CN112942540B - 一种市政管道施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请为一种市政管道施工装置，本申请涉及管道施工的技术领域。其包括固定限位机构、固定纠偏机构、顶升机构以及牵引机构；所述固定限位机构包括用于放置于沟槽底部的固定座、设于固定座上的限位板以及设置于底座上的定位件，所述定位件穿过固定座与沟槽底壁连接；所述固定纠偏机构包括用于放置于沟槽底部的固定架、设于固定架上的驱动件、滑动设于固定架上的第一抵推板，所述第一抵推板与驱动件的驱动端连接；所述顶升机构至少设置为两组，至少两组所述顶升机构用于顶升支撑对接的第二节管道，所述牵引机构用于牵引对接的第二节管道向第一节管道靠近并对接。本申请具有方便相邻管道对接、保证工作人员的人身安全的效果。

Description

一种市政管道施工装置及施工方法

技术领域

本申请涉及管道施工的技术领域，尤其是涉及一种市政管道施工装置及施工方法。

背景技术

市政管道施工常采用两种施工方式，即直埋施工和顶管施工，直埋施工使管道铺设是最常用的施工手段，需要开挖沟槽，对周围的环境影响较大；顶管施工则不需要开外沟槽，只需要在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走即可，对周围环境影响较小，但是成本较高。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：对于直埋施工常采用吊车吊装管道，操作虽然较为灵活，但是其吊装稳定性差，尤其在将管道放置在沟槽内时，容易使相邻管道的轴向不在同一直线上，不易对接，需要在工作人员的辅助下进行调整，对工作人员的人身安全具有一定的威胁。

发明内容

为了方便相邻管道对接，保证工作人员的人身安全，本申请提供一种市政管道施工装置及施工方法。

第一方面，本申请提供了一种市政管道施工装置，包括固定限位机构、固定纠偏机构、顶升机构以及牵引机构；

所述固定限位机构包括用于放置于沟槽底部的固定座、设于固定座上的限位板以及设置于底座上的定位件，所述定位件穿过固定座与沟槽底壁连接；

所述固定纠偏机构包括用于放置于沟槽底部的固定架、设于固定架上的驱动件、滑动设于固定架上的第一抵推板，所述第一抵推板与驱动件的驱动端连接；

其中，所述限位板用于与对接的两个管道同侧侧壁抵接，所述第一抵推板用于与对接的第一节管道的另一侧抵接，所述顶升机构至少设置为两组，至少两组所述顶升机构用于顶升支撑对接的第二节管道，所述牵引机构用于牵引对接的第二节管道向第一节管道靠近并对接。

通过采用上述技术方案，采用外部吊装设备依次将需要对接的管道放置在沟槽内，吊放时，对接的第一节管道一侧与限位板抵接，另一侧与第一抵推板抵接，即固定对接的第一节管道，对接的第二节管道与限位板抵接，使对接的第一节管道和第二管道同轴，之后在对接的第二节管道上安装顶升机构，最后启动牵引机构，使对接的第二节管道向第一节管道靠近并对接，不需要在工作人员在吊装机的辅助下进行调整，有效保证工作人员的人身安全。

可选的，所述固定纠偏机构还包括铰接设于固定架远离第一抵推板一侧的第二抵推板、轴向一端铰接于第二抵推板上的支撑杆以及穿设在支撑杆的轴向另一端的插销，所述固定架侧壁上开设有至少两个定位孔，所述插销插装在任一定位孔内，所述第二抵推板用于与沟槽侧壁抵接。

通过采用上述技术方案，设置支撑杆、插销和定位孔，用于调整第二抵推板与固定架之间的夹角，使第二抵推板与沟槽侧壁抵接，在第一抵推板在与第一节管道抵接时，使固定架不会发生移动，进一步对对接的第一节管道进行固定。

可选的，所述固定架上靠近第一抵推板一侧设置有安装板，所述安装板与固定架之间至少设置有两个导向杆，至少两个所述导向杆轴向平行，所述第一抵推板滑动套设在导向杆上。

通过采用上述技术方案，设置导向杆，用于在驱动件驱动第一抵推板靠近对接的第一节管道时，对第一抵推板进行导向，使第一抵推板不会发生偏移，确保第一抵推板与对接的第一节管道侧壁的有效抵接面积。

