CN111306358A - 既有管道变道的计算机cad设计施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及既有管道变道的计算机CAD设计施工方法，用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；借助于施工系统，其包括总工部（1），组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；云端（6），在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端（6）；服务器（7），存储有各部门导入云端（6）的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据。

Description

既有管道变道的计算机CAD设计施工方法

技术领域

本发明涉及既有管道变道的计算机CAD设计施工方法。特适合于CAD图纸、CAPP工艺、NC数控编程技术，可以应用于企业施工。本发明可以是数控技术、工艺、设计的合理设计与分布，从而满足现代化设计、施工、制作的自动化。

本发明解决了供热等高压高温高危流体管道爆炸产生波及区域大的危险，缩小了爆炸波及区域。本发明通过设计机械化自控装置，当某次突然发生爆炸后，会引起安全薄膜处产生距离的压力变化，从而将安全薄膜破坏，从而使得锥阀打开，实现对进入流体的控制，通过单向阀防止液体回流，从而避免了管道连串爆炸，减少了爆炸波及区域。

背景技术

NC machine tool 数控机床 用数字信息对机床运动及其加工过程的进行控制的一种技术，为硬线数控装置，她的输入处理、都由专用的固定组合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其组合逻辑电路也不成本高；CNC（Computer Numerical Control），是以计算机为核心的数控系统，为软线数控装置。

CAD全称Computer Aided Design，计算机辅助设计，运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型，结构，色彩，质感等特色。随着技术的不断发展计算机辅助设计应该不仅仅适用于工业，还被广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。它同时涉及到软件和专用的硬件。 CAM全称Computer-aided manufacturing，计算机辅助制造，是工程师大量使用产品生命周期管理计算机软件的产品元件制造过程。计算机辅助设计中生成的元件三维模型用于生成驱动数字控制机床的计算机数控代码。这包括工程师选择工具的类型、加工过程以及加工路径。 CAPP全称Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计，是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。BIM（Building Information Modeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合。地理信息系统（GIS，Geographic Information System或 Geo－Information system）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。 在隧道施工中，目前一般采用简单的现场放样，单独设计、制作、组装施工，没有实现有机的结合，从而效率低下，协同作业能力差。

供热主要是针对北方城市保暖措施。目前我国主要采取的措施是集供热就是在一个较大的区域内，利用集中热源，向该区域的工厂及民用建筑供应生产、生活和采暖用热。集中供热高温水：水温超过100℃的热水。中国西部某城市供热管道发生了蒸汽管道中等径三通爆炸事故。致使急剧喷出的高压蒸汽将钢筋混凝土现浇冲起，同时，爆炸冲击波又将南边约40m与其相通的检查井的预制水泥盖板冲起（检查井之间有一直径约2. 2m的混凝土管沟相连通），炸起的水泥块散落在方圆45m范围内，部分道路损坏，公交电车滑触线断裂，3人轻伤，4辆汽车受损，西郊部分供热停止。直接经济损失达10余万元，同时造成较大的社会影响。2013年，中国中部某市一处热力管道发生爆裂，水柱及蒸汽烟雾喷出几十米高，多辆汽车被坠落碎石砸中，所幸无人受伤。约一小时后，爆裂点被控制，周围约20万平方米用户供热受到影响。

目前，随着我国城市建设的快速发展，城建铁路、地铁、轻轨等被广泛铺设，而地铁等地下工程一般附件有繁华的闹市区或居民区，建筑群的存在需要有大量配套的供热暖管道、天然气管道、水管道、甚至油管道等，由于上述管道一般需要加压输送，从而保证气液可以源源不断的前行，但是当地下工程通过既有管道的时候，需要将既有管道进行变向改道，费时费力，手续繁琐。

由于地铁等地下工程存在振动与地面下陷等安全隐患，从而会导致管道的局部下沉变形，而且由于地表汽车行驶，通过固体传播振动会产生增幅与不简单对管道振动冲击，从而造成管道接口处法兰盘容易产生泄露，乃至爆炸，存在不安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 及系统。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；借助于施工系统，其包括总工部，组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；云端，在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端；服务器，存储有各部门导入云端的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；

