CN116255512A - 密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管及灌注泥浆模具 - Google Patents
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Abstract
一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，包括有钢筒，在钢筒内表面和外表面均设置有一层混凝土管芯，在外表面的混凝土管芯的外表面的环向设置有预应力钢丝，在混凝土管芯外表面还设置有混凝土保护层，预应力钢丝嵌设在混凝土保护层中，在钢筒两端还分别设置有承口钢环和插口钢环，承口钢环内径尺寸与插口钢环外径尺寸相匹配；在插口钢环上设置有一圈凹槽结构，在承口钢环上均匀设置有一圈外部注浆灌孔结构，该外部注浆灌孔结构穿过外表面的混凝土管芯以及混凝土保护层。本发明安装便捷，有效降低了施工难度、减少了投入成本，且在径向冲击力下不会出现脱落或渗透问题，能够进一步提高整体的承压性能和抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土大型管道制品的技术领域，具体涉及一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管及灌注泥浆模具。
背景技术
预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简称PCCP)是由钢板、预应力钢丝、混凝土和水泥砂浆四种基本原材料在经过钢筒成型、混凝土浇筑、预应力控制技术的施加和保护层喷射等制造工艺后，构成的一种新型复合管材，具有承受内外压较高、经济寿命长和抗震能力强等特性，被工程界所关注，广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等产业。
现有技术中，公告号为CN 206647655 U的专利文件公开了一种预应力钢筒混凝土管承插口连接件，包括连接环，所述连接环的一端设有插装结构，另一端设有插接结构；所述插装结构包括与所述连接环同轴设置的两个环形插壁，两个所述环形插壁之间形成与预应力钢筒混凝土管的钢筒配合的插槽；所述插接结构包括与所述连接环同轴设置的环形插筒，所述环形插筒的外壁上设有混凝土层，所述混凝土层的外径与预应力钢筒混凝土管的钢筒内径相等。该插接方式使用独立的连接件的方式，固然能够做到适应性更强，更便捷，但势必会造成该连接件处强度变弱，而影响预应力钢筒混凝土管整体承压和抗震性能，同时该连接件方式为内插的方式，会影响截面处的容积和流量，景象冲击力在此处也会变大，加重了脱落滑动产生缝隙的隐患，而一般传统的采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头的方式，不便于安装，连接处容易锈蚀，维护以及废弃拆卸时极其不容易拆卸开，且柔性结构导致时常出现径向冲击下的脱落或渗透问题。
发明内容
本发明为弥补现有技术方面的不足，提出一种安装便捷，有效降低了施工难度、减少了投入成本，且在径向冲击力下不会出现脱落或渗透问题，能够进一步提高整体的承压性能和抗震性能的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管及灌注泥浆模具。
具体技术方案如下：
一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，包括有钢筒，在所述钢筒内表面和外表面均设置有一层混凝土管芯，在外表面的混凝土管芯的外表面的环向设置有预应力钢丝，在所述混凝土管芯外表面还设置有混凝土保护层，所述预应力钢丝嵌设在混凝土保护层中，在所述钢筒两端还分别设置有承口钢环和插口钢环，所述承口钢环内径尺寸与插口钢环外径尺寸相匹配；
在所述插口钢环上设置有一圈凹槽结构，在所述承口钢环上均匀设置有至少一圈外部注浆灌孔结构，该外部注浆灌孔结构穿过外表面的混凝土管芯以及混凝土保护层，且该外部注浆灌孔结构与所述凹槽结构相对设置，该外部注浆灌孔结构用于向所述凹槽结构以及自身的外部注浆灌孔结构中灌注泥浆。
