CN115596886A - 一种柔性接口金属顶管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性接口金属顶管，属于金属管道和顶进施工技术领域，包括承口部、管体和插口部，承口部和插口部分别位于管体两端，且承口部外径与管体外径相同；承口部自承口端面起，其内壁包括由外到内依次相接导入锥面、锚固仓、密封仓和承口内壁面，锚固仓与密封仓设置顺序能够交换；插口部外径与承口内壁面所在承口部内径相匹配，且插口部外壁上设有与锚固仓相匹配凸起环；插口部插入另一金属顶管承口部，锚固仓和密封仓内分别安装有与插口部匹配的金属挡环和密封胶圈，金属挡环在锚固仓内滑动，承口部和插口部间装有缓冲垫片。本发明无需焊接顶推装置，管道外壁尺寸一致，且具有抗沉降能力，同时具有生产效率更高、生产和施工成本更低优势。

Description

一种柔性接口金属顶管

技术领域

本发明涉及一种柔性接口金属顶管，属于金属管道和顶进施工技术领域。

背景技术

现有非开挖用球墨铸铁顶管是现有金属顶管技术之一，是在普通球墨铸铁管的基础上进行改进而形成的一种应用于非开挖顶进施工的产品，如图1所示，通过在普通球墨铸铁管外壁包裹钢丝网70，再衬上一定厚度的水泥砂浆74，使得管身外壁尺寸一致；并在插口部位焊接顶推法兰72及加强筋71，从而形成利用插口顶推法兰顶推承口端面的顶推力传递结构，实现顶管的顶进施工。

这类球墨铸铁顶管产品采用传统的滑入式接口与胶圈73，密封可靠，安装简单方便，其顶推法兰72及加强筋71通过焊接方式固定在普通球墨铸铁管体上，可承受较大顶推力，但焊接成本较高，焊接强度较大，生产效率低。为便于顶推施工，需外包相当厚度的水泥砂浆，使其通径一致。外包水泥砂浆不仅加重了管体重量，而且增加了生产成本和施工难度。尤其在非开挖短（微）顶管需求旺盛的当今市场，这类球墨铸铁顶管生产效率及成本严重制约了球墨铸铁顶管在顶管行业的发展。

此外，这类球墨铸铁顶管产品不具有抗沉降功能，因此，在软地基地区或者地震带及采空区等地基沉降较为严重的区域，管道接口有脱开或者其他导致接口失效的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性接口金属顶管，生产效率高且具有显著的抗沉降能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种柔性接口金属顶管，包括承口部、管体和插口部，所述承口部和插口部分别位于管体的两端，且承口部的外径与管体的外径相同；所述承口部自承口端面起，其内壁包括由外到内依次相接的导入锥面、锚固仓、密封仓和承口内壁面，所述锚固仓与密封仓的设置顺序能够交换；所述插口部的外径与承口内壁面所在的承口部内径相匹配，且插口部的外壁上设有与锚固仓相匹配的凸起环；所述插口部插入另一支金属顶管的承口部，所述承口部的锚固仓和密封仓内分别安装有与插口部相匹配的金属挡环和密封胶圈，所述金属挡环能在锚固仓内滑动，且与凸起环安装后形成锚固密封结构，所述承口部和插口部之间装配有缓冲垫片。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述承口端面与承口部外壁垂直，且承口端面与导入锥面的夹角大于90°小于180°；所述锚固仓包括与导入锥面相接的锚固定位面A，所述锚固定位面A的底端接有滑动面，所述滑动面的另一侧连接有锚固定位面B，所述锚固定位面B的端部设有与凸起环适配的凸起环定位仓；所述密封仓包括与凸起环定位仓相接的止推槽，所述止推槽的另一侧连接有密封面，所述密封面的另一侧连接有胶圈定位面。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述金属挡环为能够发生弹性变形的开口环，所述开口环的两个开口端均设有开口槽，所述开口环由嵌入开口槽内的弹性连接件封闭。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述金属挡环到锚固定位面A的长度小于胶圈定位面到插口部端面的长度，所述金属挡环能在锚固定位面A与锚固定位面B之间滑动，所述凸起环能在金属挡环与凸起环定位仓之间滑动。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述管体的外壁涂覆有耐磨涂料、混凝土或纤维水泥，内壁涂覆有保护材料。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述管体上设置有若干泥浆孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述金属挡环为复合锚固体环，所述复合锚固体环包括弹性体环，所述弹性体环的内壁上设有若干能咬入插口部外壁的钢牙，所述钢牙的齿尖夹角为60°～75°；省去凸起环和凸起环定位仓。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述钢牙的齿尖夹角为70°。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明提出了一种柔性接口金属顶管，无需焊接顶推装置，管道外壁尺寸一致，且具有抗沉降能力，同时具有生产效率更高、生产和施工成本更低的优势。