该方法包括以下步骤：

步骤一一，通过扫描组，基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测并反馈给技术组与工艺组；

步骤一二，通过技术组，根据扫描组的反馈与总工部的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；

步骤一三，通过工艺组，根据技术组的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；

步骤一四，通过生产部，根据技术组的设计图纸与工艺组的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；

步骤一五，通过效果组，基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。

一种既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，在步骤一四之后，生产部进行隧道施工既有管道施工监控、工艺组进行模拟爆炸仿真、和/或效果组进行动态演示时，包括以下步骤，

步骤A， 当主输送管道中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头继续后退，使得防爆锥阀头与防爆活动阀孔板的通孔密封阻挡流体前行，阻挡压强向后传送；

步骤B，当爆炸压力进一步增大到后，首先，保险膜片破裂，在气压的作用下，锥顶阀头带动顶杆敲击头撞击重力球，使得重力球离开下托盘并沿着下落通道下落，在重力球的作用下，拉线拉动顶杆敲击头使得卡位手臂离开蓄力弹簧，蓄力弹簧在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条传动驱动阀杆轴旋转，使得第一阀板与第二阀板由阻挡待连接管道与主输送管道连通，旁通管道截止变为阻挡待连接管道与旁通管道连通，主输送管道截止，旁通管道连通进行流体输送。

本发明通过CAD/CAM/CAPP等制图软件画制图纸文件及相关文档，点，线。分图层，路由顺序，可先画后画，采用通用软件编程。本发明根据可以根据CAD进行CN数控控制伺服电机，软件控制电机，沿X，Y坐标，移动，实物。本发明结构控制笔下笔，实现在平板等的触摸屏输入信息。本发明通过cad二次开发软件，结合全站仪、实际笔、三维GIS系统现场划线与校核。本发明实现了手工放线变智能软件放线。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

附图说明

图1是本发明协作的组织结构示意图。

图2是本发明CAD的结构示意图。

图3是本发明隧道管道的结构示意图。

图4是本发明局部爆炸一的结构示意图。

图5是本发明局部爆炸二的结构示意图。

图6是本发明防爆阀的结构示意图。

其中：1、总工部；2、技术组；3、工艺组；4、生产部；5、扫描组；6、云端；7、服务器；8、效果组；9、工作机；10、软件界面；11、函数式；12、探测点；13、计算点；14、优化校核点与预计误差；15、全站仪；16、施工隧道壁；17、既有管道廊道；18、待连接管道；19、新变向直管道；20、辅助支撑装置；21、辅助底座；22、辅助上直角三角形组件；23、辅助下直角三角形组件；24、减振垫；25、对卡合装置；26、上半圆扣罩；27、后端法兰盘；28、前端法兰盘；29、下半圆扣罩；30、上连接螺杆；31、双调节背母；32、加长缓冲弧罩；33、下连接螺杆；34、下半圆活动扣罩；35、上半圆活动扣罩；36、摩擦辊纹；37、连接法兰；38、法兰周边倒角；39、下加固壳体；40、上加固壳体；41、咬合内腔；42、铰接轴；43、根部螺栓；44、头部螺栓；45、工艺槽孔；46、V型容差定位内腔；47、悬部翘起脖颈；48、脖颈工艺内腔；49、三通阀门；50、主输送管道；51、旁通管道；52、蓄能器；53、旁通单向阀；54、阀板组件；55、阀杆轴；56、第一阀板；57、第二阀板；58、新变向弯管；59、新变向反馈管；60、防爆单向阀；61、保险膜片；62、锥顶阀头；63、顶杆导向架；64、顶杆敲击头；65、重力球；66、拉线；67、下托盘；68、卡位手臂；69、驱动固定头；70、蓄力弹簧；71、紧急驱动头；72、驱动齿条；73、中间齿轮轴；74、变向锥齿轮组；75、防爆壳体；76、防爆后阀座；77、防爆锥阀头；78、防爆定位阀孔板；79、防爆活动阀孔板；80、防爆第一回复弹簧；81、防爆第二回复弹簧；82、防爆导向轨。

