CN202954093U - 地下管道系统用馈电装置施工系统 - Google Patents

地下管道系统用馈电装置施工系统 Download PDF

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魏英华
李京
刘阳
赵海涛
马跃
陆卫中
史杰智
李晓东
高英
张立新
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Abstract

地下管道系统用馈电装置施工系统，专用于地下管道系统用馈电装置施工方法，其构成如下：外护管（2）、防水套管（5）、馈电装置（4）、焊接装置、灌浆装置（8）；其中：馈电装置（4）构成如下：馈电电缆（401）、馈电连接头（402）；外护管（2）的下端接触地下管道（1）外壁；防水套管（5）放置在外护管（2）内，其前端固定布置有馈电连接头（402），馈电连接头（402）与地下管道（1）外壁接触并最终固定连接在一起；灌浆装置（8）用于在馈电连接头（402）处加入保护填料以保护馈电连接头（402）。本实用新型技术全面，效果显著，便于施工操作；技术成熟度较高，具有可预期的极为巨大的经济价值和社会价值。

Description

地下管道系统用馈电装置施工系统
技术领域
本实用新型涉及地下管道防护技术领域，特别提供了一种地下管道系统用馈电装置施工系统。
背景技术
现有技术中，采用大口径钢质输水管线具有安全、可靠及建设周期短的优点，是目前输水工程中比较常用方法。该工艺主要是通过工作竖井间操作进行管道顶进埋设，除工作竖井外其它管线途径地面不进行地面挖掘。现有技术中，借助于馈电装置进行地下管道防护是一种常规技术方案，但是，馈电装置的施工始终是技术难点之一。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的地下管道系统用馈电装置施工系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种技术效果优良的地下管道系统用馈电装置施工系统。
地下管道系统用馈电装置施工系统，专用于地下管道系统用馈电装置施工方法，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统的构成如下：外护管2、防水套管5、馈电装置4、焊接装置、灌浆装置8；其中：
馈电装置4构成如下：馈电电缆401、馈电连接头402；馈电电缆401的下端通过馈电连接头402与地下管道1外壁固定连接且构成电连接，馈电电缆401的另一端连接控制设备或者牺牲阳极；
外护管2布置在地下管道1上方直到地表的孔道内；外护管2的下端接触地下管道1外壁；
防水套管5放置在外护管2内，其前端固定布置有馈电连接头402，馈电连接头402与地下管道1外壁紧密接触且不移动，以便进行馈电连接头402与地下管道1二者之间的焊接操作；防水套管5的构成如下：螺杆501、套管接头502、套管连接管503、套管前端接头504、馈电连接头402；其中：前四者都为空心管状结构；套管连接管503和馈电连接头402之间通过套管前端接头504、连接为同轴线的一体；馈电连接头402上预连接有馈电电缆401，螺杆501至少为一段，不同的螺杆501之间或/和螺杆501与套管连接管503之间通过套管接头502连接为同轴线的一体；
焊接装置用于将馈电连接头402与地下管道1外壁焊接固定在一起，其具体为焊枪6，其构成如下：焊条夹头601、焊枪杆602、电连接线603；其中：焊条夹头601固定布置在焊枪杆602的前端，焊枪杆602为管状，电连接线603的一端连接着焊条夹头601，电连接线603通过管状的焊枪杆602内腔引出到外部；
灌浆装置8用于在将馈电连接头402与地下管道1外壁焊接固定之后，使用灌浆装置8在馈电连接头402处加入保护填料以保护馈电连接头402；所述灌浆装置8构成如下：灌浆杆801、灌浆头802；其中：灌浆杆801为管状结构，灌浆头802布置在灌浆杆801前端且其前端开口。
所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：