作为优化：所述混凝土保护层内部还设置有钢筋骨架，该钢筋骨架是由纵筋和环筋相互搭接固定形成，所述混凝土保护层两端部外表面分别设置有第一护口钢环和第二护口钢环；
在所述插口钢环上均匀环绕设置有内部注浆孔，该内部注浆孔用于在顶进过程中注入触变泥浆，该内部注浆孔中配合有密封堵头，在所述插口钢环上开设有至少一个环形卡槽，该环形卡槽内安装有密封橡胶圈，在所述插口钢环上设置有接头试压孔，该接头试压孔设置在所述环形卡槽内侧方向。
作为优化：所述承口钢环的宽度不低于236mm，厚度不低于10mm，承口钢环外侧设置有外喇叭状的引导圈口；
所述插口钢环的宽度不低于240mm，所述插口钢环上均匀环绕设置有四个内部注浆孔，所述插口钢环上对称设置有两个接头试压孔。
作为优化：所述内部注浆孔中设置有M16～M25的螺纹管，该螺纹管焊接在插口钢环上，所述密封堵头为钢制螺栓密封堵头，所述螺纹管与该钢制螺栓密封堵头配合，所述接头试压孔直径尺寸为8～12mm。
作为优化：所有混凝土管芯与混凝土保护层的总壁厚不低于预应力钢筒混凝土管内径的10％，所述混凝土保护层壁厚为70～90mm；
且所述混凝土管芯与混凝土保护层均采用C50及以上混凝土。
作为优化：所述预应力钢丝直径不低于7mm，强度不低于1570MPa，预应力钢丝缠丝的环向应力控制在42.3KN～45.3KN范围内；
所述钢筋骨架的纵筋和环筋直径均不低于10mm，纵筋数量不低于48根。
作为优化：在所述钢筋骨架上焊接固定有第一锚固钢筋和第二锚固钢筋，所述第一护口钢环和第二护口钢环分别通过该第一锚固钢筋和第二锚固钢筋固定。
作为优化：所述第一护口钢环和第二护口钢环的宽度和厚度相同，且宽度均不低于150mm，厚度不低于10mm；
所述凹槽结构和外部注浆灌孔结构内壁分别是与插口钢环和承口钢环连接为一体的钢体结构。
作为优化：在所述插口钢环上设置有两圈凹槽结构，在所述承口钢环上均匀设置有两圈外部注浆灌孔结构，所述凹槽结构为贯穿整个插口钢环圆周的环状结构，每圈外部注浆灌孔结构设置有4～12个注浆灌孔，且两圈外部注浆灌孔结构的注浆灌孔交错设置，两圈外部注浆灌孔结构均分别对准两圈凹槽结构。
一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管的灌注泥浆模具。
优选的，包括有上弧形箍板和下弧形箍板，所述上弧形箍板和下弧形箍板两端部均设置有连接安装座，在所述连接安装座上还开设有安装孔，所述上弧形箍板与下弧形箍板两端部的安装孔均相对设置，该安装孔中安装有螺栓结构，所述上弧形箍板与下弧形箍板通过该螺栓结构连接在一起，并形成一个完整的圆环状，所述上弧形箍板与下弧形箍板覆盖所有外部注浆灌孔结构，在所述上弧形箍板顶部还设置有灌注槽体，该灌注槽体开设有灌注槽孔，该灌注槽孔贯穿所述灌注槽体和上弧形箍板，且与外部注浆灌孔结构连通。
本发明的有益效果为：每两个预应力钢筒混凝土管之间通过端部的承口钢环与插口钢环即可便捷地插接在一起，施工速度快，效率高，且在凹槽结构与外部注浆灌孔结构中灌注了泥浆凝固之后，不仅承口钢环与插口钢环之间形成的接口处质量可靠，高压工作不会脱离造成非密闭缝隙，而且凹槽结构与外部注浆灌孔结构中填满凝固泥浆后，还能够起到更好的密封作用；而且承口钢环与插口钢环之间形成的接口处与预应力钢筒混凝土管体上的承压结构相同，克服了整个管道连接中的薄弱之处，且设置有密封橡胶圈能够有效防止在径向冲击力下不会出现脱落或渗透问题；接头密封性好，具备较好的纠偏能力，可抵抗一定程度的不均匀沉降，同类施工成本低等优点；设计有灌注泥浆模具能够快速对接口处所有凹槽结构与外部注浆灌孔结构进行灌注泥浆，且形成的接口处管道表面于其他处管道平整一致。
附图说明
图1为本发明两个钢筒混凝土管连接后整体的结构示意图。
图2为本发明单个钢筒混凝土管整体的结构示意图。
图3为本发明中钢筒混凝土管整体的截面结构示意图。
图4为本发明中两个钢筒混凝土管连接处安装的截面结构示意图。
图5为本发明中注浆孔与接头试压孔位置分布示意图。
图6为本发明中内部注浆孔的截面结构示意图。
图7为本发明中接头试压孔的截面结构示意图。
