CN214146885U - 一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道输送领域，尤其涉及一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，包括管道节，管道节包括沿轴线依次分布的承口端、管道区及插口端；相邻两节管道节的插口端与承口端对接；管道区由外至内依次设置有玄武岩纤维复合层、外层混凝土管芯、钢筒、内层混凝土、玻璃纤维内管；插口端外侧周向设置有可调防渗组件。本实用新型具有种抗压强度高、防腐性能好的特点，有较长的使用寿命、较好的密闭性，尤其适用于长距离、大流量输液的市政管廊工程中。

Description

一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道

技术领域

本实用新型涉及管道输送领域，尤其涉及一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道。

背景技术

随着市政综合管廊工程在经济社会、城市发展中日益显现基础性、战略性支撑作用，廊工程建设蓬勃发展，各种水资源调配工程相继增多。这些工程中所采用的输液管道流量大、压力高进而导致管道具有大截面、高承压的特点。此外，在长距离输送途径中，需经过恶劣的自然环境、复杂的地质条件区域，同时还承受土壤甚至是酸、碱化合物的长期腐蚀。

预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)虽然能充分利用材料各自物理特性，将预应力钢丝的高强度抗拉性能、钢板的防渗性有效结合，具有抗震、抗压性能强、接口密封性能好等优点，但PCCP管道在实际使用中也多次发生了突然爆管的严重破坏事故，导致供水中断甚至引发洪水灾害，严重影响了公共安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，以解决上述问题，该装置具有种抗压强度高、防腐性能好的特点，有较长的使用寿命、较好的密闭性，尤其适用于长距离、大流量输液的市政管廊工程中。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，包括管道节，所述管道节包括沿轴线依次分布的承口端、管道区及插口端；相邻两节管道节的所述插口端与所述承口端对接；

所述管道区由外至内依次设置有玄武岩纤维复合层、外层混凝土管芯、钢筒、内层混凝土、玻璃纤维内管；

所述插口端外侧周向设置有可调防渗组件。

优选的，所述承口端由外至内的层结构与所述管道区相同；所述玻璃纤维内管的轴向长度与所述内层混凝土的轴向长度相同，所述承口端的内径与所述插口端的外径相匹配；

所述承口端内侧设置有碳纤维层，所述碳纤维层内侧设置有环氧砂浆涂层，所述承口端的内壁轴向套接有若干不锈钢胀圈，所述不锈钢胀圈外侧套接有玻璃纤维层，所述玻璃纤维层与所述碳纤维层接触设置，所述钢筒位于所述承口端的端部固定连接有承口钢环，所述承口钢环的外端与所述外层混凝土管芯的外端齐平。

优选的，所述插口端由外至内的层结构与所述管道区相同；所述钢筒位于所述插口端的端部固定连接有插口钢环，所述插口钢环的外端伸出所述外层混凝土管芯的端部，所述插口钢环的外径与所述承口钢环的内径相匹配，所述插口钢环的外露端与所述内层混凝土、玻璃纤维内管齐平；

所述插口钢环外侧环向开设有至少一个凹槽。

优选的，所述可调防渗组件包括套接在所述插口钢环外侧的可调弹性体，所述可调弹性体内侧周向等间距设置的若干传感器。

优选的，所述传感器为无线压电陶瓷传感器，所述可调弹性体为磁流变弹性体，所述传感器、可调弹性体设置在所述凹槽内。

优选的，所述玄武岩纤维复合层、外层混凝土管芯、钢筒、内层混凝土、玻璃纤维内管、碳纤维层、环氧砂浆涂层之间涂覆有黏结涂层。

优选的，所述钢筒为筛孔结构。

一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道的制作方法，包括如下步骤：

步骤一，将所述钢筒的左右两端分别与所述承口钢环、插口钢环固定连接；

步骤二，将步骤一中制作好的所述钢筒和玻璃纤维内管分别吊入模具中，浇筑所述外层混凝土管芯和内层混凝土，经过高频强力震动，使得混凝土密实成型，从而得到钢筒嵌固在外层混凝土管芯和内层混凝土之中的结构；

步骤三，所述外层混凝土管芯和内层混凝土经过蒸汽养护、脱模后在所述外层混凝土管芯外表面上缠绕有所述玄武岩纤维复合层；

步骤四，使用砂轮锯切除步骤三所述外层混凝土管芯和内层混凝土端部，使外层混凝土管芯和内层混凝土与所述钢筒端部齐平，切割面打磨平整，在所述承口端和插口端切口位置采用所述环氧砂浆涂层沿切割面修复为坡度结构；

步骤五，步骤四中得到的管道内壁进行打磨处理，在所述承口端粘贴所述碳纤维层；

步骤六，在所述碳纤维层表面粘贴一层所述玻璃纤维层，所述玻璃纤维层与所述不锈钢胀圈位置相对应，使用所述不锈钢胀圈将所述碳纤维层压紧在所述玻璃纤维内管内壁上；

步骤七，使用环氧砂浆涂层对管道内壁进行涂覆；

步骤八，将所述传感器和可调弹性体安装在所述凹槽内。

优选的，所述步骤三缠绕所述玄武岩纤维复合层之前，对所述外层混凝土管芯外表面进行打磨。

优选的，所述步骤四中采用所述环氧砂浆涂层沿切割面修复的坡度结构为1:1。

本实用新型具有如下技术效果：

玻璃纤维内管具有很好的耐寒，可以适应更为复杂的环境。玻璃纤维内管防污性也是非常好的，在使用的过程中不会结垢，更不会被水中的贝类、菌等微生物吸附，避免在使用过程中需要人为进行维护。并且玻璃纤维内管具有很好的机械性、加工特性和极高的强度，在进行关键浇筑混凝土的过程中不会造成损坏。