在馈电连接头402与地下管道1焊接固定之后满足下述电阻率和焊接强度要求：电阻率要求在0.1-0.01欧姆；焊接强度要求：使用50-200kg的外力牵拉馈电电缆401，要求不会破坏馈电连接头402与地下管道1的焊接质量；
所述焊接装置中还设置有焊机，焊条604；针对其上固定设置有馈电电缆401的被焊接件馈电连接头402；下述结构依次顺序连接成通电回路：电连接线603、焊条夹头601、焊条604、馈电连接头402、馈电电缆401、焊机；
焊接装置还满足下述要求：焊枪6和预先固定在馈电连接头402上的馈电电缆401构成电连接回路；已经装夹焊条的焊枪6布置在防水套管5内部且其前端的焊条端部靠近馈电连接头402的内腔前端；
焊接后的馈电电缆401的上端一直延伸到地表；馈电电缆401延伸到地表的实际长度应该大于等于110％用于放置外护管2的孔的深度；
所述灌浆头802内腔及其前端开口为耐磨耐腐蚀结构件。
所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统还满足下述要求：
固定连接在地下管道1外壁上的馈电装置4满足下述要求：馈电装置4布置深度为10～50米，各馈电装置4之间的间距为150-300m；
外护管2的外部直径尺寸为100～150mm；外护管2为钢管或塑料管；接触地下管道1的外护管2的管端固定设置有用于缓冲保护地下管道1外壁的绝缘密封垫；外护管2为分段结构，各段之间为螺纹联接结构；整体装配后的外护管2外表面涂覆有防护涂层。
所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统中还设置有用于在遥控焊接之后检查是否满足电阻率和焊接强度的装置。具体检查的合格要求是：电阻率要求在0.1-0.01欧姆；焊接强度要求：使用50-200kg的外力牵拉馈电电缆401，要求不会破坏馈电连接头402与地下管道1的焊接质量。
本实用新型技术全面，效果显著，便于施工操作；本实用新型是一个系统工程，涉及的内容较多；技术成熟度较高，具有可预期的极为巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为地表定位原理示意图；
图2为添加外护管2的工作原理示意图；
图3为清井操作原理示意图；
图4为焊点检查原理示意图；
图5是图4中局部结构的放大图，即：检测灌301附近的局部结构放大图；
图6为向外护管2中加入防水套管5的原理示意图；
图7为防水套管5的结构示意图；
图8为防水套管5中馈电连接头402的结构示意简图；
图9为遥控焊接原理示意图；
图10为焊枪6的结构示意图；
图11为图9的焊接点部位局部放大图；
图12为遥控焊接之后检查是否满足电阻率和焊接强度要求的原理示意图；
图13为灌注保护填料原理示意图；
图14为图13下部圆形区域的局部放大图；
图15为卸出防水套管5后的示意图;
图16为馈线施工地下部分完成后将防护管2向上提起的原
图17为馈电装置4沿地下管道1施工示意图；
图18为埋地钢管在土壤中的腐蚀示意图；
图19为牺牲阳极7借助于馈电装置4沿地下管道1两侧布置的原理示意图，图19中，地下管道1应为横截面，但简化为一个圆形外轮廓表示地下管道1；
图20为处于中间段的牺牲阳极结构简图；
图21为带有辅助用于吊装的结构的牺牲阳极7最上部一端的局部结构示意图；
图22为图21的右视图；
图23为钢材的电位－PH图；
图24为钢管桩阴极保护基本结构原理图之一。
具体实施方式
实施例1
地下管道系统用馈电装置施工方法，其使用专门的地下管道系统用馈电装置施工系统进行馈电装置4的安装施工；所述地下管道系统用馈电装置施工系统的构成如下：外护管2、防水套管5、馈电装置4、焊接装置、灌浆装置8；其中：
馈电装置4构成如下：馈电电缆401、馈电连接头402；馈电电缆401的下端通过馈电连接头402与地下管道1外壁固定连接且构成电连接，馈电电缆401的另一端连接控制设备或者牺牲阳极；
外护管2布置在地下管道1上方直到地表的孔道内；外护管2的下端接触地下管道1外壁；