本发明的凸起环与金属挡环可在锚固仓内运动，因此接口具有一定的轴向伸缩能力，金属挡环到锚固定位面A的长度小于胶圈定位面到插口部端面的长度，这样可以保证在发生轴向伸缩的情况下的接口密封有效性。

本发明的导入锥面具有一定锥度，能够保证接口具有一定的偏转能力；同时密封胶圈具有一定弹性形变能力，在接口偏转时，仍具有密封能力。

本发明由于凸起环的存在以及金属挡环及承口锚固仓的形状特点，凸起环随着插口部的插入而越过金属挡环，插口部不能反向越过金属挡环4而退出所在承口，因此，实现了接口的锚固。管道所在地基在运行期间发生沉降或者地震现象时，两支管道在接口处凸起环与金属挡环就会在锚固仓内滑动，或者接口发生一定角度的偏转，或者滑动与接口偏转同时发生，在滑动或偏转的同时，接口仍具有良好的密封能力，从而最大限度的保证管线安全运行。

附图说明

图1是现有技术球墨铸铁顶管的装配示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的装配示意图；

图4是本发明凸起环的结构示意图；

图5是本发明金属挡环的结构示意图；

图6是本发明金属挡环的安装示意图；

图7是本发明金属挡环与弹性连接件装配示意图；

图8是本发明实施例2的装配示意图；

图9是本发明实施例3的装配示意图；

图10是本发明实施例4的装配示意图；

图11是本发明复合锚固体的结构示意图；

其中，1、承口部，11、承口端面， 12、锚固仓，121、锚固定位面A，122、滑动面，123、锚固定位面B，124、凸起环定位仓，13、密封仓，131、密封面，132、胶圈定位面，133、止推槽，14、承口内壁面，15、导入锥面，2、管体，21、泥浆孔，3、插口部，31、凸起环，4、金属挡环，41、开口槽，42、弹性连接件，5、密封胶圈，6、缓冲垫片，70、钢丝网，71、加强筋，72、顶推法兰，73、胶圈，74、水泥砂浆，786、弹性体环，787、钢牙。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

一种柔性接口金属顶管，为柔性接口球墨铸铁顶管。如图2所示，包括承口部1、管体2和插口部3，所述承口部1和插口部3分别位于管体2的两端，且承口部1的外径与管体2的外径相同。所述管体2的外壁涂覆有耐磨涂料、混凝土或纤维水泥，内壁涂覆有保护材料，且管体2上根据需要设置有若干泥浆孔21，所述泥浆孔21由螺纹锥孔与通孔组成，螺纹锥孔的最大直径小于通孔的直径。

所述承口部1自承口端面11起，其内壁包括由外到内依次相接的导入锥面15、锚固仓12、密封仓13和承口内壁面14。所述承口端面11与承口部外壁垂直，且承口端面11与导入锥面15的夹角大于90°小于180°，导入锥面15具有一定锥度，可以保证接口具有一定的偏转能力；所述锚固仓12包括与导入锥面15相接的锚固定位面A121，所述锚固定位面A121的底端接有滑动面122，所述滑动面122的另一侧连接有锚固定位面B123，所述锚固定位面B123的端部设有与凸起环31适配的凸起环定位仓124；所述密封仓13包括与凸起环定位仓124相接的止推槽133，所述止推槽133的另一侧连接有密封面131，所述密封面131的另一侧连接有胶圈定位面132。

所述插口部3的外径与承口内壁面14所在的承口部内径相匹配，且插口部3的外壁上设有与锚固仓12相匹配的凸起环31（如图4所示）。如图3所示，所述插口部3插入另一支金属顶管的承口部1，所述承口部1的锚固仓12和密封仓13内分别安装有与插口部3相匹配的金属挡环4和具有一定弹性形变的密封胶圈5，如图5-7所示，所述金属挡环4为能够发生弹性变形的开口环，所述开口环的两个开口端均设有开口槽41，所述开口环由嵌入开口槽41内的弹性连接件42封闭。金属挡环4在受外力情况下，整体结构发生弹性变形，产生径向或轴向位移，弯曲成如图6所示的形状，然后将金属挡环4放入要安装顶进的金属顶管承口部的锚固仓12内，撤去外力金属挡环4恢复原来形状。所述金属挡环4与凸起环31安装后形成锚固密封结构，且金属挡环4到锚固定位面A121的长度小于胶圈定位面132到插口部3端面的长度，可以保证在发生轴向伸缩的情况下的接口密封有效性；所述金属挡环4能在锚固定位面A121与锚固定位面B123之间滑动，所述凸起环31能在金属挡环4与凸起环定位仓124之间滑动，因此接口具有一定的轴向伸缩能力。所述承口部1和插口部3之间装配有缓冲垫片6来传递顶推力，实现顶管施工，在需要注浆减阻的时候或者反注浆的时候，可以通过泥浆孔21实现。

