+100)m；混凝土主梁和钢主梁均采用分离式双边箱的PK梁断面；索塔采用收腿的倒Y型造型，整体式承台，群桩基础；辅助墩、过渡墩均采用群桩基础。全桥采用半漂浮结构体系，在索塔下横梁处和各辅助墩、过渡墩处设置纵向活动抗震型。

南塔采用圆端矩形承台，承台分两级布置，承台底高程分别为23.5m、顶高程32.5m，一级承台平面尺寸67.5m×35.75m，厚度为7m；二级承台厚2.5m，底面平面尺寸为51m×23m，顶面为46m×18m，基础均用58根直径2.5m钻孔灌注桩基础。主墩一级承台及二级承台均采用C40混凝土，封底垫层采用3.5m厚的C25水下混凝土。

2、本工程的难点如下：

(1)本工程承台断面尺寸大，浇筑方量高达18171.5m³；大体积混凝土设计强度等级高(C40)，混凝土绝热温升高；施工工期在7～8月，为一年中最炎热的两个月份，浇筑温度较难控制，混凝土内部最高温度较高可达60℃；混凝土温升控制不当时，极易因内表温差产生较大温度应力而导致开裂。

(2)承台长宽比接近2:1，容易在承台长边中间部位和承台与封底、一级承台与二级承台交界处出现应力集中而导致开裂。

(3)一级承台平面面积达2413m²，按分层浇筑厚度30cm进行计算，浇筑一层混凝土的方量就高达720m³，当混凝土拌合生产能力或浇筑量较低时，即出现分层浇筑的层与层之间间隔时间过长的现象，尤其在气温较高时段，极易因层间水分蒸发过快导致塑性收缩裂缝，甚至出现冷缝。

3、现有的解决方法是：为使混凝土的浇筑温度≤28℃，考虑混凝土运输、泵送、浇筑过程中的温升，结合本承台施工季节的气温条件和运输距离，本项目混凝土的出机温度宜控制≤26℃。冷却水管采用Φ42mm×2.5mm、具有一定强度、导热性能好的铁皮管制作，弯管部分采用冷弯工艺预处理，管与管之间以全焊紧密连接。具体的，一级承台第一、第二浇筑层布设2层冷却水管，第三浇筑层布设4层冷却水管；水管水平管间距为100cm，垂直管间距为60～70cm，距离混凝土表面/侧面为58～124cm；奇数层单层12套水管，偶数层单层14套水管，每套水管设置一个进出水口，管长小于200m；二级承台布设3层冷却水管；水管水平管间距为100cm，垂直管间距为60～65cm，距离混凝土表面/侧面为60～80cm；单层6套水管，每套水管设置一个进出水口，管长小于200m。由于冷却水管较多，采用焊接浪费耗费的时间长，导致施工效率下降。

参见图6，具体的，在主墩承台上布设的一层管道网对大体积混凝土施工过程中的温度进行控制，避免温度过高，混凝土的应力变形导致裂缝，管道网是由无数直管道和U形管道组成的蛇形管道网，管道5均为铁制管，管道5内径42mm，壁厚2.5mm，管道的外径为47mm。

由于管道接口较多，为了节约时间、便于管道连接，提高施工效率，现采用本发明提供的卡接装置对相邻管道进行卡接；卡接装置的主体是空心圆管，主体的外表面的结构呈几字形，主体两端的外径大小为52mm，主体中间的外径大小为56mm，主体内表面的中间处为柱形面，柱形面的径向大小为42mm与管道内径相匹配，主体内表面的两端为锥形面，锥形面的从柱形面两端向主体内端面处扩散，主体1内表面两端口处的径向大小为50mm，锥形面上均安装有锥形环2，锥形环2的内径尺寸为47mm，锥形环2的外径尺寸从主体中间向主体两端依次减小，具体的是从50mm减小到47mm，锥形面与柱形面的连接处开设有卡槽，卡槽内安装有密封圈4，卡槽的深度为2.5cm，密封圈4的内径大小为42mm，密封圈4的厚度为4mm，密封圈4的外径大小为50mm，密封圈4内部是空心的，且填装有液体。