具体实施方式

如图1-6所示，本实施例的基于CAD的隧道施工既有管道施工系统，用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；系统包括总工部1，组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；作为下部部门；

扫描组5，基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪15对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测；

技术组2，根据扫描组5的反馈与总工部1的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；

工艺组3，根据技术组2的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；

生产部4，根据技术组2的设计图纸与工艺组3的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；

云端6，在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端6；

服务器7，存储有各部门导入云端6的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；

效果组8，基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机9的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。

工作机9，作为总工部1、扫描组5、技术组2、以及工艺组3进行在线办公的硬件设备，通过网络连接；

扫描组5的工作机9，进行在线放样计算；记录隧道施工的地理坐标，通过扫描仪或全站仪15获取既有管道的位置及尺寸形状点，并以探测点12的点阵方式呈现在软件界面10上，根据既有管道及隧道空间预制函数式11，根据最优化算法，预算出一次的计算点13；根据chanwennt准则，对一次的计算点13进行筛选，分离并剔除离群值；根据最优化算法，计算二次的计算点13，直得得到所有计算点13符合设立图纸要求的计算标准偏差，该偏差定位设计公差带，将最后得到的计算点13定为优化校核点与预计误差14；

预制函数式11包括空间直线、空间曲线函数。

本实施例的隧道施工既有管道施工系统，包括用于进行隧道施工的工程机械、以及现场组装设备；

现场组装设备包括用于测绘现场空间的全站仪15、与三维GIS兼容的三维扫描仪、用于进行世界坐标系建立的GPS系统、和/或用于管道成像且与绘图软件兼容的二维扫描仪；

在施工隧道的施工隧道壁16处的既有管道廊道17处设置有用于加固的网板、瓦片、支护或锚杆；在既有管道廊道17内安装有已拆去影响施工的对接管道的待连接管道18；在待连接管道18管道之间安装有替代影响施工的对接管道的变向管道；

变向管道包括与待连接管道18对接的新变向直管道19以及设置在新变向直管道19之间且不影响隧道施工的新变向弯管58；

在待连接管道18脖颈处外壁上设置有辅助支撑装置20；

在既有管道廊道17内，辅助支撑装置20包括辅助底座21、位于辅助底座21下方且结构相同且斜面相接触的辅助上直角三角形组件22与辅助下直角三角形组件23、设置在辅助下直角三角形组件23下方的减振垫24、以及设置在减振垫24下方且与土层接触的工艺垫板；

工艺垫板通过灌浆、地脚螺栓、或铆钉固定在土层之上，辅助上直角三角形组件22与辅助下直角三角形组件23通过螺杆连接，从而调整辅助上直角三角形组件22在辅助下直角三角形组件23上的高度；

在辅助底座21上放置有对卡合装置25，对卡合装置25包括设置在辅助底座21上的下半圆扣罩29、对称且结构相同设置在下半圆扣罩29上方的上半圆扣罩26、设置在上半圆扣罩26两端的后端法兰盘27与前端法兰盘28、对半设置在后端法兰盘27与前端法兰盘28之间且抱合在待连接管道18外侧壁上的加长缓冲弧罩32、在新变向直管道19脖颈处对合安装且与下半圆扣罩29结构相同的下半圆活动扣罩34与上半圆扣罩26结构相同的上半圆活动扣罩35、在加长缓冲弧罩32设置且与对应新变向直管道19脖颈外侧壁或待连接管道18脖颈外侧壁压力接触的摩擦辊纹36、