图8为本发明中两个钢筒混凝土管连接处安装灌注泥浆模具后整体的结构示意图。
附图标记说明：承口钢环1；插口钢环2；钢筒3；混凝土管芯4；环向预应力钢丝5；混凝土保护层6；钢筋骨架7；第一护口钢环8；第二护口钢环9；内部注浆孔10；接头试压孔11；第一锚固钢筋12；第二锚固钢筋13；顶力面14；密封橡胶圈15；减压板16；凹槽结构17；外部注浆灌孔结构18；上弧形箍板19；下弧形箍板20；连接安装座21；螺栓结构22；灌注槽体23。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施事例：
如图1至图8所示：一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，设置有钢筒3，在钢筒3内表面和外表面均设置有一层混凝土管芯4，在外表面的混凝土管芯4的外表面的环向设置有预应力钢丝5，在混凝土管芯4外表面还设置有混凝土保护层6，所有混凝土管芯4与混凝土保护层6的总壁厚不低于预应力钢筒混凝土管内径的10％，混凝土保护层6壁厚为70mm；且混凝土管芯4与混凝土保护层6均采用C50及以上混凝土。
预应力钢丝5嵌设在混凝土保护层6中，即混凝土保护层6填充满各个预应力钢丝5之间的所有间隙，在钢筒3两端还分别设置有承口钢环1和插口钢环2，承口钢环1内径尺寸与插口钢环2外径尺寸相匹配即两个预应力钢筒混凝土管之间通过承口钢环1与插口钢环2即可便捷地插接在一起，效率高。
在插口钢环2上设置有两圈凹槽结构17，该凹槽结构17为贯穿整个插口钢环2圆周的环状结构，当然也可为间断性的结构，为了更快捷地一次性完成灌注泥浆工作，间断性的凹槽结构17之间或者后面浇筑的模具上最好另设有连通结构。在承口钢环1上均匀设置有两圈外部注浆灌孔结构18，该外部注浆灌孔结构18穿过外表面的混凝土管芯4以及混凝土保护层6，每圈外部注浆灌孔结构18设置有6个注浆灌孔，且两圈外部注浆灌孔结构18的注浆灌孔交错设置，两圈外部注浆灌孔结构18均分别对准两圈凹槽结构17，从外部注浆灌孔结构18的外部开口处灌入泥浆用于将所有凹槽结构17以及所有外部注浆灌孔结构18中填充满泥浆，等其凝固后就形成一圈固定密封的结构，具有极强的轴向稳定效果，形成的接口处质量可靠，高压工作不会脱离造成非密闭缝隙，而且能够起到更好的密封作用。
上述凹槽结构17和外部注浆灌孔结构18内壁分别是与插口钢环2和承口钢环1连接为一体的钢体结构，便于将后面连接安装填充的泥浆或者混凝土与管道上原先的混凝土隔离区分开，以便于在使用多年以后，进行区域段内维修，或者拆卸废弃处理时，仅需敲出凹槽结构17和外部注浆灌孔结构18中凝固的纯混凝土部分即可，管道的其他部分充满了缸筒与钢筋，是很难破坏其结构并拆卸下来的。
在混凝土保护层6内部还设置有钢筋骨架7，该钢筋骨架7是由纵筋和环筋相互编织固定形成，钢筋骨架7的纵筋和环筋直径均为10mm，纵筋数量为48根，在混凝土保护层6两端部外表面分别设置有第一护口钢环8和第二护口钢环9，且第一护口钢环8和第二护口钢环9的宽度和厚度相同，且宽度均为150mm，厚度为10mm。
在插口钢环2上均匀环绕设置有四个注浆孔10，即相邻两个接头试压孔11之间相隔90°，该注浆孔10用于在顶进过程中注入触变泥浆，触变泥浆流至管外壁可有效减阻，该注浆孔10中配合有密封堵头，在插口钢环2上还开设有两个环形卡槽，两个环形卡槽内均安装有密封橡胶圈15，在插口钢环2上还对称设置有两个接头试压孔11，即两个接头试压孔11相隔180°，该接头试压孔11设置在两个环形卡槽之间的凸缘上，有利于测试密封橡胶圈15的承压和防渗透能力，在仅有一个环形卡槽时设在其内侧方向即可。
上述承口钢环1的宽度为236mm，厚度为10mm，插口钢环2的宽度为240mm，承口钢环1外侧设置有外喇叭状的引导圈口，引导圈口便于承口钢环1插入插口钢环2之中，在插口钢环2内端设置有引导凹槽，使得承口钢环1不能从插口钢环2中脱落，在外表面的混凝土管芯4与混凝土保护层6端部形成平整的顶力面14，该顶力面14靠近插口钢环2一侧，且在顶力面14上设设置有减压板16，减压板16为两个预应力钢筒混凝土管进行连接施工时在两个刚性接触面间起到分散作用力的作用，保护两个接触面不会被破坏，特别是长距离顶管时，减压板16在注浆孔10部位径向预留30mm的间隙。
