CN1811251B - 小流量斜向应力环保管道及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小流量斜向应力环保管道及其制备工艺，其包括混凝土管体和设置在管体内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，圆筒形骨架由外层骨架和里层骨架构成，外层骨架上固定交叉设置有斜向筒管，里层骨架上固定设置有纵向筒管，里层骨架和外层骨架之间设置有预留孔，斜向筒管、纵向筒管、预留孔内设置有经张拉产生预应力的钢绞线，管体端部设置有固定钢绞线的锚具，本发明采用纵向预应力连接新技术，按工况要求把相邻的管体连成超长管道，增强了管道抗剪、抗弯、抗扭曲的性能，具备了整体抗位移，抗沉降、抗震的条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种小流量斜向应力环保管道及其制备工艺。
技术背景
用传统工艺生产的小型水泥管不耐高压，管口达不到密封标准，因此不能用于长距离的调水工程，PCCP管创造工艺复杂，造价特别高，玻璃钢管、塑料管，不耐高压，深埋后会变形，造价也特别高，大量使用工程投资会无限的增加，因此大区域、长距离调水工程很难承受。为了适用于南水北调工程的配套工程，专门研发一种小流量斜向应力环保管道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种造价低、抗渗、耐高压的适用于长距离的调水工程小流量斜向应力环保管道及其制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括混凝土管体和设置在管体内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由外层骨架和里层骨架构成，外层骨架上固定交叉设置有斜向筒管，里层骨架上固定设置有纵向筒管，里层骨架和外层骨架之间设置有预留孔，斜向筒管内设置有经张拉产生斜向预应力的钢绞线，管体端部设置有固定钢绞线的锚具，纵向筒管设置有在管体两端由锚具固定的经张拉产生纵向预应力的钢绞线，预留孔内设置有把管体连接成管道的经张拉产生纵向预应力的钢绞线，在管体的端部设置有固定钢绞线的锚具。
本发明在外层骨架的里侧或外侧骨架上固定设置有呈均匀分布的斜向交叉的圆型或半圆型斜向筒管，在斜向筒管内设置有一根或多根经张拉产生斜向预应力的钢绞线。
本发明外层骨架内设置有里层骨架，在里层骨架的处侧固定有和管体中轴线呈平行设置的均匀排列的纵向筒管，纵向筒管内设置有一根或多根经张拉产生纵向预应力的钢绞线，管体端部设置有固定钢绞线的锚具。
本发明在管体外层骨架和里层骨架之间设置有预留孔，预留孔呈环向均布，在预留孔内设有一根或多根经张拉产生纵向预应力的可把管体连接成管道的钢绞线，在管道的端部设置有固定钢绞线的锚具。
本发明斜向筒管也可采用管内涂有润滑油的塑料管，在塑料管内设置有经张拉产生预应力的钢绞线，斜向筒管可并排设置两根或两根以上装有钢绞线的塑料管。
本发明纵向筒管也可用在管壁内涂有润滑油的塑料管，在塑料管内设置有经张拉产生纵向预应力的钢绞线，纵向筒管可采用两根或两根以上并排设置的装有钢绞线的塑料管。
本发明管体的管口两个端面分别设置有便于管体连接的凹、凸状承接口。
本发明管体端面设置有两道遇水膨胀密封橡胶圈。
本发明所述的管体的内径为1-5米，长为3-8米，壁厚为0.10-0.35米。
本发明所述的管体采用立式制备工艺，也可采用卧式制备工艺：
立式制备工艺如下：
第一步管口圆型平台的制作：用大型机床加工管口模板，将管口模板固定在圆型平台上；
第二步支架内模板：把管体内模板固定在圆型平台上；
第三步骨架制作：利用螺纹钢筋分别制作外层骨架2和里层骨架4；
第四步固定筒管：把斜向筒管3固定在外层骨架2上，把纵向筒管5固定在里层骨架4上，把预留筒管8固定在外层骨架2和里层骨架4的中间；
第五步穿钢绞线：把钢绞线7穿入斜向筒管3和纵向筒管5内，把固定好的骨架定位在圆型平台上。
第六步支架外模板：把管体外模板支架固定在圆型平台上；
第七步浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中，按施工顺序震捣成型。
第八步张拉锚固：当管体1混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管3内的钢绞线和穿入纵向筒管5的钢绞线6按工艺要求进行张拉锚固；
