CN111853349A - 一种长距离曲线钢管内穿施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管内穿施工的技术领域，公开了一种长距离曲线钢管内穿施工方法，包括以下施工步骤：S1原管内勘察测量；采用CCTV内窥和3D扫描设备对管道测量和扫描，每隔5m测一横断面，并测量管道底部标高、轴线、纵向形变并绘制管线图，并观察了解管道停运后其管腔的内部结构、管接头(承插口处)变形和管线走向轴线情况；S2内穿钢管安装前准备；包括探明地下管线，确定工作井位置、设备机的安装以及管道内部的清理；S3长距离曲线内穿钢管施工：S4管道焊接及检测；S5对原混凝土管段与内穿钢管的环缝进行注浆密封处理；S6水压试验及冲洗消毒。

Description

一种长距离曲线钢管内穿施工方法

技术领域

本发明涉及钢管内穿施工的技术领域，特别涉及一种长距离曲线钢管内穿施工方法。

背景技术

各种管道经过多年运行后，由于腐蚀、运行管理不善等原因，不可避免的会产生各种损伤和泄露，带来严重的经济损失，但全线更换新管道，不仅工程量庞大，而且耗资大、工程期长。如何经济高效、快捷地恢复管道安全运行受到了国内外的极大关注，因此管道修复技术的研究具有十分重要的意义。

对于城市管道修复，特别是长距离曲线管道修复时，现有技术是在曲线段采用直接开挖施工方法或内衬法进行修复，但当管道处于繁华路段、开挖修复不具备条件时，难以采用明挖法对其进行修复，且当长距离曲线清水管改造为带压供水管时，常规内衬法往往也不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长距离曲线钢管内穿施工方法，旨在解决现有技术中，长距离曲线管道修复施工不便的问题。

本发明是这样实现的，一种长距离曲线钢管内穿施工方法，包括以下施工步骤：

S1原管内勘察测量；采用CCTV内窥和3D扫描设备对管道测量和扫描，每隔5m测一横断面，并测量管道底部标高、轴线、纵向形变并绘制管线图，并观察了解管道停运后其管腔的内部结构、管接头(承插口处)变形和管线走向轴线情况；

S2内穿钢管安装前准备；包括探明地下管线，确定工作井位置、设备机的安装以及管道内部的清理；

S3长距离曲线内穿钢管施工：

1)将钢管吊运至工作井；

2)钢管井内穿管；将钢管置于钢管托架上，并在钢管前端底部安装滑行小车，然后将钢管托架撤出，通过操作卷扬机将钢管移至设定位置后，将滑行小车取出。

3)借转承插接头就位；将借转承插接头下放置工作井，并将借转承插接头置于钢管后端，将借转承插接头的一端与所述钢管连接安装；

4)拉管对口；将第二根钢管下放至工作井，并将其置于借转承插接头的另一侧，将借转承插接头的另一端与第二根钢管连接安装；

S4管道焊接及检测；

S5对原混凝土管段与内穿钢管的环缝进行注浆密封处理；

S6水压试验及冲洗消毒。

进一步的，在S2中，采用地质雷达探测地下管线，且垂直管线走向的方向探测，主要探测管线埋深、走向以及管线的曲折情况。

进一步的，在S2中，所述工作井包括用于放置所述钢管的发射井和用于放置牵引装置的接收井。

进一步的，在S3中，所述借转承插接头包括呈弯曲布置的承插接管和设置在所述承插接管两端的承口端头，所述钢管具有用于与所述承插接头对接的插口端；所述承口端头朝内凹陷形成有凹槽，所述凹槽环绕所述承口端头布置，所述凹槽的内径与所述插口端的外径相等；所述插口端嵌入所述凹槽内。

进一步的，所述凹槽具有与所述插口端相抵接的弯曲槽面，所述弯曲槽面沿远离所述承口端头的中心的方向弯曲布置；所述插口端朝外突出形成有与所述凹槽对应的凸环，所述凸环具有与所述弯曲槽面相抵接的凸面，所述凸环嵌入所述凹槽内，所述凸面与所述弯曲槽面相抵接。

