CN117781038B - 一种冻土区防融沉地下管道支撑架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冻土区防融沉地下管道支撑架，包括管道固定架、安装在管道固定架下方为其提供支撑力的底板、设置在管道固定架与底板之间的升降结构和将底板固定在土体内的底层固定结构；管道固定架包括上支撑环和下支撑环；升降结构包括保护筒、两个齿块和两个齿柱；保护筒下端固定安装在底板上，顶端与下支撑环底端滑动连接；两个齿柱分别与下支撑环转动连接并位于保护筒内部；两个齿块位于两个齿柱之间且固定安装在底板上，每一齿块分别与一个齿柱啮合。当土体发生融沉时，保护筒随底板向下沉降，由于保护筒与下支撑环滑动连接，避免了下支撑环的沉降。此外，齿柱与齿块的啮合作用，增加了保护筒与下支撑环之间的稳定性。

Description

一种冻土区防融沉地下管道支撑架

技术领域

本发明涉及冻土区管道支撑架技术领域，特别是涉及一种冻土区防融沉地下管道支撑架。

背景技术

多年冻土指的是持续冻结两年或者两年以上的冻土，上部一层近地表的土体称之为活动层。活动层暖季融化，冷季冻结。活动层下部的土体称之为多年冻土层。多年冻土层中的土体常年处于负温以下，处于永久冻结状态。多年冻土区的地下会安装一些重要的输油管线，用来运输原油。

现有技术中的地下原油管道支撑架能够在原油运输时支撑管道，而冻土的强度和它的温度状态密切相关。如果冻土融化，会使其强度急剧下降，造成承载力的快速丧失。但是原油管道内部在输送原油时，原油与管道内壁摩擦容易产生正温，在暖季时温度还会升高，管道体积过重就容易导致土体下陷产生融沉，使管道扭曲破裂，造成原油泄漏，对附近生物和自然环境造成危害。

发明内容

本发明的目的是针对现有地下管道支撑架在土体发生融沉时造成管道扭曲破裂的技术缺陷，而提供一种冻土区防融沉地下管道支撑架。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种冻土区防融沉地下管道支撑架，包括管道固定架、安装在所述管道固定架下方为其提供支撑力的底板、设置在所述管道固定架与所述底板之间的升降结构和将所述底板固定在土体内的底层固定结构；

所述管道固定架包括上支撑环和下支撑环；所述上支撑环和下支撑环围合形成封闭圆环以固定管道；

所述升降结构包括保护筒、两个齿块和两个齿柱；所述保护筒下端固定安装在所述底板上，顶端与所述下支撑环底端滑动连接；两个所述齿柱分别与所述下支撑环转动连接并位于所述保护筒内部；两个所述齿块位于两个齿柱之间且固定安装在所述底板上，每一所述齿块分别与一个齿柱啮合。

在上述技术方案中，还包括钢索；所述钢索下端通过限位结构与所述保护筒相连接；所述钢索的上端通过收紧结构收紧在顶板上；所述顶板固定在土体的表面。

在上述技术方案中，所述限位结构包括固定安装在所述下支撑环底端的转动固定块、转动安装在所述转动固定块上的转动柱和固定在每一所述转动柱上的限位环；所述齿柱的两端分别与一个转动柱固定连接；所述限位环位于所述转动柱的自由端；所述钢索缠绕在所述转动柱上且位于所述转动固定块与限位环之间。

在上述技术方案中，所述收紧结构包括安装在所述顶板的槽孔内的保护壳、设置在所述保护壳内部的转动筒和设置在所述转动筒内部且与所述转动筒同步转动的限位柱；所述钢索的端部固定并缠绕在所述转动筒上；所述顶板的槽孔端部开设有滑动槽；所述滑动槽的形状与所述限位柱的形状一致；所述限位柱伸入所述滑动槽时，带动所述转动筒停止转动，将所述钢索锁紧；

作为优选，所述限位柱的形状为伞形；所述限位槽孔的形状与所述限位柱的形状一致；所述限位柱与所述限位槽孔啮合，使所述转动筒随所述限位柱同步转动。

在上述技术方案中，所述转动筒的端部设置有转动把手。

在上述技术方案中，还包括回复结构；所述回复结构包括伸缩杆和套装在所述伸缩杆上的弹簧；所述伸缩杆的下端固定在所述齿块的顶端，其上端位于所述下支撑环的伸缩槽内，并与槽壁顶端固定连接；所述弹簧的底端固定在齿块的顶端，顶端固定在伸缩槽内壁顶端。