第九步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管3、纵向筒管5抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固；
第十步拆模养护：当管体1强度达到90％时可拆装模养护；
第十一步吊装移位：把养护好的管体1吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内；
第十二步管体连接安装：按施工要求把管体1定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体1预留孔8抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固；
第十三步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置14，按照施工长度要求安装橡胶止水带16，浇筑管体1伸缩缝15；
卧式制备工艺如下：
第一步卧式弧形定位台的制作，用金属材料制作弧形定位台，分工段选择制管场地；
第二步骨架制作：利用预应力筋分别制作外层骨架2和里层骨架4，把斜向筒管3、纵向筒管5分别穿入钢绞线6，固定在筒管上；
第三步支架外模板：把外模板分别固定在弧形定位台上，把预制好的骨架放在外模板内；
第四步固定内模板：内模板采用组合式定位，用管体端模板固定内模板，连接外模板；
第五步浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板内，按施工顺序震捣成型；
第六步张拉锚固：当管体1混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管3和纵向筒管5内的钢绞线6按工艺要求张拉锚固；
第七步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管3、纵向筒管5抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固；
第八步拆模养护：当管体1强度达到90％时可拆装模养护；
第九步吊装移位：把养护好的管体1吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内；
第十步管体连接安装：按施工要求把管体1定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体1预留孔8抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固；
第十一步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置14，按照施工长度要求安装橡胶止水带16，浇筑管体1伸缩缝15。
本发明积极效果如下：本发明可按工况要求，优化设计管体结构，管体采用斜向网状结构的新模式，在管体承受外荷载前先对混凝土管体预加压力，促使整体结构形成“向心应力”，从而可以抵消由于内外荷载产生的全部或部分拉应力，保证已形成的向心应力管体不出现拉应力和拉应力作用下的开裂。采用纵向预应力连接新技术，按工况要求把相邻的管体连成超长管道，增强了管道抗剪、抗弯、抗扭曲的性能，具备了整体抗位移，抗沉降、抗震的条件。能适应南水北调工程特别复杂的地质条件，能满足大区域、长距离、多体系配套工程的要求，能节约巨额资金、节省巨大的水利资源，土地资源。
附图说明
附图1为本发明管体结构示意图
附图2为本发明附图1A-A处和管体中轴线垂直的横截面剖视图。
附图3为本发明预留孔截面示意图。
附图4为本发明筒管内设置有三根钢绞线结构示意图。
附图5为本发明内壁涂有润滑油的塑料管结构示意图。
附图6为本发明管口端面示意图
附图7为本发明连接管道示意图
在附图中：1管体、2外层骨架、3斜向筒管、4里层骨架、5纵向筒管、6钢绞线、7锚具、8预留孔、9塑料管、10钢绞线、11承接口、12橡胶圈、13管道、14减压装置、15伸缩缝、16橡胶止水带。
具体实施方式
下面结合实施例将本发明作详细论述：
如附图1所示，本发明包括混凝土管体1和设置在管体1内的由纵向钢筋和环向钢筋构成的外层骨架2和里层骨架4，外层骨架2的里侧或外侧固定有呈交叉设置的斜向筒管3，里层骨架4的外侧固定有纵向筒管5，外层骨架2和里层骨架4之间设置有预留孔8，如图1所示里层骨架4固定的纵向筒管5在管体端部有固定钢绞线的锚具7，在纵向筒管5内设置经张拉产生预应力的钢绞线6。
如附图4所示，本发明在管体1内交叉设置的斜向筒管3内有三根经张拉产生斜向预应力的钢绞线6。纵向筒管5内设置有三根经张拉产生纵向预应力的钢绞线6。