由于接口处插口可以伸缩和偏转，因此，该顶管在遇到地基沉降或者地震状况时，会良好的适应地基的变化，不会导致管线的运行失效，保证介质输送的安全。

实施例2

如图8所示，为自锚球墨铸铁顶管的装配示意图。与实施例1的区别为：所述承口部1自承口端面11起，其内壁包括由外到内依次相接的导入锥面15、密封仓13、锚固仓12和承口内壁面14。

实施例3

如图9所示，为无凸起环自锚球墨铸铁顶管的装配示意图。与实施例1的区别为：不设置凸起环31和凸起环定位仓124。如图11所示，所述金属挡环4为复合锚固体环，所述复合锚固体环包括弹性体环786，所述弹性体环786的内壁上设有若干能咬入插口部3外壁的钢牙787，所述钢牙787的齿尖夹角为60°～75°。由于复合锚固环在自然状态下，其内侧直径小于插口部外壁直径。所以左侧顶管插口部在通过复合锚固环会挤压弹性体通过，继续通过密封胶圈5，最终左侧顶管插口部顶推面端面与缓冲垫片6相接触，缓冲垫片6与右侧顶管承口端面相接触，从而开始传递顶推力，实现顶管施工；在需要注浆减阻的时候或者反注浆的时候，可以通过泥浆孔21实现。

实施例4

如图10所示，为无凸起环自锚球墨铸铁顶管的装配示意图。与实施例3的区别为：所述承口部1自承口端面11起，其内壁包括由外到内依次相接的导入锥面15、密封仓13、锚固仓12和承口内壁面14。

Claims (8)

1.一种柔性接口金属顶管，其特征在于：包括承口部（1）、管体（2）和插口部（3），所述承口部（1）和插口部（3）分别位于管体（2）的两端，且承口部（1）的外径与管体（2）的外径相同；所述承口部（1）自承口端面（11）起，其内壁包括由外到内依次相接的导入锥面（15）、锚固仓（12）、密封仓（13）和承口内壁面（14），所述锚固仓（12）与密封仓（13）的设置顺序能够交换；所述插口部（3）的外径与承口内壁面（14）所在的承口部内径相匹配，且插口部（3）的外壁上设有与锚固仓（12）相匹配的凸起环（31）；所述插口部（3）插入另一支金属顶管的承口部（1），所述承口部（1）的锚固仓（12）和密封仓（13）内分别安装有与插口部（3）相匹配的金属挡环（4）和密封胶圈（5），所述金属挡环（4）能在锚固仓（12）内滑动，且与凸起环（31）安装后形成锚固密封结构，所述承口部（1）和插口部（3）之间装配有缓冲垫片（6）。

2.根据权利要求1所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述承口端面（11）与承口部外壁垂直，且承口端面（11）与导入锥面（15）的夹角大于90°小于180°；所述锚固仓（12）包括与导入锥面（15）相接的锚固定位面A（121），所述锚固定位面A（121）的底端接有滑动面（122），所述滑动面（122）的另一侧连接有锚固定位面B（123），所述锚固定位面B（123）的端部设有与凸起环（31）适配的凸起环定位仓（124）；所述密封仓（13）包括与凸起环定位仓（124）相接的止推槽（133），所述止推槽（133）的另一侧连接有密封面（131），所述密封面（131）的另一侧连接有胶圈定位面（132）。

3.根据权利要求2所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述金属挡环（4）为能够发生弹性变形的开口环，所述开口环的两个开口端均设有开口槽（41），所述开口环由嵌入开口槽（41）内的弹性连接件（42）封闭。

4.根据权利要求3所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述金属挡环（4）到锚固定位面A（121）的长度小于胶圈定位面（132）到插口部（3）端面的长度，所述金属挡环（4）能在锚固定位面A（121）与锚固定位面B（123）之间滑动，所述凸起环（31）能在金属挡环（4）与凸起环定位仓（124）之间滑动。

5.根据权利要求1所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述管体（2）的外壁涂覆有耐磨涂料、混凝土或纤维水泥，内壁涂覆有保护材料。

6.根据权利要求1所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述管体（2）上设置有若干泥浆孔（21）。

7.根据权利要求2所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述金属挡环（4）为复合锚固体环，所述复合锚固体环包括弹性体环（786），所述弹性体环（786）的内壁上设有若干能咬入插口部（3）外壁的钢牙（787），所述钢牙（787）的齿尖夹角为60°～75°；省去凸起环（31）和凸起环定位仓（124）。

8.根据权利要求7所述的一种柔性接口金属顶管，其特征在于：所述钢牙（787）的齿尖夹角为70°。

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