防水套管5放置在外护管2内，其前端固定布置有馈电连接头402，馈电连接头402与地下管道1外壁紧密接触且不移动，以便进行馈电连接头402与地下管道1二者之间的焊接操作；防水套管5的构成如下：螺杆501、套管接头502、套管连接管503、套管前端接头504、馈电连接头402；其中：前四者都为空心管状结构；套管连接管503和馈电连接头402之间通过套管前端接头504、连接为同轴线的一体；馈电连接头402上预连接有馈电电缆401，螺杆501至少为一段，不同的螺杆501之间或/和螺杆501与套管连接管503之间通过套管接头502连接为同轴线的一体；
焊接装置用于将馈电连接头402与地下管道1外壁焊接固定在一起，其具体为焊枪6，其构成如下：焊条夹头601、焊枪杆602、电连接线603；其中：焊条夹头601固定布置在焊枪杆602的前端，焊枪杆602为管状，电连接线603的一端连接着焊条夹头601，电连接线603通过管状的焊枪杆602内腔引出到外部；
灌浆装置8用于在将馈电连接头402与地下管道1外壁焊接固定之后，使用灌浆装置8在馈电连接头402处加入保护填料以保护馈电连接头402；所述灌浆装置8构成如下：灌浆杆801、灌浆头802；其中：灌浆杆801为管状结构，灌浆头802布置在灌浆杆801前端且其前端开口；
所述地下管道系统用馈电装置施工方法依次满足下述要求：
①首先从地下管道1外部上方的地表101向地下管道1的方向钻孔，孔直径10～1200mm，该孔直达地下管道1的外壁但不应破坏地下管道1；各孔沿地下管道1在其正上方布置，各孔之间的间距为100-500m；
②然后向上述过程钻出的孔内安装中空的外护管2，并使外护管2的前端接触到地下管道1外壁并由外护管2和地下管道1外壁共同构成相对封闭的管状空腔；外护管2具体为钢管或塑料管；其规格为:内腔直径50-200mm；外护管2内部可能填充有一些泥沙102内容物；
③下防水套管5：将防水套管5放入外护管2内，并使固定布置在防水套管5前端的馈电连接头402与地下管道1外壁紧密接触且不移动，然后进行焊接操作；
所述馈电连接头402设置在整个防水套管5最前段，馈电连接头402前端设置有封闭的内腔，其前端厚度为0.2-8mm；馈电连接头402封闭内腔的前端面为锥面，锥面的横截面随距离馈电连接头402的前端面的减小而减小；馈电连接头402上预先固定有馈电电缆401；
④遥控焊接：使用焊接装置将防水套管5前端的馈电连接头402与地下管道1的金属部分焊接在一起形成电连接关系；
⑤牺牲阳极7施工：预先在地下管道1附近打孔，埋入牺牲阳极7，并通过馈电装置4将其与地下管道1形成电连接，并最终构成地下管道阴极保护系统；牺牲阳极7的布置间距为50－500米；成对布置或者单一布置。
在遥控焊接并合格后，还要求进行下述两种操作：
①卸出防水套管5：焊后检测合格后，卸出防水套管5除了馈电连接头402和馈电电缆401之外的其余部分；要求保留最前段已经焊接连接在地下管道1上的的馈电连接头402及预先固定在其上的馈电电缆401，馈电电缆401的上端露出地面以便之后的应用；
②灌浆混凝土：卸出防水套管5后，使用灌浆装置8在馈电连接头402处加入保护填料以保护馈电连接头402。
所述地下管道系统用馈电装置施工方法，还满足下述要求：
在馈电连接头402与地下管道1焊接固定之后满足下述电阻率和焊接强度要求：电阻率要求在0.1-0.01欧姆；焊接强度要求：使用50-200kg的外力牵拉馈电电缆401，要求不会破坏馈电连接头402与地下管道1的焊接质量；
所述焊接装置中还设置有焊机，焊条604；针对其上固定设置有馈电电缆401的被焊接件馈电连接头402；下述结构依次顺序连接成通电回路：电连接线603、焊条夹头601、焊条604、馈电连接头402、馈电电缆401、焊机；
遥控焊接的过程中满足下述要求：使用焊枪6和预先固定在馈电连接头402上的馈电电缆401构成电连接回路以便进行遥控焊接操作，将馈电连接头402与地下管道1焊接在一起构成电连接关系；
焊接的过程满足下述要求：首先将已经装夹焊条的焊枪6送入防水套管5内部并使其前端的焊条端部靠近馈电连接头402的内腔前端，然后开始焊接，以便将馈电连接头402与地下管道1的金属部分焊接在一起形成电连接关系；