如附图5所示，本发明斜向筒管3和纵向筒管5可采用内壁涂有润滑油的塑料管9，塑料管9内穿有经张拉产生应力的钢绞线10。
如图1、6所示，本发明在管体1的两端设置有凹、凸承接口11，在管口平面设置有半圆型槽，在半圆型槽内设置有遇水膨胀密封橡胶圈12。
如附图1、7所示，本发明管体1连接成超长管道13，管道13上面设计有减压装置14，管道13两端设置有伸缩缝15，伸缩缝15用环型橡胶止水带16密封。
本发明所述的斜向筒管3可固定在外层骨架2的里侧或外侧，也可分左斜、右斜分别设置在外层骨架的里、外侧。在管径比较小的管体1可以不设置纵向筒管5，把斜向筒管3分别设置在外层骨架2的里侧或外侧。
本发明所述的钢绞线6是由多根钢丝合股相绞拧成的钢绞线，所述的斜向筒管3、纵向筒管5可采用金属波纹管或内壁有润滑油穿有钢绞线的塑料管9，所述的波纹管是用厚度0.38mm，宽度为35mm的钢带机械卷制成圆筒管，又可用轧管机制成半圆型，包有塑料管9的钢绞线10是特种工艺制成的，如按预应力施工工艺分类：波纹管内的钢绞线16属于有粘接预应力筋，塑料管内的钢绞线10属于无粘接预应力筋。
本发明管体1的内径为1-5米，长度为3-8米，壁厚为0.10-0.35米，管道长度为3-500米，以制备内径为3米、长5米，管壁厚度为0.20米为例，管体可采用立式制作成型工艺，也可采用卧式成型制备工艺，其施工顺序如下：首先是骨架的制作，选用螺纹钢筋分别制作外层骨架2，里层骨架4，然后分别把预应力钢绞线分别穿有入斜向筒管3和纵向筒管5内，然后分别把斜向筒管3，纵向筒管5固定在外层骨架2和里层骨架4上。把预留孔筒管固定在外层骨架2和里层骨架4之间。将上述内层骨架和筒管固定好后放置在管体1的模板内，把搅拌也后放置在管体1的模板内，把混凝土按施工顺序要求震捣成型，当管体内混凝土强度达到70％时，按装好管体端部的锚具，并按工艺要求先后张拉斜向预应力筋和纵向预应力筋，达到张拉使标准后用锚具锚固，然后往筒管内灌注高标号水泥浆，灌完浆后按管口平面要求封锚，按照技术要求拆模养护。
本发明所述管体1全部完成后，把若干根管体运到工地现场在基槽内进行按装，用纵向预应力技术，按工况要求，按施工顺序，把管体串联在一起，并按工况要求，设置减压装置，设置管道伸缩缝15，安装橡胶止水带16。
本发明所述的内壁涂有润滑油的塑料管9，因是无粘接预应力筋，张拉过完后用锚具固定后封锚，不需要灌浆。
本发明管体采用立式制备工艺也可采用卧式制备工艺，下面结合实施例作进一步说明：
立式制备工艺如下：
第一步管口圆型平台的制作：用大型机床加工管口模板，将管口模板固定在圆型平台上。如在工地现场制作，可分工段选择场地。
第二步支架内模板：把管体内模板固定在圆型平台上。
第三步骨架制作：利用螺纹钢筋分别制作外层骨架2和里层骨架4。
第四步固定筒管：把斜向筒管3固定在外层骨架2上，把纵向筒管5固定在里层骨架4上，把预留筒管8固定在外层骨架2和里层骨架的中间。
第五步穿钢绞线：把钢绞线7穿入斜向筒管3和纵向筒管5内，把固定好的骨架定位在圆型平台上。
第六步支架外模板：把管体外模板支架固定在圆型平台上。
第七步浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中，按施工顺序震捣成型。
第八步张拉锚固：当管体1混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管3内的钢绞线6和穿入纵向筒管5的钢绞线6按工艺要求进行张拉锚固。
第九步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管3、纵向筒管5抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固。
第十步拆模养护：当管体1强度达到90％时可拆装模养护。
第十一步吊装移位：把养护好的管体1吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内。
第十二步管体连接安装：按施工要求把管体1定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体1预留孔8抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固。
第十三步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置14，按照施工长度要求安装橡胶止水带16，浇筑管体1伸缩缝15。