可选的，所述顶升机构包括半圆形的固定套和沿固定套轴向对称设置的千斤顶，所述固定套可拆卸，所述固定套用于卡装在对接的第二节管道上，所述固定套的下端部与千斤顶的驱动端抵紧，两个所述千斤顶之间的间距小于对接的第二节管道的直径值。

通过采用上述技术方案，使用时，固定套卡装在对接的第二节管道上，千斤顶作用于固定套，使对接的第二节管道底壁不与沟槽底壁接触，在牵引机构牵引时，减少对接的第二节管道侧壁受到的摩擦力。

可选的，所述固定套包括第一弧形套、第二弧形套以及连接第一弧形套与第二弧形套的螺栓。

通过采用上述技术方案，设置第一弧形套和第二弧形套，能够在不抬升管道的前提下，便于拆卸安装固定套。

可选的，所述第一弧形套和第二弧形套内均设置有若干滚珠，所述滚珠用于与对接的第二节管道侧壁抵接。

通过采用上述技术方案，设置若干滚珠，用于在牵引机构牵引对接的第二节管道时，减少固定套与对接的第二节管道侧壁的摩擦力，便于对接的第二节管道移动，进而便于对接。

可选的，所述牵引机构包括设于固定座上的安装架、设于安装架上的卷扬机、绕设在卷扬机上的钢丝绳、设于钢丝绳上的挂环以及与挂环连接的挂钩，所述挂钩用于与对接的第二节管道固接。

通过采用上述技术方案，使用时，启动卷扬机，卷扬机缠卷钢丝绳，在此过程中，钢丝绳带动对接的第二节管道移动，直至第二节管道与第一节管道实现对接，之后停止电机。

可选的，所述挂钩可拆卸设于对接的第二节管道上靠近卷扬机一侧，且两组所述固定套位于挂钩远离卷扬机一侧。

通过采用上述技术方案，将两组固定套设于挂钩远离卷扬机一侧，在牵引机构牵引对接的第二节管道时，不会对固定套造成影响。

第二方面，本申请提供了一种市政管道施工方法，包括上述所述的一种市政管道施工装置，具体步骤如下：

S1：测量放线；

S2：沟槽开挖；

S3：砂垫层铺设，在沟槽内采用砂石进行铺设，且砂垫层与槽底同宽；

S4：管道安装，即：

采用吊装设备吊放需对接的管道至砂垫层上，固定限位机构和固定纠偏机构对对接的第一节管道固定，对接的第二节管道一侧壁与固定限位机构的限位板接触，使对接的两管道同轴；

对接的第二节管道上安装至少两组顶升机构，使第二节管道侧壁与地槽底壁不接触；

启动牵引机构，对接的第二节管道向第一节管道靠近并对接；

S5：检查井砌筑；

S6：沟槽回填，管道支撑角范围内采用粗砂回填，其余部分采用原土回填；

S7：管道加固。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中设置有固定限位机构、固定纠偏机构、顶升机构以及牵引机构，铺设时，采用外部吊装设备将需要对接的管道放置在沟槽内，固定限位机构和固定纠偏机构对对接的第一节管道进行固定，对接的第二节管道一侧与固定限位机构的限位板抵接，与对接的第一节管道同轴，顶升机构安装对接的第二节管道上，使对接的第二节管道不与沟槽底壁接触，且高度能够使对接的第二节管道进入至对接的第一节管道的对接口内，最后启动牵引机构，将对接的第二节管道向第一节管道靠近并实现对接，不需要在工作人员在吊装机的辅助下进行调整，能够有效保证工作人员的人身安全。

2.本申请中顶升机构包括半圆形的固定套和沿固定套轴向对称设置的千斤顶，能够在不抬起对接的第二节管道的前提下，固定套可拆卸，使用时，固定套卡装在对接的第二节管道上，千斤顶作用于固定套，使对接的第二节管道底壁不与沟槽底壁接触，减少对接的第二节管道在移动时受到的摩擦力。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种市政管道施工装置安装结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种市政管道施工装置结构示意图。

图3是本申请实施例提供的固定限位机构结构示意图。

图4是本申请实施例提供的固定纠偏机构结构示意图。

图5是本申请实施例提供的顶升机构结构示意图。

附图标记说明：1、沟槽；2、固定限位机构；21、固定座；22、限位板；23、定位件；3、固定纠偏机构；31、固定架；32、驱动件；33、第一抵推板；34、第二抵推板；35、支撑杆；36、插销；37、定位孔；38、安装板；39、导向杆；4、顶升机构；41、固定套；411、第一弧形套；412、第二弧形套；413、螺栓；42、千斤顶；43、滚珠；5、牵引机构；51、安装架；52、卷扬机；53、钢丝绳；54、挂环；55、挂钩；6、第一节管道；7、第二节管道；8、对接口；9、第一抵接板；10、第二抵接板。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种市政管道施工装置，参照图1和图2，市政管道施工装置由固定限位机构2、固定纠偏机构3、顶升机构4以及牵引机构5几部分组成。