在上述技术方案中，所述底层固定结构包括多个伸入筒；每一所述伸入筒内转动安装有T型柱；所述T型柱轴向分布有多组联动组件；每一组联动组件对应两个限位板；所述伸入筒上对应每一限位板位置处开设有限位板孔；当所述T型柱转动时，所述联动组件带动所述限位板经限位板孔穿出所述伸入筒进入土体。

在上述技术方案中，六个伸入筒交叉安装，三十度倾斜从底板的槽孔钻入土体。

在上述技术方案中，每一组所述联动组件包括固定安装在所述T型柱上的环形齿轮、分别啮合在所述环形齿轮两侧的两个齿条和两端固定在所述伸入筒的内壁上的两个T型固定块；所述限位板固定安装在所述齿条的上端；每一所述齿条底端内壁开设有T型槽孔；所述T型固定块与所述T型槽孔配合实现所述齿条沿同侧的所述T型固定块滑动。

在上述技术方案中，两个相邻的环形齿轮中，下方环形齿轮两侧的T型固定块与上方环形齿轮两侧的T型固定块相比，九十度交叉安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的冻土区防融沉地下管道支撑架，管道固定架与底板之间设置有升降结构。当土体发生融沉时，保护筒随底板向下沉降，由于保护筒与下支撑环滑动连接，避免了下支撑环的沉降。此外，齿柱与齿块的啮合作用，增加了保护筒与下支撑环之间的稳定性；

2.本发明提供的冻土区防融沉地下管道支撑架，四条钢索的设置增强了管道固定架的整体稳定性；

3.本发明提供的冻土区防融沉地下管道支撑架，底层固定结构中六个伸入筒交叉设置，且上下相邻两个限位板90度错位设置，增强了底层固定结构的稳定性。

附图说明

图1为冻土区防融沉地下管道支撑架整体结构安装示意图。

图2为冻土区防融沉地下管道支撑架结构示意图。

图3为冻土区防融沉地下管道支撑架结构剖面图。

图4为图3中A处放大图。

图5为冻土区防融沉地下管道支撑架内部结构剖面图。

图6为冻土区防融沉地下管道支撑架结构剖面图。

图7为图6中B处放大图。

图8为顶层固定结构剖面图。

图9为伸入筒结构剖面图。

图10为图9中C处放大图。

图11为伸入筒切面爆炸图。

图12为图11中D处放大图。

图中：1-上支撑环，2-下支撑环，3-底板，4-连接块，5-密封板，6-保护筒，7-回形槽，8-齿块，9-齿柱，10-转动固定块，11-弹簧，12-限位环，13-转动柱，14-钢索，15-伸缩槽，16-顶板，17-转动筒，18-转动把手，19-限位槽孔，20-限位柱，21-滑动槽，22-保护壳，23-伸入筒，24-锥头，25-T型柱，26-转动块，27-环形齿轮，28-T型固定块，29-齿条，30-限位板，31-土体，32-伸缩杆，33-限位板孔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。

实施例1

一种冻土区防融沉地下管道支撑架，如图1和图2所示，包括管道固定架、安装在所述管道固定架下方为其提供支撑力的底板3和将所述底板3固定在土体31内的底层固定结构。

所述管道固定架包括上支撑环1、下支撑环2和分别固定在所述上支撑环1和下支撑环2两侧的连接块4；所述上支撑环1和下支撑环2围合形成封闭圆环以固定管道；相邻两个连接块4通过螺栓固定连接。

所述下支撑环2下方与所述底板3之间设置有升降结构以抵消土体31融沉时对管道固定架的下拉力；所述升降结构如图3和图4所示，包括保护筒6、两个齿块8和两个齿柱9；所述保护筒6下端固定安装在所述底板3上，顶端与所述下支撑环2底端滑动连接；两个所述齿柱9分别与所述下支撑环2转动连接并位于所述保护筒6内部；两个所述齿块8位于两个齿柱9之间且固定安装在所述底板3上，每一所述齿块8分别与一个齿柱9啮合。

所述下支撑环2下端开设有回形槽7；所述保护筒6顶端在所述回形槽7内滑动。所述保护筒6在不干扰升降运动的同时保护结构内部不会进入泥土。当土体31发生融沉时，保护筒6随底板3向下沉降，由于保护筒6与下支撑环2滑动连接，避免了下支撑环2的沉降。此外，齿柱9与齿块8的啮合作用，增加了保护筒6与下支撑环2之间的稳定性。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上介绍其钢索结构。

如图5所示，所述冻土区防融沉地下管道支撑架还包括四条钢索14；每一所述钢索14的下端通过一组限位结构与所述保护筒6相连接；每一所述钢索14的上端通过一组收紧结构收紧在顶板16上；所述顶板16固定在土体31的表面。