卧式制备工艺如下：
第一步卧式弧形定位台的制作，本发明工艺适合于现场施工，以内径为4-5米或5米以上的管体1，长度在5-8米的管体为例，用金属材料制作弧形定位台，分工段选择制管场地。
第二步骨架制作：利用预应力筋分别制作外层骨架2和里层骨架4，把斜向筒管3、纵向筒管5分别穿入钢绞线6，固定在筒管上。
第三步支架外模板：把外模板分别固定在弧形定位台上，把预制好的骨架放在外模板内。
第四步固定内模板：内模板采用组合式定位，用管体端模板固定内模板，连接外模板。
第五步浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板内，按施工顺序震捣成型。
第六步张拉锚固：当管体1混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管3和纵向筒管5内的钢绞线6按工艺要求张拉锚固。
第七步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管3、纵向筒管5抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固。
第八步拆模养护：当管体1强度达到90％时可拆装模养护。
第九步吊装移位：把养护好的管体1吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内。
第十步管体连接安装：按施工要求把管体1定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体1预留孔8抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固。
第十一步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置14，按照施工长度要求安装橡胶止水带16，浇筑管体1伸缩缝15。
Claims (10)
1.一种小流量斜向应力环保管道，其包括混凝土管体(1)和设置在管体(1)内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由外层骨架(2)和里层骨架(4)构成，外层骨架(2)上固定交叉设置有斜向筒管(3)，里层骨架(4)上固定设置有纵向筒管(5)，里层骨架(4)和外层骨架(2)之间设置有预留孔(8)，斜向筒管(3)内设置有经张拉产生斜向预应力的钢绞线(6)，管体(1)端部设置有固定钢绞线(6)的锚具(7)，纵向筒管(5)设置有在管体(1)两端由锚具固定的经张拉产生纵向预应力的钢绞线(6)，预留孔(8)内设置有把管体(1)连接成管道(13)的经张拉产生纵向预应力的钢绞线(6)，在管体的端部设置有固定钢绞线的锚具(7)。
2.根据权利要求1所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于在外层骨架(2)的里侧或外侧骨架上固定设置有呈均匀分布的斜向交叉的圆型或半圆型斜向筒管(3)，在斜向筒管(3)内设置有一根或多根经张拉产生斜向预应力的钢绞线(6)。
3.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于外层骨架(2)内设置有里层骨架(4)，在里层骨架(4)的处侧固定有和管体(1)中轴线呈平行设置的均匀排列的纵向筒管(5)，纵向筒管(5)内设置有一根或多根经张拉产生纵向预应力的钢绞线(6)，管体(1)端部设置有固定钢绞线的锚具(7)。
4.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于在管体(1)外层骨架(2)和里层骨架(4)之间设置有预留孔(8)，预留孔呈环向均布，在预留孔(8)内设有一根或多根经张拉产生纵向预应力的可把管体(1)连接成管道(13)的钢绞线(6)，在管道(13)的端部设置有固定钢绞线的锚具(7)。
5.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于斜向筒管(3)采用管内涂有润滑油的塑料管(9)，在塑料管(9)内设置有经张拉产生预应力的钢绞线(6)，斜向筒管(3)并排设置两根或两根以上装有钢绞线(6)的塑料管(9)。
6.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于纵向筒管(5)用在管壁内涂有润滑油的塑料管(9)，在塑料管(9)内设置有经张拉产生纵向预应力的钢绞线(6)，纵向筒管(5)采用两根或两根以上并排设置的装有钢绞线(6)的塑料管(9)。