为方便描述本技术方案，图1和图2中，对接的第一节管道7简称为第一节管道6，对接的第二节管道7简称为第二节管道7，第一节管道6和第二节管道7规制相同，第一节管道6和第二节管道7的一端均有对接口8，在管道对接过程中，相邻对接管道的对接口8不相邻，且第一节管道6和第二节管道7的数量，根据工程铺设设计长度决定。

铺设时，采用外部吊装设备将需要对接的管道放置在沟槽1内，固定限位机构2和固定纠偏机构3对第一节管道6进行固定，第二节管道7一侧与固定限位机构2抵接，实现与第一节管道6同轴，顶升机构4安装在第二节管道7上，使第二节管道7不与沟槽1底壁接触，且高度能够使第二节管道7进入至第一节管道6的对接口8内，最后启动牵引机构5，将第二节管道7向第一节管道6靠近并实现对接，不需要在工作人员在吊装机的辅助下进行调整，能够有效保证工作人员的人身安全。

下面结合具体的使用场景对本申请的技术方案做进一步的说明。

参照图3，固定限位机构2包括放置于沟槽1底部的固定座21、焊接于固定座21上的限位板22以及设于底座上的定位件23，限位板22与固定座21垂直，限位板22上背离沟槽1一侧还焊接有第一抵接板9和第二抵接板10，第一抵接板9与第一节管道6侧壁抵接，第二抵接板10与第二节管道7抵接，此外，本实施例中定位件23采用定位螺钉，定位螺钉穿过固定座21与沟槽1底壁连接。

参照图4，固定纠偏机构3包括放置于沟槽1底部的固定架31、固定在固定架31上的驱动件32、滑动安装于固定架31上的第一抵推板33，具体的，驱动件32通过螺栓安装在固定架31上，驱动件32的驱动端通过螺栓与第一抵推板33连接，驱动件32可采用气缸、油缸或者电缸，本实施中，驱动件32采用电缸。

参见图4，固定架31上靠近第一抵推板33一侧焊接有安装板38，安装板38与固定架31之间焊接有至少两个导向杆39，至少两个导向杆39轴向平行，本实施例中，导向杆39为两个，第一抵推板33滑动套设在两个导向杆39上。

使用时，驱动件32驱动第一抵推板33靠近第一节管道6侧壁，在此过程中，第一抵推板33在导向杆39的作用下不会发生偏移，确保第一抵推板33与第一节管道6的侧壁的有效抵接面积，第一抵推板33与第一节管道6侧壁抵接后，对第一节管道6进行固定，便于在对接时，第一节管道6不会移动，方便对接。

此外，参照图4，固定纠偏机构3还包括铰接设于固定架31远离第一抵推板33一侧的第二抵推板34、轴向一端铰接于第二抵推板34上的支撑杆35以及穿设在支撑杆35的轴向另一端的插销36，固定架31侧壁上开设有至少两个定位孔37，本实施例中，固定架31侧壁上开设有三个定位孔37，插销36穿过支撑杆35插装在任一定位孔37内，调节第二抵推板34与固定架31之间的夹角，使第二抵推板34与沟槽1侧壁抵接，之后启动驱动件32，使第一抵推板33与第一节管道6侧壁抵接，使固定架31不会发生移动，进一步对第一节管道6进行固定。

参照图5，顶升机构4包括半圆形的固定套41和沿固定套41轴向对称连接的千斤顶42，固定套41可拆卸，固定套41用于卡装在第二节管道7上，固定套41的下端部与千斤顶42的驱动端抵接，且两个千斤顶42之间的间距小于第二节管道7的直径值。

使用时，固定套41卡装在对接的第二节管道上，千斤顶42作用于固定套41，使对接的第二节管道侧壁不与沟槽1底壁接触，减少牵引机构5牵引对接的第二节管道时的摩擦力。

参照图5，固定套41包括第一弧形套411、第二弧形套412以及连接第一弧形套411与第二弧形套412的螺栓413，具体的，第一弧形套411和第二弧形套412上端焊接有连接耳板，连接耳板上开设有通孔，螺栓413穿装在通孔内，如此设计，能够在不抬升管道的前提下，安装和拆卸固定套41。