四组所述限位结构分别位于两个齿柱9的两端。每一组所述限位结构如图5至图7所示，包括固定安装在所述下支撑环2底端的转动固定块10、转动安装在所述转动固定块10上的转动柱13和固定在每一所述转动柱13上的限位环12。所述齿柱9的两端分别与一个转动柱13固定连接；所述限位环12位于所述转动柱13的自由端。所述钢索14缠绕在所述转动柱13上且位于所述转动固定块10与限位环12之间。

当土体31发生融沉时，底板3向下陷，齿柱9转动时带动转动柱13转动；由于钢索14缠绕在转动柱13上，因此钢索14随着转动柱13的转动而拉紧。钢索14对转动柱13以及其连接的转动固定块10和下支撑环2产生向上的拉力，以防止土体31融沉时管道固定架的下陷；四条钢索14增强了管道固定架的整体稳定性。

所述顶板16的两侧分别设置有两组收紧结构。如图8所示，每一组所述收紧结构包括安装在所述顶板16槽孔内的保护壳22、设置在所述保护壳22内部的转动筒17和设置在所述转动筒17内部的限位柱20；所述钢索14的端部固定并缠绕在所述转动筒17上；所述转动筒17的端部设置有转动把手18；转动所述转动把手18以调整所述钢索14的缠绕长度。所述顶板16槽孔端部开设有滑动槽21；所述转动筒17内部开设有限位槽孔19；所述限位柱20的形状为伞形；所述滑动槽21和限位槽孔19的形状与所述限位柱20的形状一致；所述限位柱20与所述限位槽孔19啮合，使所述转动筒17随所述限位柱20转动；所述限位柱20伸入所述滑动槽21时，带动所述转动筒17停止转动，将所述钢索14锁紧。

使用时，首先将保护壳22滑动至顶板16槽孔内；然后将限位柱20顺着限位槽孔19的内壁滑动至转动筒17内部；随后将钢索14的端部固定并缠绕在转动筒17上，并将转动筒17滑动至保护壳22内；通过转动把手18以调整所述钢索14的缠绕长度，使钢索14进行收缩拉紧；最后，收缩完成后将限位柱20向内滑动至滑动槽21内，使转动筒17停止转动，将所述钢索14锁紧。

所述收紧结构的设置，一方面可以将钢索14的上端固定，配合限位结构增强了管道固定架的整体稳定性；另一方面，可以在土体融沉消失时调整钢索14的缠绕长度，以避免钢索14无法复位。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上介绍其回复结构。

所述冻土区防融沉地下管道支撑架还包括回复结构；如图4所示，所述回复结构包括伸缩杆32和套装在所述伸缩杆32上的弹簧11；所述伸缩杆32的下端固定在所述齿块8的顶端，其上端位于所述下支撑环2的伸缩槽15内，并与槽壁顶端固定连接；所述弹簧11的底端固定在齿块8的顶端，顶端固定在伸缩槽15内壁顶端。

当土体31发生融沉时，齿块8下降，伸缩杆32伸长并拉伸弹簧11，使弹簧11产生弹性势能；当融沉停止后，弹簧11就会释放释放弹性势能，向上收缩，并同时向上拉伸齿块8，对升降结构和钢索14进行拉拽，增强了升降结构和钢索14的使用寿命和可使用性。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上介绍其底层固定结构。

如图2和图3所示，所述底层固定结构包括六个伸入筒23和密封板5；所述伸入筒23插入所述底板3后顶端被所述密封板5密封固定。

所述底板3开设有六个槽孔，两侧各三个。六个伸入筒23交叉安装，三十度倾斜从底板3的槽孔钻入土体31，具有更强的稳定性，避免了直上直下的安装在后期融沉时会产生升降导致底层不稳定的问题，增强了底层与土体31之间的牢固性。

当六个伸入筒23滑动插入底板3后，其顶端的限位块卡在底板3上，防止伸入筒23向下滑脱；所述密封板5对应位置处开设有用于避让限位块的槽孔；密封板5覆盖在底板3上并通过螺丝固定连接，将伸入筒23固定。

所述伸入筒23的底端固定安装有锥头24，以便于伸入筒23的深入。

如图9和图10所示，每一所述伸入筒23内转动安装有T型柱25；所述T型柱25轴向分布有四组联动组件；每一组联动组件对应两个限位板30；所述伸入筒23上对应每一限位板30位置处开设有限位板孔33；当所述T型柱25转动时，所述联动组件带动所述限位板30经限位板孔33穿出所述伸入筒23进入土体。所述伸入筒23远离所述锥头24一端的内壁上转动安装有转动块26；当伸入筒23深入土体完成后，再用工具转动转动块26，转动块26转动会带动T型柱25进行转动，所述联动组件带动所述限位板30经限位板孔33穿出所述伸入筒23进入土体，从而将底板3牢牢的固定在土体中，并在土体融沉时稳定的固定住底板3，避免了在设备安装完成后，土体融沉会导致底层不稳定的问题，增强了底板3和底层的稳定性。