7.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于管体(1)的管口两个端面分别设置有便于管体连接的凹、凸状承接口(11)。
8.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于管体(1)端面设置有两道遇水膨胀密封橡胶圈(12)。
9.根据权利要求1或2所述的一种小流量斜向应力环保管道，其特征在于所述的管体(1)的内径为1-5米，长为3-8米，壁厚为0.10-0.35米。
10.一种根据权利要求1所述的小流量斜向应力环保管道的制备方法，其特征在于管体采用立式制备工艺，或采用卧式制备工艺：
立式制备工艺如下：
第一步 管口圆型平台的制作：用大型机床加工管口模板，将管口模板固定在圆型平台上；
第二步 支架内模板：把管体内模板固定在圆型平台上；
第三步 骨架制作：利用螺纹钢筋分别制作外层骨架(2)和里层骨架(4)；
第四步 固定筒管：把斜向筒管(3)固定在外层骨架(2)上，把纵向筒管(5)固定在里层骨架(4)上，把预留筒管固定在外层骨架(2)和里层骨架(4)的中间；
第五步 穿钢绞线：把钢绞线(6)穿入斜向筒管(3)和纵向筒管(5)内，把固定好的骨架定位在圆型平台上；
第六步 支架外模板：把管体外模板支架固定在圆型平台上；
第七步 浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中，按施工顺序震捣成型；
第八步张拉锚固：当管体(1)混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管(3)内的钢绞线和穿入纵向筒管(5)的钢绞线(6)按工艺要求进行张拉锚固；
第九步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管(3)、纵向筒管(5)抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固；
第十步拆模养护：当管体(1)强度达到90％时拆装模养护；
第十一步吊装移位：把养护好的管体(1)吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内；
第十二步管体连接安装：按施工要求把管体(1)定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体(1)预留孔(8)抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固；
第十三步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置(14)，按照施工长度要求安装橡胶止水带(16)，浇筑管体(1)伸缩缝(15)；
卧式制备工艺如下：
第一步卧式弧形定位台的制作，用金属材料制作弧形定位台，分工段选择制管场地；
第二步骨架制作：利用预应力筋分别制作外层骨架(2)和里层骨架(4)，把斜向筒管(3)、纵向筒管(5)分别穿入钢绞线(6)，固定在筒管上；
第三步支架外模板：把外模板分别固定在弧形定位台上，把预制好的骨架放在外模板内；
第四步固定内模板：内模板采用组合式定位，用管体端模板固定内模板，连接外模板；
第五步浇筑混凝土：把搅拌好的混凝土浇筑于管体模板内，按施工顺序震捣成型；
第六步张拉锚固：当管体(1)混凝土强度达到70％时，将穿入斜向筒管(3)和纵向筒管(5)内的钢绞线(6)按工艺要求张拉锚固；
第七步灌浆封锚：用真空泵把斜向筒管(3)、纵向筒管(5)抽成真空，然后用高压泵把水泥浆注入管内，待水泥浆灌满后，用防渗水泥沙浆把管口端面按施工要求封固；
第八步拆模养护：当管体(1)强度达到90％时拆装模养护；
第九步吊装移位：把养护好的管体(1)吊装移位，按施工顺序先后排放在基槽内；
第十步管体连接安装：按施工要求把管体(1)定位，把钢绞线穿入管体预留孔内，分段锚固，并把管体(1)预留孔(8)抽成真空，用高压泵把水泥浆注入预留孔内，并把管口端面锚固；
第十一步安装减压装置，制作伸缩缝：按工况要求设置减压装置(14)，按照施工长度要求安装橡胶止水带(16)，浇筑管体(1)伸缩缝(15)。
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2006
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