上述注浆孔10中设置有M16～M25的螺纹管，该螺纹管焊接在插口钢环2上，密封堵头为钢制螺栓密封堵头，螺纹管与该钢制螺栓密封堵头配合，接头试压孔11也为M10的螺纹头，便于外接水泵进行水压试验，还可确保管道在设计工作压力范围中接头不发生渗漏且具备接头不小于0.5°的转角纠偏能力，可抵抗一定程度的不均匀沉降。
预应力钢丝5直径为7mm，强度为1570MPa，预应力钢丝5缠丝的环向应力控制在42.3KN～45.3KN范围内。
在钢筋骨架7上焊接固定有第一锚固钢筋12和第二锚固钢筋13，第一护口钢环8和第二护口钢环9分别通过该第一锚固钢筋12和第二锚固钢筋13固定。
每两个预应力钢筒混凝土管之间通过端部的承口钢环与插口钢环即可便捷地插接在一起，具有施工速度快，效率高的特点，且在凹槽结构与外部注浆灌孔结构中灌注了泥浆凝固之后，不仅承口钢环与插口钢环之间形成的接口处质量可靠，高压工作不会脱离造成非密闭缝隙，而且凹槽结构与外部注浆灌孔结构中填满凝固泥浆后，还能够起到更好的密封作用。而且承口钢环与插口钢环之间形成的接口处与预应力钢筒混凝土管体上的承压结构相同，克服了整个管道连接中的薄弱之处，且设置有密封橡胶圈能够有效防止在径向冲击力下不会出现脱落或渗透问题。接头密封性好，具备较好的纠偏能力，可抵抗一定程度的不均匀沉降，同类施工成本低等优点。
一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管的灌注泥浆模具，设置有上弧形箍板19和下弧形箍板20，上弧形箍板19和下弧形箍板20两端部均设置有连接安装座21，在连接安装座21上还开设有安装孔，上弧形箍板19与下弧形箍板20两端部的安装孔均相对设置，该安装孔中安装有螺栓结构22，上弧形箍板19与下弧形箍板20通过该螺栓结构22连接在一起，并形成一个完整的圆环状，上弧形箍板19与下弧形箍板20覆盖所有外部注浆灌孔结构18，在上弧形箍板19顶部还设置有灌注槽体23，该灌注槽体23开设有灌注槽孔，该灌注槽孔贯穿灌注槽体23和上弧形箍板19，且与外部注浆灌孔结构18连通，该灌注泥浆模具能够快速对接口处所有凹槽结构17与外部注浆灌孔结构18进行灌注泥浆，且形成的接口处管道表面于其他处管道平整一致。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求限定为准。
Claims (10)
1.一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：包括有钢筒(3)，在所述钢筒(3)内表面和外表面均设置有一层混凝土管芯(4)，在外表面的混凝土管芯(4)的外表面的环向设置有预应力钢丝(5)，在所述混凝土管芯(4)外表面还设置有混凝土保护层(6)，所述预应力钢丝(5)嵌设在混凝土保护层(6)中，在所述钢筒(3)两端还分别设置有承口钢环(1)和插口钢环(2)，所述承口钢环(1)内径尺寸与插口钢环(2)外径尺寸相匹配；
在所述插口钢环(2)上设置有一圈凹槽结构(17)，在所述承口钢环(1)上均匀设置有至少一圈外部注浆灌孔结构(18)，该外部注浆灌孔结构(18)穿过外表面的混凝土管芯(4)以及混凝土保护层(6)，且该外部注浆灌孔结构(18)与所述凹槽结构(17)相对设置，该外部注浆灌孔结构(18)用于向所述凹槽结构(17)以及自身的外部注浆灌孔结构(18)中灌注泥浆。
2.根据权利要求1所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所述混凝土保护层(6)内部还设置有钢筋骨架(7)，该钢筋骨架(7)是由纵筋和环筋相互搭接固定形成，所述混凝土保护层(6)两端部外表面分别设置有第一护口钢环(8)和第二护口钢环(9)；
在所述插口钢环(2)上均匀环绕设置有内部注浆孔(10)，该内部注浆孔(10)用于在顶进过程中注入触变泥浆，该内部注浆孔(10)中配合有密封堵头，在所述插口钢环(2)上开设有至少一个环形卡槽，该环形卡槽内安装有密封橡胶圈(15)，在所述插口钢环(2)上设置有接头试压孔(11)，该接头试压孔(11)设置在所述环形卡槽内侧方向。