在上半圆扣罩26与上半圆活动扣罩35的后端法兰盘27与前端法兰盘28之间连接上连接螺杆30并通过双调节背母31紧固；

在下半圆扣罩29与下半圆活动扣罩34的后端法兰盘27与前端法兰盘28之间连接下连接螺杆33并通过双调节背母31紧固；下连接螺杆33穿过辅助底座21。

生产部4进行现场组装；

新变向直管道19与待连接管道18通过各自对应的连接法兰37端面密封连接；在连接法兰37上设置有法兰周边倒角38，在连接法兰37上安装有对合的下加固壳体39与上加固壳体40；连接法兰37位于下加固壳体39与上加固壳体40的咬合内腔41中，下加固壳体39与上加固壳体40的根部端通过铰接轴42铰接连接，在下加固壳体39与上加固壳体40的根部端连接有根部螺栓43，在下加固壳体39与上加固壳体40的头部端连接有头部螺栓44，在上加固壳体40的头部端设置有用于通过头部螺栓44的工艺槽孔45，在咬合内腔41内腔顶部设置有与连接法兰37对应的V型容差定位内腔46，咬合内腔41侧壁与法兰周边倒角38压力接触，在下加固壳体39与上加固壳体40侧部设置有与新变向直管道19与待连接管道18脖颈处压力接触的悬部翘起脖颈47，悬部翘起脖颈47根部间距大于悬头部间距，在悬部翘起脖颈47设置有脖颈工艺内腔48。

本实施例的隧道施工既有管道施工系统， 包括在施工隧道的施工隧道壁16处的既有管道廊道17；在既有管道廊道17内安装有已拆去影响施工的对接管道的待连接管道18；在待连接管道18管道之间安装有替代影响施工的对接管道的变向管道；

变向管道包括与待连接管道18对接的新变向直管道19以及设置在新变向直管道19之间且不影响隧道施工的新变向弯管58；

在待连接管道18与主输送管道50之间连接有三通阀门49，三通阀门49连接有旁通管道51，旁通管道51旁通有蓄能器52，旁通管道51通过备用管道实现输入端的主输送管道50与输出端的主输送管道50连接，在备用管道与变向管道并联；

在旁通管道51上设置有防止管内流体倒流的旁通单向阀53；

三通阀门49包括三通壳体，在三通壳体内设置有阀板组件54；阀板组件54在三通壳体旋转实现待连接管道18、主输送管道50、以及旁通管道51中的两个连通；在阀板组件54上连接有阀杆轴55，在阀杆轴55下端连接有位于三通壳体内腔中的第一阀板56与第二阀板57。

在新变向弯管58上设置有新变向反馈管59，在新变向反馈管59上设置有保险膜片61；

在新变向反馈管59上且位于保险膜片61外侧的锥顶阀头62，在锥顶阀头62一侧设置有顶杆导向架63，锥顶阀头62在顶杆导向架63上活动设置，在锥顶阀头62外侧同轴设置有顶杆敲击头64，在顶杆导向架63上设置有下托盘67，下托盘67上表面为下凹球面，在下托盘67上放置有与顶杆敲击头64通过拉线66连接且同轴心的重力球65，在下托盘67外侧设置有用于重力球65下落的下落通道；在锥顶阀头62一侧设置有卡位手臂68，在顶杆导向架63上设置驱动固定头69，在驱动固定头69上连接有蓄力弹簧70，在蓄力弹簧70端部连接有在顶杆导向架63上导向滑动的紧急驱动头71，卡位手臂68沿着顶杆导向架63上对应通道横向插入蓄力弹簧70中，阻止蓄力弹簧70伸长；在顶杆导向架63上设置有沿蓄力弹簧70伸长方向的驱动齿条72，驱动齿条72啮合有中间齿轮轴73，中间齿轮轴73通过变向锥齿轮组74带动阀杆轴55旋转；

当新变向反馈管59中压力高于保险膜片61的设定压力后，保险膜片61破裂，在气压的作用下，锥顶阀头62带动顶杆敲击头64撞击重力球65，使得重力球65离开下托盘67并沿着下落通道下落，在重力球65的作用下，拉线66拉动顶杆敲击头64使得卡位手臂68离开蓄力弹簧70，蓄力弹簧70在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条72传动驱动阀杆轴55旋转，使得第一阀板56与第二阀板57由阻挡待连接管道18与主输送管道50连通，旁通管道51截止变为阻挡待连接管道18与旁通管道51连通，主输送管道50截止。