参见图6，具体的进行管道卡接时，将相邻管道5的端口分别从主体1两端插入主体内部，管道5的端面均横向穿过锥形环2后与密封圈4相接触，锥形环2的特殊结构设计，使得管道5端口在进入主体1内部时，防止锥形环2易发生压缩挤在一起，使得管道5的端口能顺利插入主体1内与密封圈4相接触，管道5插入主体1内，在径向上，锥形环2恰好置于管道5外部与主体1内锥形面之间对管道5的径向产生密封作用；在轴向上，管道5的轴向端面与密封圈4完全接触，管道5的端面将密封圈4向主体1的中心处挤压，若在管道加工时，管道5端面不整齐时会产生缝隙，通过挤压密封圈4内的液体在缝隙处产生液体包将缝隙填满，对端面不齐进行补充，保证管道5端面的密封性；最后将锁紧环3套装在主体1的外部进行紧固，锁紧环3与主体1两侧分别是螺纹连接的，同时拧动锁紧环3时就会使其锥形环2发生挤压向主体1中间处发生推进，锥形环2完全充满管道5与主体1之间密封卡紧管道。

本发明能快速连接各个管道，又能对管道的端面以及径向起到密封作用,从而给施工带来的有益效果，快速连接好降温或保温所需的管道，提高整体施工效率、降低人工成本、并且安全得到保障。

Claims (8)

1.一种主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置，其特征在于：所述主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置包括：主体(1)、设置在主体(1)内表面上的轴向密封件和径向密封件以及套装在主体(1)外部的锁紧件。

2.根据权利要求1所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置，其特征在于：所述主体(1)为内中空主体；所述主体(1)内表面包括置于中间处的柱形面以及从柱形面两端分别向主体内表面两端扩散的锥形面，所述径向密封件分别置于锥形面处；所述主体(1)内部的锥形面与柱形面连接处均设置有卡槽；所述轴向密封件分别置于卡槽内。

3.根据权利要求2所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置，其特征在于：所述径向密封件为锥形密封件，所述径向密封件的外壁结构与主体两端锥形面的结构相适配；所述轴向密封件的内壁结构与待卡接管道的外壁结构相适配。

4.根据权利要求2所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置，其特征在于：所述轴向密封件为内部填充有液体的空心环形密封件；所述轴向密封件的外径大小与卡槽相适配；所述轴向密封件的内径与待卡接管道的外径相适配。

5.根据权利要求2所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置，其特征在于：所述轴向密封件和径向密封件均为软质橡胶密封件。

6.一种如权利要求1任一所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道卡接装置的卡接方法，其特征在于：所述卡接方法包括：

1)将两个相邻的管道端口分别从如权利要求1所述的主体两端卡进主体内；

2)利用轴向密封件内填充的液体流动特性使轴向密封件挤压膨胀弥补管道轴两端端面不平与主体的接触面直接的缝隙，实现管道轴向端面完全密封；

3)在用锁紧件对管道与主体进行锁紧时，利用径向密封件在锁紧件锁紧的同时受挤压推进，填充在主体两端与管道之间，实现管道的径向密封。

7.根据权利要求6所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道的卡接方法，其特征在于：所述端面密封的实现过程是：由于轴向密封件内部装有液体，当管道的端面不齐时，管道先与轴向密封件接触处对轴向密封件内的液体进行挤压，使轴向密封件内的液体不断向管道端面的缝隙处扩散，形成液体包将管道端面产生的缝隙填充满，对管道端面产生的缝隙进行补偿密封。

8.根据权利要求6所述的主墩承台大体积混凝土施工温控管道的卡接方法，其特征在于：所述径向密封的实现过程是：由于径向密封件置于主体内壁与管道外壁之间，当旋转主体外部两端处的锁紧件对管道和主体进行锁紧时，径向密封件受挤压发生推进，将主体两端与管道之间的缝隙填充满，管道外部的径向方向上径向密封件完全密封住。

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