进一步的，沿所述承口端头至所述承插接管的方向，所述承口端的内径逐渐减小。

进一步的，在S5中，所述钢管的注浆端采用盲板封堵，并与注浆管牢固连接，确保满足注浆机0.3-0.8MPa的压力要求；所述钢管的另一端采用混凝土砂浆进行封堵。

进一步的，在S5中，进行4次注浆，第一次注浆完成后，在确定水灰分离后，将沁水排放，随后依次进行后续三次的注浆。

进一步的，在S5中，选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥和5％高效抗裂防水密实剂。

进一步的，在S4中，采用管道内径对接手工焊以及管道承插口自动焊方式进行焊接，每条焊缝将施焊三遍。

与现有技术相比，本发明提供的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，解决了不具备开挖修复条件下地下管道修复的难题，而且较为容易的把控施工质量，提高了施工效率；通过使用有借转承插接头的钢管，由于接头可以借转，因此可以在长距离曲线条件下进行钢管拖拉，且接头处在预应力混凝土管内未受任何约束，焊缝就不承受任何应力，故可以保证没有微小缝隙，再加上探伤控制，实现修补过程的简单化，提高修复效率，从源头上保证了焊接质量，节约了施工成本，具有较为明显的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的长距离曲线钢管内穿施工方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的具有借转承插接头的钢管的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的具有借转承插接头的钢管的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的插口端嵌入承口端头时的截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1-4所示，为本发明提供较佳实施例。

一种长距离曲线钢管内穿施工方法，具体包括以下施工步骤：

S1原管3内勘察测量；

在本实施例中，使用先进的CCTV内窥和3D扫描设备对原管3内部现有管道测量和扫描，并每隔5m测一横断面、测量管道底部标高、轴线和纵向形变并绘制管线图，并观察原管3停运后其管腔内部结构、管接头(承插口处)变形和管线走向轴线情况。

S2内穿钢管1安装前准备；

在内穿钢管1安装前的准备包括如下步骤：

1)采用地质雷达探明地下管线，地质雷达天线选择为200MHz，采样时间设置为64ns，采样率设置为512，探测方向为垂直管线走向，10m长度内不少于2个探测剖面；探测的内容主要是管线埋深、走向以及管线的曲折情况，曲折情况主要是指不均匀沉降产生的水平和纵向曲折，而曲折的程度刚好为后续借转承插接头2的转角角度提供计算依据；

2)按设计要求确定工作井的位置，工作井包括发射井411和接收井512，发射井411长度约为7.5米，宽3.0米，如果选用钢管1长度有调整，则发射井4长度做相应调整；接收井512主要是放置牵引装置，长约3米，宽约3米，采用逆做法施工工作井，开挖深度应依据现场管道埋深调整。

3)工作井位置确定后，安装设备机具；设备机具包括卷扬机、汽车吊、标准钢管1专用滑轮车、电焊机，首先在原管3内设置卷扬机，卷扬机安装进深为2.5米，并与原管3进行牢固的焊接固定。

卷扬机经吊装方式入井后，由事先设置完成的手拉葫芦提升至待穿管道端口，并采用专用拖车，运至工作位；设备机具安装完成后，在大功率机械通风条件下，经有害气体检测确认管内安全后，采用清管器往复牵引和人工清理相结合的方法，对原管3的内部积垢物、隆起部位等进行清除和处理。

S3长距离曲线内穿钢管施工；

本实施例中，长距离曲线内穿钢管1施工分为以下步骤：

1)钢管1转场吊运入井；

钢管1为DN1000碳钢管1道，标准钢管1长6900mm，重量为两吨，由工程临时场地转运至施工现场，采用35吨随车吊进行作业，吊装作业时，钢管1设揽风绳，四人拉绳控制钢管1摆动，确保钢管1平稳吊运至井内预制钢管1托架上；吊装完成后，施工人员入井内解索，吊车吊钩复位，内穿钢管1人员入井开始作业。