参照图1和图5，在牵引机构5牵引第二节管道7时，为减少固定套41与第二节管道7侧壁的摩擦力，便于第二节管道7移动，进而方便对接，第一弧形套411和第二弧形套412内均活动卡装有若干滚珠43。

参照图2和图3，牵引机构5包括设于固定座21上的安装架51、通过螺栓固定在安装架51上的卷扬机52、绕设在卷扬机52上的钢丝绳53、通过卡扣安装在钢丝绳53上的挂环54以及与挂环54连接的挂钩55，其中，安装架51、卷扬机52位于限位板22靠近第二节管道7一侧，挂钩55安装在第二节管道7上靠近第一节管道6一侧，两组固定套41位于挂钩55远离卷扬机52一侧，如此，在牵引机构5牵引第二节管道7时，挂钩55不会对固定套41造成影响；此外，为方便挂钩55拆卸，挂钩55可通过螺栓与第二节管道7连接。

使用时，启动卷扬机52，卷扬机52缠卷钢丝绳53，在此过程中，钢丝绳53带动第二节管道7移动，直至第二节管道7与第一节管道6对接，之后停止电机。

本申请实施例一种市政管道施工装置的工作原理：

采用外部吊装设备将需要对接的管道放置在沟槽1内，初始时，第一节管道6一侧与第一抵接板9抵接，第二节管道7一侧与第二抵接板10抵接，启动驱动件32，驱动件32驱动第一抵推板33在固定架31上滑动，使第一抵推板33与第一节管道6的另一侧抵接，固定第一节管道6，之后，在第二节管道7上安装两组固定套41，之后放置千斤顶42，启动千斤顶42，使第二节管道7不与沟槽1的底壁接触，再后启动卷扬机52，卷扬机52缠卷钢丝绳53，在此过程中，钢丝绳53带动第二节管道7移动，直至第二节管道7与第一节管道6对接后停止电机，之后拆卸装置，重复上述操作，即对已对接完成的上一段的第二节管道7进行固定，使下一段的第一节管道6与上一段的第二节管道7对接，如此循环，直至铺设完成，在此过程中，不需要工作人员在吊装机的辅助下，使第一节管道6和第二节管道7在同一轴线上，有效保证工作人员的人身安全。

本申请实施例还公开了一种市政管道施工方法，包括上述内容中记载的市政管道施工装置。其中，市政管道施工方法，包括一下步骤：

1、测量放线，根据规划设计图，标记开挖的区域；

2、沟槽1开挖，根据标记开挖，挖开的沟槽1横截面积为梯形；

3、砂垫层铺设，在管道基底下铺设砂石基础，基础垫层与槽底同宽；

4、管道安装，刚开始时，采用吊装设备依次吊放两个对接的管道至砂垫层上，第一节管道一侧与限位板22的第一抵接板9抵接，另一侧与第一抵推板33抵接，第二节管道7一侧与限位板22的第二抵接板10抵接；

在第二节管道7上安装两组顶升机构4，使第二节管道7底部与地槽底壁不接触；

启动卷扬机52，使第二节管道7朝第一节管道移动，并实现对接；

对接完成后，将对接口8处采用橡胶圈柔性密封，套在第二节管道7的插口上的橡胶圈应平直无扭曲，橡胶圈表面和对接口8的工作面，涂刷无腐蚀性的润滑剂，对接口8外侧用聚氨酯密封膏灌缝封堵。

5、检查井砌筑，井室的底层模块砖与基础底板混凝土同步浇筑，混凝土管、管道穿墙（井）无钢筋，对接口8不能进井室，第一节管道6与基础连接部分应做凿毛处理，便于聚氨酯密封膏灌缝，以确保接缝严密，内外井壁采用防水水泥砂浆勾缝压实；

6、沟槽1回填，支撑角范围内用中粗砂回填后，其余部分为素土，素土按规范控制管道两侧及上部压实度，分层对称回填、压实，其中，支撑角为2α+30°。

7、管道加固，当管道在道路路床下8cm范围内应采取加固措施，支撑角范围内粗砂回填后，再用中粗砂分层回填至第一节管道或第二节管道7外皮以上100mm，之后铺设钢筋网，现浇150mm厚的混凝土，钢筋网、混凝土的宽度为管道直径对称加30cm。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种市政管道施工装置，其特征在于：包括固定限位机构(2)、固定纠偏机构(3)、顶升机构(4)以及牵引机构(5)；