在输出端的主输送管道50中设置有防爆单向阀60；

防爆单向阀60包括防爆壳体75、设置在防爆壳体75中的防爆后阀座76、设置在防爆后阀座76输出一侧的防爆定位阀孔板78、设置在防爆壳体75中且位于防爆后阀座76与防爆定位阀孔板78之间的防爆导向轨82、在防爆导向轨82设置的防爆活动阀孔板79、在防爆活动阀孔板79与防爆定位阀孔板78之间的防爆第二回复弹簧81、设置在防爆活动阀孔板79与防爆后阀座76之间的防爆锥阀头77、以及设置在防爆锥阀头77与防爆活动阀孔板79或防爆定位阀孔板78之间且弹性系数小于防爆第二回复弹簧81的防爆第一回复弹簧80；

当空压的时候，防爆锥阀头77与防爆后阀座76的阀孔密封，当输送流体的时候，流体推动防爆锥阀头77克服防爆第一回复弹簧80的弹簧力与防爆后阀座76的阀孔打开；当主输送管道50中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头77继续后退，使得防爆锥阀头77与防爆活动阀孔板79的通孔密封阻挡流体前行。

本实施例的既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，

该方法包括以下步骤：

步骤一一，通过扫描组5，基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪15对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测并反馈给技术组2与工艺组3；

步骤一二，通过技术组2，根据扫描组5的反馈与总工部1的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；

步骤一三，通过工艺组3，根据技术组2的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；

步骤一四，通过生产部4，根据技术组2的设计图纸与工艺组3的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；

步骤一五，通过效果组8，基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机9的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。

在步骤一一中，扫描组5进行在线放样计算；记录隧道施工的地理坐标，通过扫描仪或全站仪15获取既有管道的位置及尺寸形状点，并以探测点12的点阵方式呈现在软件界面10上，根据既有管道及隧道空间预制函数式11，根据最优化算法，预算出一次的计算点13；根据chanwennt准则，对一次的计算点13进行筛选，分离并剔除离群值；根据最优化算法，计算二次的计算点13，直得得到所有计算点13符合设立图纸要求的计算标准偏差，该偏差定位设计公差带，将最后得到的计算点13定为优化校核点与预计误差14 。

在步骤一四之后，生产部4进行隧道施工既有管道施工监控、工艺组3进行模拟爆炸仿真、和/或效果组8进行动态演示时，包括以下步骤，

步骤A， 当主输送管道50中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头77继续后退，使得防爆锥阀头77与防爆活动阀孔板79的通孔密封阻挡流体前行，阻挡压强向后传送；

步骤B，当爆炸压力进一步增大到后，首先，保险膜片61破裂，在气压的作用下，锥顶阀头62带动顶杆敲击头64撞击重力球65，使得重力球65离开下托盘67并沿着下落通道下落，在重力球65的作用下，拉线66拉动顶杆敲击头64使得卡位手臂68离开蓄力弹簧70，蓄力弹簧70在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条72传动驱动阀杆轴55旋转，使得第一阀板56与第二阀板57由阻挡待连接管道18与主输送管道50连通，旁通管道51截止变为阻挡待连接管道18与旁通管道51连通，主输送管道50截止，旁通管道51连通进行流体输送。

本实施例的既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，在步骤一四之后，生产部4进行隧道施工既有管道施工监控、工艺组3进行模拟爆炸仿真、和/或效果组8进行动态演示时，包括以下步骤，

步骤A， 当主输送管道50中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头77继续后退，使得防爆锥阀头77与防爆活动阀孔板79的通孔密封阻挡流体前行，阻挡压强向后传送；

步骤B，当爆炸压力进一步增大到后，首先，保险膜片61破裂，在气压的作用下，锥顶阀头62带动顶杆敲击头64撞击重力球65，使得重力球65离开下托盘67并沿着下落通道下落，在重力球65的作用下，拉线66拉动顶杆敲击头64使得卡位手臂68离开蓄力弹簧70，蓄力弹簧70在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条72传动驱动阀杆轴55旋转，使得第一阀板56与第二阀板57由阻挡待连接管道18与主输送管道50连通，旁通管道51截止变为阻挡待连接管道18与旁通管道51连通，主输送管道50截止，旁通管道51连通进行流体输送。