2)钢管1井内穿管；

首先将卷扬机钢索与钢管1的拉环通过U型卡环连接好，将钢管1首端用砼管上方的手拉葫芦及尼龙吊带吊起至合适高度，同时推动钢管1托架，缓慢移动钢管1进入砼管端口350mm，安装钢管1前端底部滑行小车，滑行小车就位后，撤出前端钢管1托架，解开手拉葫芦吊索，通过主电源送电点动操作卷扬机，使钢管1稳定进入砼管内，至钢管1的末端时，将手拉葫芦吊索系在钢管1尾端吊环上，提升尾端高度，将后端钢管1托架撤出，待钢管1尾端剩余200mm长时，安装钢管1尾部的滑行小车就位，手拉葫芦回落，吊索解开，钢管1两端均置于滑行小车上。通过设置在接收井5内的卷扬机钢索及有线操控器使内穿钢管1在混凝土钢管1内行进并拖曳至发射井4，直至第一节钢管1拖曳至接收井5管道出口400mm处，将进行后端滑行小车取出，采用机械式摇臂千斤顶，将钢管1后端顶起到底部缝隙满足滑行小车取出的间隙后，取出后端小车。

3)借转承插接头2就位：

当上一节钢管1行进至设计位置后，将借转承插接头2放下工作井，借转承插接头2最大可以允许有12°的转角，转角由地质雷达探明的管线曲率进行确定，将借转承插接头2拖拉至上一根钢管1后端，在原预应力混凝土管内使上一节钢管1与借转承插接头2进行连接安装。

4)拉管对口：

借转承插接头2就位后，把下一节钢管1放下发射井4，并拉至上一根钢管1后端，在原预应力混凝土管内使用借转承插接头2连接安装，当钢管1拖拉至安装位置的借转承插接头2处时，将前端滑行小车拆除，然后进行钢管1的对口操作；对口完成后，拆除后端滑行小车，施工人员带钢索返回至工作井内；最后进行钢管1内部焊接，焊接完成用焊缝探伤做质量控制，重复上述安装过程直至最后一个管节完成。

S4管道焊接及检测。

待两根钢管1通过借转承插接头2对接拼装并进行固定校正后，采用管道内径对接手工焊以及管道承插口自动焊方式进行焊接，手工焊焊材选用J427#焊条，确保焊条干燥，使用干燥箱、桶储放焊条；每条焊缝将施焊三遍，每遍完成后，打磨去除焊渣等杂物，方可下一步施焊；自动焊采用ER50-6焊丝，每条焊缝均进行施焊焊工对应登记记录，确保焊缝质量可追溯性；焊接定位焊缝时，采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，由合格焊工施焊，定位焊缝的长度为50-100mm，间距为250-300mm，确保焊缝在正式焊接过程中不致开裂；焊接完成并检验合格后，立即作接口的防腐处理，对焊缝进行IPN8710环氧树脂涂装，涂装4次，达到设计要求的防腐漆厚度，使表面绝对光滑，实现符合饮用水安全卫生要求。

S5管道注浆

内穿钢管1施工、焊接、检测、打压试验后，对原混凝土管与新内穿钢管1的环缝进行注浆密封处理。采用高流动性的水灰比注浆料，实现井段全程注浆。注浆方法如下：

1)注浆前，首先完成井段新装管道的压力试验工作，并使管道内处于充水状态，防止注浆过程中，发生浮管的意外事故。

2)钢管1注浆端(A端)采用盲板封堵，与注浆管连接牢固，确保满足注浆机0.3-0.8MPa的压力要求；钢管1另一端(封堵端以下简称B端)采用混凝土砂浆进行封堵，首次封堵距管底高度为0.6m，即管径的一半，封堵的同时，于0.32m处两侧预埋Φ65放水管，并预先封堵；

3)300m钢管1需注浆的环缝总体积为90m³，注浆次数为4次，首次注浆完成量为45m³，完成时间为5-6小时，确保在浆料初凝前完成，由于沁水率与结石率为1:1，待满足初凝时间后，并通过现场观测，确定水灰分离后，打开放水管，将沁水排放，排放完毕后，将该处排水管内用速干砂浆彻底封堵，为第二次注浆做好准备；