焊接后的馈电电缆401的外部一直延伸到地表；馈电电缆401延伸到地表的实际长度应该大于等于110％用于放置外护管2的孔的深度；
所述灌浆头802内腔及其前端开口为耐磨耐腐蚀结构件。
所述地下管道系统用馈电装置施工方法还满足下述要求：
从地下管道1外部上方的地表向地下管道1的方向钻孔的过程满足下述要求：孔深10～50米，对应的孔直径为50～250mm，各孔之间的间距为150-300m；
在地下管道1正上方钻孔，孔轴线方向与地下管线横截面几何中心尽量靠近甚至与其重合；
钻孔方法：首先在非开挖施工管道上方，确定进行地表钻孔的点，然后进行钻孔操作；
打孔要求：在与地下管道1垂直方向上，该点应在在竖直方向的正上方。
向孔内输入并安装外护管2的过程满足下述要求：
将外护管2送入孔中直至外护管2的前端到达并接触到地下管道1外壁；外护管2的直径尺寸从100～150mm；外护管2为钢管或塑料管,接触地下管道1的外护管2的管端固定设置有用于缓冲保护地下管道1外壁的绝缘密封垫；
外护管2为分段结构，各段之间为螺纹联接结构；整体装配后的外护管2外表面涂覆有防护涂层。
所述地下管道系统用馈电装置施工方法还满足下述要求：在安装外护管2之后和放入防水套管5之前还依次进行下述处理过程：
①清井：清井时，从外护管2中心腔中将遥控的清理设备送入到井底以便清理位于外护管2内部靠近地下管道1外壁处的杂物；
清井要求是：将影响焊接效果的泥沙102和污水等清除出外护管2，同时用清水或者空气填充该处待焊接部位附近的空间；
清井具体采用高压水或高压空气作为工作介质；具体的清井方法满足下述要求之一或其组合：其一，如果地下管道1附近的土壤流动性差，采用的清井处理办法是：略微提起外护管2，提高的高度要求为10～100mm,将压缩空气或高压水借助于清井管103从外护管2上端输入并送至井底以便加入压缩空气或高压水，需要压力在2个大气压以上，最终将泥沙102从井底顶出；然后在保持压力的同时，放回外护管2使之与地下管道1外壁接触直至外护管2与地下管道1紧密接触，以便形成相对封闭的腔室且能保证外护管2内的清洁以利于后续的焊接过程进行；其二，如果由井底清除淤泥不易，则在保证外护管2与地下管道1之间尽可能紧密接触的同时，将压缩空气或高压水通过深入到外护管2内部的清井管103在井底输出压缩空气或高压水将淤泥从外护管2内部向上顶出并最终由井口顶出；压缩空气或高压水需要的压力要求在2个大气压以上，外护管2与地下管道1外壁始终紧密接触形成上部开口的腔室利于清井并在清井后能够阻挡污物进入外护管2内；
②焊点检查：在清井之后对馈电装置4与地下管道1之间将要进行焊接的焊点进行预先检查，具体检查内容是包括被保护的地下管道1处的水平情况和馈电点处的泥沙残余量；
在遥控焊接之后检查是否满足电阻率和焊接强度；具体检查的合格要求是：电阻率要求在0.1-0.01欧姆；焊接强度要求：使用50-200kg的外力牵拉馈电电缆401，要求不会破坏馈电连接头402与地下管道1的焊接质量。
在灌浆之后，将馈电电缆401引入设置在地表附近的控制箱中；然后进行下述两种操作的一种：其一，将防护管2向上提起一段距离：10-50cm，以便周围的泥沙土壤和馈电连接头402能直接接触；其二，直接卸除防护管2。
本实施例技术全面，效果显著，便于施工操作；本实施例是一个系统工程，涉及的内容较多；技术成熟度较高，具有可预期的极为巨大的经济价值和社会价值。
本实施例只在地表钻一个直径有限的井，避免了采用开挖方式对地表设施的破坏。没有在地下管道1内开孔，减少了对地下管道1的损伤。另外，可以针对管径较小的地下管道1实施馈电装置施工和依据馈电装置4的阴极保护处理。以此馈电装置4为基础，还可以构建多种方式的阴极保护和监测系统。

Claims (4)

1.地下管道系统用馈电装置施工系统，专用于地下管道系统用馈电装置施工方法，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统的构成如下：外护管（2）、防水套管（5）、馈电装置（4）、焊接装置、灌浆装置（8）；其中：