本发明通过采用CAD实现在线协同工作，极大提高效率，通过虚拟仿真实现了模拟仿真，从而极大将其施工风险，通过生产部组装，配合机械手，实现现场安全，通过利用爆炸极限压强，实现机械封印爆炸管路的输入与输出，从而保证整体管路的安全性，特别适合高压、易燃等气体，解决了因为地铁行驶振动以及施工振动引起管道振动泄露爆炸的危险，实现了快速监控与防爆。

具体地说，通过工作机9在线放样实现了探测点12对计算点13，优化校核点与预计误差14优化，生成对应的函数式11，从而放样确定还原图像，从而极大简化了绘图放样的工作量，并设计公差。全站仪15等通用设备进行数据采集，施工隧道壁16，既有管道廊道17，待连接管道18实现新变向直管道19，辅助支撑装置20实现辅助支撑，减少隧道施工、地陷与振动等对管道影响，辅助底座21为支撑，辅助上直角三角形组件22，辅助下直角三角形组件23实现后期对高度的调整补偿下陷误差，减振垫24减震，对卡合装置25实现连接从而利用管道的身体承受连接的弯扭矩， 端法兰盘27，前端法兰盘28，实现牵拉，上半圆扣罩26，下半圆扣罩29将其与管壁连一体从而通过摩擦力受力，避免管道仅仅端面受力跟引起法兰焊接处断裂的技术难题，下连接螺杆33，上连接螺杆30，双调节背母31，实现受力的改变，从而将受力转嫁到管道身上，从而极大改善管道受力性能，解决受力难题，加长缓冲弧罩32提高受力性能，下半圆活动扣罩34，上半圆活动扣罩35实现连接，摩擦辊纹36增加摩擦力，连接法兰37通过法兰周边倒角38方便连接，消除误差，下加固壳体39，上加固壳体40将法兰连接为一体避免仅仅通过螺栓连接承受力的弊端，对现有设计极大改善，避免铰接轴42受力，根部螺栓43，头部螺栓44改变受力方向而承受轴向力与弯扭矩，工艺槽孔45提高对各种法兰的尺寸误差的兼容，V型容差定位内腔46，从而实现对中，悬部翘起脖颈47，脖颈工艺内腔48，从而实现受力合理，从而利用钢件弹性与管壁压力接触。三通阀门49实现当主管道爆炸或泄露后的正常供给，提高蓄能器52吸收压力变化 ，旁通单向阀53防止流体在正常工作时候，导流进入，阀板组件54，阀杆轴55，第一阀板56，第二阀板57实现三通的两通连接，新变向弯管58根据隧道要求进行设计，从而改动范围小，新变向反馈管59实现压力反馈，防爆单向阀60实现天然气、液化气等高压易燃气体或液体输送，保险膜片61起到安全保护作用，锥顶阀头62从而实现快速打开，顶杆导向架63为辅助支架，可以为三通壳体的一部分，顶杆敲击头64对重力球65的打击是源于台球原理，通过球自重使得拉线66与压力的配合下进一步打开，下托盘67的凹槽限定球不会因为震动而脱落，卡位手臂68可以是横向或轴向离开弹簧，驱动固定头69为座，蓄力弹簧70快速打开发力，紧急驱动头71沿着导轨带动驱动齿条72沿着导轨前行，通过中间齿轮轴73，变向锥齿轮组74，实现阀门的旋转，行程可控，防爆壳体75为连接件，防爆后阀座76与防爆锥阀头77通过弹簧实现单向截止，防爆定位阀孔板78实现对导轨行程的限制，由于防爆活动阀孔板79与防爆定位阀孔板78的通道相错，防爆活动阀孔板79与防爆定位阀孔板78在压力作用下贴合， 实现对二次节流或二次密封，防爆第一回复弹簧80，防爆第二回复弹簧81实现分级控制，防爆导向轨82实现行程控制，通过锥阀与定位阀孔板78实现对一次节流或一次密封，从而解决了安全隐患，避免爆炸引起安全事故。在不需要电控或人为控制的情况下，实现自动机械控制，安全高效。