4)第二次注浆开始前，将钢管1B端环缝高度封堵至0.9m，并在0.6m处设排水管，注浆量及方法步骤与第一次相同；

5)第三次注浆的排水管设置在0.9m处，钢管1顶端加装Φ109排气管，便于从顶端随时观测注浆情况，注浆量及方法步骤与前两次相同；

6)第四次注浆将采用高流动性无沁水的孔道压浆料，注浆量及方法步骤与前两次相同，完成整个钢管1的注浆过程。

步骤6：水压试验及冲洗消毒。

管道穿管全部工作结束，最后在管道进行管道清洗消毒和闭水压力试验。

本发明提供的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，解决了不具备开挖修复条件下地下管道修复的难题，而且较为容易的把控施工质量，提高了施工效率；通过使用有借转承插接头2的钢管1，由于接头可以借转，因此可以在长距离曲线条件下进行钢管1拖拉，且接头处在预应力混凝土管内未受任何约束，焊缝就不承受任何应力，故可以保证没有微小缝隙，再加上探伤控制，实现修补过程的简单化，提高修复效率，从源头上保证了焊接质量，节约了施工成本，具有较为明显的经济效益。

借转承插接头2包括承插接管20和承口端头23，承插接管20呈弯曲布置，在制作承插接管20前，预先采用地址雷达探明地下管线，主要探明管线埋深、走向以及管线的曲折情况，曲折情况主要是包括不均匀沉降产生的水平和纵向曲折，然后根据曲折情况确定承插接管20的弯曲程度，从而制造出相对应的弯曲状承插接管20；承口端头23位于承插接管20的两端，分别用于与位于承插接管20两端的钢管1连接，从而达到修复效果。

钢管1具有插口端10，插口端10与钢管1一体成型；插口端10用于与承口端头23对接；承口端头23朝内凹陷形成有凹槽24，凹槽24环绕承口端头23布置，凹槽24的内径与插口端10的外径相等，将插口端10嵌入凹槽24内，使钢管1与承插接管20形成连接，通过承插接管20在弯道对接。

通过插口端10与承口端头23承插连接，将钢管1与承插接头2连接，由于承插接头2的借转，因此可以在长距离曲线条件下进行钢管1拖拉，操作便捷，且这样就可以选择便于开挖且不妨碍交通的地点进行开挖，保证车辆正常通行。

凹槽24具有与插口端10相抵接的弯曲槽面25，弯曲槽面25沿远离承口端头23的中心的方向弯曲布置，沿承口端头23至承插接管20的方向，承口端头23的内径逐渐减小，也就是弯曲槽面25至承口端头23的外表面的厚度逐渐增大；插口端10头朝外凸出形成有凸环11，凸环11与凹槽24相对应，凸环11具有一凸面12，凸面12呈圆弧状，当插口端10嵌入承口端头23时，凸环11嵌入凹槽24内，凸面12与弯曲槽面25相抵接，使钢管1与承插接头2固定。

进一步的，插口端10的外径大于钢管1的外径，保证插口端10的外径与凹槽24的内径相等，便于钢管1与承插接头2的对接。

进一步的，承插接管20的直径与钢管1的直径相同，保证在钢管1与承插接头2连接后，内部直径保持一致，确保钢管1与承插接头2连接后，不影响管道内部运行。

插口端10外壁与凹槽24的内壁紧密贴合并可以沿管中心方向进行旋转，当插口端10嵌入承口端头23内后，在保证环焊缝间距大于1.5d管径的情况下，插口端10与承口端头23之间的最大旋转角度为12°。