所述固定限位机构(2)包括用于放置于沟槽(1)底部的固定座(21)、设于固定座(21)上的限位板(22)以及设置于底座上的定位件(23)，所述定位件(23)穿过固定座(21)与沟槽(1)底壁连接；

所述固定纠偏机构(3)包括用于放置于沟槽(1)底部的固定架(31)、设于固定架(31)上的驱动件(32)以及滑动设于固定架(31)上的第一抵推板(33)，所述第一抵推板(33)与驱动件(32)的驱动端连接；

其中，所述限位板(22)用于与对接的两个管道同侧侧壁抵接，所述第一抵推板(33)用于与对接的第一节管道(6)的另一侧抵接，所述顶升机构(4)至少设置为两组，至少两组所述顶升机构(4)用于顶升支撑对接的第二节管道(7)，所述牵引机构(5)用于牵引对接的第二节管道(7)向第一节管道(6)靠近并对接；

所述固定纠偏机构(3)还包括铰接设于固定架(31)远离第一抵推板(33)一侧的第二抵推板(34)、轴向一端铰接于第二抵推板(34)上的支撑杆(35)以及穿设在支撑杆(35)的轴向另一端的插销(36)，所述固定架(31)侧壁上开设有至少两个定位孔(37)，所述插销(36)插装在任一定位孔(37)内，所述第二抵推板(34)用于与沟槽(1)侧壁抵接；

所述顶升机构(4)包括半圆形的固定套(41)和沿固定套(41)轴向对称设置的千斤顶(42)，所述固定套(41)可拆卸，所述固定套(41)用于卡装在对接的第二节管道(7)上，所述固定套(41)的下端部与千斤顶(42)的驱动端抵紧，两个所述千斤顶(42)之间的间距小于对接的第二节管道(7)的直径值；

所述固定套(41)包括第一弧形套(411)、第二弧形套(412)以及连接第一弧形套(411)与第二弧形套(412)的螺栓(413)；

所述第一弧形套(411)和第二弧形套(412)内均设置有若干滚珠(43)，所述滚珠(43)用于与对接的第二节管道(7)侧壁抵接。

2.根据权利要求1所述一种市政管道施工装置，其特征在于：所述固定架(31)上靠近第一抵推板(33)一侧设置有安装板(38)，所述安装板(38)与固定架(31)之间至少设置有两个导向杆(39)，至少两个所述导向杆(39)轴向平行，所述第一抵推板(33)滑动套设在导向杆(39)上。

3.根据权利要求1所述一种市政管道施工装置，其特征在于：所述牵引机构(5)包括设于固定座(21)上的安装架(51)、设于安装架(51)上的卷扬机(52)、绕设在卷扬机(52)上的钢丝绳(53)、设于钢丝绳(53)上的挂环(54)以及与挂环(54)连接的挂钩(55)，所述挂钩(55)用于与对接的第二节管道(7)固接。

4.根据权利要求3所述一种市政管道施工装置，其特征在于：所述挂钩(55)可拆卸设于对接的第二节管道(7)上靠近卷扬机(52)一侧，且两组所述固定套(41)位于挂钩(55)远离卷扬机(52)一侧。

5.一种市政管道施工方法，其特征在于：包括权利要求1至4中任意一项所述的一种市政管道施工装置，具体步骤如下：

S1：测量放线；

S2：沟槽(1)开挖；

S3：砂垫层铺设，在沟槽(1)内采用砂石进行铺设，且砂垫层与槽底同宽；

S4：管道安装，即：

采用吊装设备吊放需对接的管道至砂垫层上，固定限位机构(2)和固定纠偏机构(3)对对接的第一节管道(6)固定，对接的第二节管道(7)一侧壁与固定限位机构(2)的限位板(22)接触，使对接的两管道同轴；

对接的第二节管道(7)上安装至少两组顶升机构(4)，使第二节管道(7)侧壁与地槽底壁不接触；

启动牵引机构(5)，对接的第二节管道(7)向第一节管道(6)靠近并对接；

S5：检查井砌筑；

S6：沟槽(1)回填，管道支撑角范围内采用粗砂回填，其余部分采用原土回填；

S7：管道加固。

Images