如图10至图12所示，每一组所述联动组件包括固定安装在所述T型柱25上的环形齿轮27、分别啮合在所述环形齿轮27两侧的两个齿条29和两端固定在所述伸入筒23的内壁上的两个T型固定块28；所述限位板30固定安装在所述齿条29的上端；每一所述齿条29底端内壁开设有T型槽孔；所述T型固定块28与所述T型槽孔配合实现所述齿条29沿同侧的所述T型固定块28滑动；当所述T型柱25转动时，带动环形齿轮27转动，进而带动与之啮合的两个齿条29沿T型固定块28滑动，限位板30随齿条29运动伸出伸入筒23。

两个相邻的环形齿轮27中，下方环形齿轮27两侧的T型固定块28与上方环形齿轮27两侧的T型固定块28相比，九十度交叉安装。通过设置的九十度交叉安装，能够在安装完成后，将限位板30滑动至土体中，增加底层固定结构与土体之间的摩擦，互相转动限位板30能够范围更大的接触土体，产生更强的牢固性，避免了底层融沉时所产生的力会直接作用在伸入筒23上的问题，提高了伸入筒23的使用寿命，增大了底层固定结构与土体的接触面积。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：包括管道固定架、安装在所述管道固定架下方为其提供支撑力的底板、设置在所述管道固定架与所述底板之间的升降结构、将所述底板固定在土体内的底层固定结构和钢索；

所述管道固定架包括上支撑环和下支撑环；所述上支撑环和下支撑环围合形成封闭圆环以固定管道；

所述升降结构包括保护筒、两个齿块和两个齿柱；所述保护筒下端固定安装在所述底板上，顶端与所述下支撑环底端滑动连接；两个所述齿柱分别与所述下支撑环转动连接并位于所述保护筒内部；两个所述齿块位于两个齿柱之间且固定安装在所述底板上，每一所述齿块分别与一个齿柱啮合；

所述钢索下端通过限位结构与所述保护筒相连接；所述钢索的上端通过收紧结构收紧在顶板上；所述顶板固定在土体的表面；

所述底层固定结构包括多个伸入筒；每一所述伸入筒内转动安装有T型柱；所述T型柱轴向分布有多组联动组件；每一组联动组件对应两个限位板；所述伸入筒上对应每一限位板位置处开设有限位板孔；当所述T型柱转动时，所述联动组件带动所述限位板经限位板孔穿出所述伸入筒进入土体；

所述限位结构包括固定安装在所述下支撑环底端的转动固定块、转动安装在所述转动固定块上的转动柱和固定在每一所述转动柱上的限位环；所述齿柱的两端分别与一个转动柱固定连接；所述限位环位于所述转动柱的自由端；所述钢索缠绕在所述转动柱上且位于所述转动固定块与限位环之间；

所述收紧结构包括安装在所述顶板的槽孔内的保护壳、设置在所述保护壳内部的转动筒和设置在所述转动筒内部且与所述转动筒同步转动的限位柱；所述钢索的端部固定并缠绕在所述转动筒上；所述顶板的槽孔端部开设有滑动槽；所述滑动槽的形状与所述限位柱的形状一致；所述限位柱伸入所述滑动槽时，带动所述转动筒停止转动，将所述钢索锁紧。

2.如权利要求1所述的冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：所述转动筒的端部设置有转动把手。

3.如权利要求1所述的冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：还包括回复结构；

所述回复结构包括伸缩杆和套装在所述伸缩杆上的弹簧；所述伸缩杆的下端固定在所述齿块的顶端，其上端位于所述下支撑环的伸缩槽内，并与槽壁顶端固定连接；所述弹簧的底端固定在齿块的顶端，顶端固定在伸缩槽内壁顶端。

4.如权利要求1所述的冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：六个伸入筒交叉安装，三十度倾斜从底板的槽孔钻入土体。

5.如权利要求4所述的冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：每一组所述联动组件包括固定安装在所述T型柱上的环形齿轮、分别啮合在所述环形齿轮两侧的两个齿条和两端固定在所述伸入筒的内壁上的两个T型固定块；所述限位板固定安装在所述齿条的上端；每一所述齿条底端内壁开设有T型槽孔；所述T型固定块与所述T型槽孔配合实现所述齿条沿同侧的所述T型固定块滑动。

6.如权利要求5所述的冻土区防融沉地下管道支撑架，其特征在于：两个相邻的环形齿轮中，下方环形齿轮两侧的T型固定块与上方环形齿轮两侧的T型固定块相比，九十度交叉安装。