进一步的，承口端头23具有开口朝向承插接管20的安装槽，承插接管20的端部嵌入安装槽内，承插接管20的外壁与安装槽的槽面相抵接，安装槽的槽面沿承插接管20的中部方向延伸，承插接管20与承口端头23焊接固定，凹槽24与安装槽之间具有间隔，承插接管20的内壁，也就是间隔处朝向承口端头23中心的连接面，当插口端10嵌入凹槽24，承插接管20的端部嵌入安装槽，此时插口端10的内壁、承插接管20的内壁以及连接面处于同一水平线上，保证钢管1与承插接管20的内部处于同一水平面，确保钢管1与承插接管20对接后，不影响后续管道的作用。

在承插接管20的外表面凸起形成有多个凸条21，凸条21沿承插接管20的长度方向延伸，多个凸条21环绕承插接管20的外壁间隔布置；安装槽的内壁沿远离承口端头23的中部方向凹陷，形成与凸条21相对应的定位槽22，定位槽22延伸至承口端头23外，形成开口，承插接管20的端部嵌入安装槽内，凸条21从开口进入定位槽22内，将承插接管20与承口端头23连接，随后将承口端头23与承插接管20焊接固定，后续将钢管1连接承插接头2后，也将钢管1与承插接头2焊接固定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

S1原管内勘察测量；采用CCTV内窥和3D扫描设备对管道测量和扫描，每隔5m测一横断面，并测量管道底部标高、轴线、纵向形变并绘制管线图，并观察了解管道停运后其管腔的内部结构、管接头(承插口处)变形和管线走向轴线情况；

S2内穿钢管安装前准备；包括探明地下管线，确定工作井位置、设备机的安装以及管道内部的清理；

S3长距离曲线内穿钢管施工：

1)将钢管吊运至工作井；

2)钢管井内穿管；将钢管置于钢管托架上，并在钢管前端底部安装滑行小车，然后将钢管托架撤出，通过操作卷扬机将钢管移至设定位置后，将滑行小车取出。

3)借转承插接头就位；将借转承插接头下放置工作井，并将借转承插接头置于钢管后端，将借转承插接头的一端与所述钢管连接安装；

4)拉管对口；将第二根钢管下放至工作井，并将其置于借转承插接头的另一侧，将借转承插接头的另一端与第二根钢管连接安装；

S4管道焊接及检测；

S5对原混凝土管段与内穿钢管的环缝进行注浆密封处理；

S6水压试验及冲洗消毒。

2.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S2中，采用地质雷达探测地下管线，且垂直管线走向的方向探测，主要探测管线埋深、走向以及管线的曲折情况。

3.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S2中，所述工作井包括用于放置所述钢管的发射井和用于放置牵引装置的接收井。

4.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S3中，所述借转承插接头包括呈弯曲布置的承插接管和设置在所述承插接管两端的承口端头，所述钢管具有用于与所述承插接头对接的插口端；所述承口端头朝内凹陷形成有凹槽，所述凹槽环绕所述承口端头布置，所述凹槽的内径与所述插口端的外径相等；所述插口端嵌入所述凹槽内。

5.如权利要求4所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，所述凹槽具有与所述插口端相抵接的弯曲槽面，所述弯曲槽面沿远离所述承口端头的中心的方向弯曲布置；所述插口端朝外突出形成有与所述凹槽对应的凸环，所述凸环具有与所述弯曲槽面相抵接的凸面，所述凸环嵌入所述凹槽内，所述凸面与所述弯曲槽面相抵接。

6.如权利要求5所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，沿所述承口端头至所述承插接管的方向，所述承口端的内径逐渐减小。

7.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S5中，所述钢管的注浆端采用盲板封堵，并与注浆管牢固连接，确保满足注浆机0.3-0.8MPa的压力要求；所述钢管的另一端采用混凝土砂浆进行封堵。

8.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S5中，进行4次注浆，第一次注浆完成后，在确定水灰分离后，将沁水排放，随后依次进行后续三次的注浆。

9.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S5中，选用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥和5％高效抗裂防水密实剂。

10.如权利要求1所述的一种长距离曲线钢管内穿施工方法，其特征在于，在S4中，采用管道内径对接手工焊以及管道承插口自动焊方式进行焊接，每条焊缝将施焊三遍。

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