馈电装置（4）构成如下：馈电电缆（401）、馈电连接头（402）；馈电电缆（401）的下端通过馈电连接头（402）与地下管道（1）外壁固定连接且构成电连接，馈电电缆（401）的另一端连接控制设备或者牺牲阳极；
外护管（2）布置在地下管道（1）上方直到地表的孔道内；外护管（2）的下端接触地下管道（1）外壁；
防水套管（5）放置在外护管（2）内，其前端固定布置有馈电连接头（402），馈电连接头（402）与地下管道（1）外壁紧密接触且不移动，以便进行馈电连接头（402）与地下管道（1）二者之间的焊接操作；防水套管（5）的构成如下：螺杆（501)、套管接头（502）、套管连接管（503）、套管前端接头（504）、馈电连接头（402）；其中：前四者都为空心管状结构；套管连接管（503）和馈电连接头（402）之间通过套管前端接头（504）、连接为同轴线的一体；馈电连接头（402）上预连接有馈电电缆（401），螺杆（501）至少为一段，不同的螺杆（501）之间或/和螺杆（501）与套管连接管（503）之间通过套管接头（502）连接为同轴线的一体；
焊接装置用于将馈电连接头（402）与地下管道（1）外壁焊接固定在一起，其具体为焊枪（6），其构成如下：焊条夹头（601）、焊枪杆（602）、电连接线（603）；其中：焊条夹头（601）固定布置在焊枪杆（602）的前端，焊枪杆（602）为管状，电连接线（603）的一端连接着焊条夹头（601），电连接线（603）通过管状的焊枪杆（602）内腔引出到外部；
灌浆装置（8）用于在将馈电连接头（402）与地下管道（1）外壁焊接固定之后，使用灌浆装置（8）在馈电连接头（402）处加入保护填料以保护馈电连接头（402）；所述灌浆装置（8）构成如下：灌浆杆（801）、灌浆头（802）；其中：灌浆杆（801）为管状结构，灌浆头（802）布置在灌浆杆（801）前端且其前端开口。
2.按照权利要求1所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：
在馈电连接头（402）与地下管道（1）焊接固定之后满足下述电阻率和焊接强度要求：电阻率要求在0.1-0.01欧姆；焊接强度要求：使用50-200kg的外力牵拉馈电电缆（401），要求不会破坏馈电连接头（402）与地下管道（1）的焊接质量；
所述焊接装置中还设置有焊机，焊条（604）；针对其上固定设置有馈电电缆（401）的被焊接件馈电连接头（402）；下述结构依次顺序连接成通电回路：电连接线（603)、焊条夹头（601）、焊条（604）、馈电连接头（402）、馈电电缆（401）、焊机；
焊接装置还满足下述要求：焊枪（6）和预先固定在馈电连接头（402）上的馈电电缆（401）构成电连接回路；已经装夹焊条的焊枪（6）布置在防水套管（5）内部且其前端的焊条端部靠近馈电连接头（402）的内腔前端；
焊接后的馈电电缆（401）的上端一直延伸到地表；馈电电缆（401）延伸到地表的实际长度应该大于等于110％用于放置外护管（2）的孔的深度；
所述灌浆头（802）内腔及其前端开口为耐磨耐腐蚀结构件。
3.按照权利要求2所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统还满足下述要求：
固定连接在地下管道（1）外壁上的馈电装置（4）满足下述要求：馈电装置（4）布置深度为10～50米，各馈电装置（4）之间的间距为150-300m；
外护管（2）的外部直径尺寸为100～150mm；外护管（2）为钢管或塑料管；接触地下管道（1）的外护管（2）的管端固定设置有用于缓冲保护地下管道（1）外壁的绝缘密封垫；外护管（2）为分段结构，各段之间为螺纹联接结构；整体装配后的外护管（2）外表面涂覆有防护涂层。
4.按照权利要求2所述地下管道系统用馈电装置施工系统，其特征在于：所述地下管道系统用馈电装置施工系统中还设置有用于在遥控焊接之后检查是否满足电阻率和焊接强度的装置。
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