Claims (4)

1.一种既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，其特征在于：用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；借助于施工系统，其包括总工部（1），组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；云端（6），在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端（6）；服务器（7），存储有各部门导入云端（6）的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；

该方法包括以下步骤：

步骤一一，通过扫描组（5），基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪（15）对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测并反馈给技术组（2）与工艺组（3）；

步骤一二，通过技术组（2），根据扫描组（5）的反馈与总工部（1）的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；

步骤一三，通过工艺组（3），根据技术组（2）的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；

步骤一四，通过生产部（4），根据技术组（2）的设计图纸与工艺组（3）的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；

步骤一五，通过效果组（8），基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机（9）的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。

2. 根据权利要求1所述的既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，其特征在于:在步骤一一中，扫描组（5）进行在线放样计算；记录隧道施工的地理坐标，通过扫描仪或全站仪（15）获取既有管道的位置及尺寸形状点，并以探测点（12）的点阵方式呈现在软件界面（10）上，根据既有管道及隧道空间预制函数式（11），根据最优化算法，预算出一次的计算点（13）；根据chanwennt准则，对一次的计算点（13）进行筛选，分离并剔除离群值；根据最优化算法，计算二次的计算点（13），直得得到所有计算点（13）符合设立图纸要求的计算标准偏差，该偏差定位设计公差带，将最后得到的计算点（13）定为优化校核点与预计误差（14） 。

3. 根据权利要求1所述的既有管道变道的计算机CAD设计施工方法 ，其特征在于: 在步骤一四之后，生产部（4）进行隧道施工既有管道施工监控、工艺组（3）进行模拟爆炸仿真、和/或效果组（8）进行动态演示时，包括以下步骤，

步骤A， 当主输送管道（50）中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头（77）继续后退，使得防爆锥阀头（77）与防爆活动阀孔板（79）的通孔密封阻挡流体前行，阻挡压强向后传送；

步骤B，当爆炸压力进一步增大到后，首先，保险膜片（61）破裂，在气压的作用下，锥顶阀头（62）带动顶杆敲击头（64）撞击重力球（65），使得重力球（65）离开下托盘（67）并沿着下落通道下落，在重力球（65）的作用下，拉线（66）拉动顶杆敲击头（64）使得卡位手臂（68）离开蓄力弹簧（70），蓄力弹簧（70）在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条（72）传动驱动阀杆轴（55）旋转，使得第一阀板（56）与第二阀板（57）由阻挡待连接管道（18）与主输送管道（50）连通，旁通管道（51）截止变为阻挡待连接管道（18）与旁通管道（51）连通，主输送管道（50）截止，旁通管道（51）连通进行流体输送。

4. 一种既有管道变道的设计施工方法 ，其特征在于: 生产部（4）进行隧道施工既有管道施工监控、工艺组（3）进行模拟爆炸仿真、和/或效果组（8）进行动态演示时，包括以下步骤，

步骤A， 当主输送管道（50）中压力大于设定安全压力后，流体推动防爆锥阀头（77）继续后退，使得防爆锥阀头（77）与防爆活动阀孔板（79）的通孔密封阻挡流体前行，阻挡压强向后传送；

步骤B，当爆炸压力进一步增大到后，首先，保险膜片（61）破裂，在气压的作用下，锥顶阀头（62）带动顶杆敲击头（64）撞击重力球（65），使得重力球（65）离开下托盘（67）并沿着下落通道下落，在重力球（65）的作用下，拉线（66）拉动顶杆敲击头（64）使得卡位手臂（68）离开蓄力弹簧（70），蓄力弹簧（70）在弹簧力作用下自由伸长，在驱动齿条（72）传动驱动阀杆轴（55）旋转，使得第一阀板（56）与第二阀板（57）由阻挡待连接管道（18）与主输送管道（50）连通，旁通管道（51）截止变为阻挡待连接管道（18）与旁通管道（51）连通，主输送管道（50）截止，旁通管道（51）连通进行流体输送。

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