3.根据权利要求2所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所述承口钢环(1)的宽度不低于236mm，厚度不低于10mm，承口钢环(1)外侧设置有外喇叭状的引导圈口；
所述插口钢环(2)的宽度不低于240mm，所述插口钢环(2)上均匀环绕设置有四个内部注浆孔(10)，所述插口钢环(2)上对称设置有两个接头试压孔(11)。
4.根据权利要求3所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所述内部注浆孔(10)中设置有M16～M25的螺纹管，该螺纹管焊接在插口钢环(2)上，所述密封堵头为钢制螺栓密封堵头，所述螺纹管与该钢制螺栓密封堵头配合，所述接头试压孔(11)直径尺寸为8～12mm。
5.根据权利要求1所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所有混凝土管芯(4)与混凝土保护层(6)的总壁厚不低于预应力钢筒混凝土管内径的10％，所述混凝土保护层(6)壁厚为70～90mm；
且所述混凝土管芯(4)与混凝土保护层(6)均采用C50及以上混凝土。
6.根据权利要求2所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所述预应力钢丝(5)直径不低于7mm，强度不低于1570MPa，预应力钢丝(5)缠丝的环向应力控制在42.3KN～45.3KN范围内；
所述钢筋骨架(7)的纵筋和环筋直径均不低于10mm，纵筋数量不低于48根。
7.根据权利要求2所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：在所述钢筋骨架(7)上焊接固定有第一锚固钢筋(12)和第二锚固钢筋(13)，所述第一护口钢环(8)和第二护口钢环(9)分别通过该第一锚固钢筋(12)和第二锚固钢筋(13)固定。
8.根据权利要求2所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：所述第一护口钢环(8)和第二护口钢环(9)的宽度和厚度相同，且宽度均不低于150mm，厚度不低于10mm；
所述凹槽结构(17)和外部注浆灌孔结构(18)内壁分别是与插口钢环(2)和承口钢环(1)连接为一体的钢体结构。
9.根据权利要求8所述的密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管，其特征在于：在所述插口钢环(2)上设置有两圈凹槽结构(17)，在所述承口钢环(1)上均匀设置有两圈外部注浆灌孔结构(18)，所述凹槽结构(17)为贯穿整个插口钢环(2)圆周的环状结构，每圈外部注浆灌孔结构(18)设置有4～12个注浆灌孔，且两圈外部注浆灌孔结构(18)的注浆灌孔交错设置，两圈外部注浆灌孔结构(18)均分别对准两圈凹槽结构(17)。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种密封连接便捷型预应力钢筒混凝土管的灌注泥浆模具，其特征在于：包括有上弧形箍板(19)和下弧形箍板(20)，所述上弧形箍板(19)和下弧形箍板(20)两端部均设置有连接安装座(21)，在所述连接安装座(21)上还开设有安装孔，所述上弧形箍板(19)与下弧形箍板(20)两端部的安装孔均相对设置，该安装孔中安装有螺栓结构(22)，所述上弧形箍板(19)与下弧形箍板(20)通过该螺栓结构(22)连接在一起，并形成一个完整的圆环状，所述上弧形箍板(19)与下弧形箍板(20)覆盖所有外部注浆灌孔结构(18)，在所述上弧形箍板(19)顶部还设置有灌注槽体(23)，该灌注槽体(23)开设有灌注槽孔，该灌注槽孔贯穿所述灌注槽体(23)和上弧形箍板(19)，且与外部注浆灌孔结构(18)连通。
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