在管道各层结构之间，采用加入硅烷偶联剂的环氧树脂涂层作为界面胶粘剂，可以显著提高胶粘剂的粘合强度，还能改善其耐久性和耐湿热老化性能。

采用筛孔式钢筒，是一种间隔地在筒壁表面局部区段内开圆孔的钢筒结构。在浇筑混凝土的过程中，内、外侧混凝土可以通过筒壁表面的圆孔相互融通，形成类似栓钉的内部构造，有效提高了钢、混凝土两者之间的连接性能，增强了结构的抗剪承载力。

外层混凝土安装玄武岩纤维复合层，由于玄武岩纤维复合层与混凝土的导热系数相近，使用复合筋可做到同胀同缩，且握裹力比钢筋大，可有效提高混凝土构件强度及耐久性；由于玄武岩纤维复合层具有良好的耐腐蚀性，可以适应北方高寒地区、南方潮湿地区和酸碱环境恶劣地区输液管道的腐蚀性问题、寿命问题。

在插口钢环上设置多个渗漏监测点。渗漏监测点处，在凹槽内壁紧贴防渗胶圈位置，分别设置多个传感器，对监测点处的压力进行无线监测大大节省人力资源。通过对监测点处传感器信号的实时采集，对可调弹性体的刚度判断。当可调弹性体刚度降低时，可立即在承插口处对应的地面以上位置处，施加幅值为0.1T～1T、频率为30Hz～60Hz的交变磁场，使可调弹性体的刚度增强，阻止管道发生进一步渗漏并进行及时修补。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型主视结构示意图；

图3为图2中A-A的剖视图。

其中，1为外层混凝土管芯、2为玄武岩纤维复合层、3为环氧砂浆涂层、4为承口钢环、5为碳纤维层、6为玻璃纤维内管、7为不锈钢胀圈、8为内层混凝土、9为钢筒、10为插口钢环、11为传感器、12为可调弹性体、13为承口端、14为插口端、15为玻璃纤维层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-2所示，本实用新型提供一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，包括管道节，管道节包括沿轴线依次分布的承口端13、管道区及插口端14；相邻两节管道节的插口端14与承口端13对接；

管道区由外至内依次设置有玄武岩纤维复合层2、外层混凝土管芯1、钢筒9、内层混凝土8、玻璃纤维内管6；

在插口端14的插口钢环10的凹槽内，设置有可调防渗组件。玻璃纤维内管6具有很好的耐寒，可以适应更为复杂的环境。玻璃纤维内管6防污性也是非常好的，在使用的过程中是不会结垢，更不会被水中的贝类、菌等微生物吸附，防止在使用过程中需要人为进行维护。并且玻璃纤维内管6具有很好的机械性、加工特性和极高的强度，在进行关键浇筑混凝土的过程中不会造成损坏。

外层混凝土管芯1安装玄武岩纤维复合层2，由于玄武岩纤维复合层2与混凝土管芯1的导热系数相近，使用复合筋可做到同胀同缩，且握裹力比钢筋大，可有效提高混凝土构件强度及耐久性；由于玄武岩纤维复合层2具有良好的耐腐蚀性，可以适应北方高寒地区、南方潮湿地区和酸碱环境恶劣地区输液管道的腐蚀性问题、寿命问题。

进一步优化方案，承口端13由外至内的层结构与管道区相同；玻璃纤维内管6的轴向长度与内层混凝土8的轴向长度相同，承口端13的内径与插口端14的外径相匹配；

承口端13内侧设置有碳纤维层5，碳纤维层5内侧设置有环氧砂浆涂层3，承口端13的内壁轴向套接有若干不锈钢胀圈7，不锈钢胀圈7外侧套接有玻璃纤维层15，玻璃纤维层15与碳纤维层5接触设置，钢筒9位于承口端13的端部固定连接有承口钢环4，承口钢环4的外端与外层混凝土管芯1的外端齐平。玻璃纤维层15的宽度大于不锈钢胀圈7的宽度，当不锈钢胀圈7和碳纤维层5在输液过程中有电力产生时，会发生电偶腐蚀，丧失耐腐蚀性，通过设置玻璃纤维层15防止不锈钢胀圈7发生电偶腐蚀。

进一步优化方案，插口端14由外至内的层结构与管道区相同；钢筒9位于插口端14的端部固定连接有插口钢环10，插口钢环10的外端伸出外层混凝土管芯1的端部，插口钢环10的外径与承口钢环4的内径相匹配，插口钢环10的外露端与内层混凝土8、玻璃纤维内管6齐平；

插口钢环10外侧环向开设有至少一个凹槽。不锈钢胀圈7至承口端13端部的距离大于，插口钢环10的外露长度。

进一步优化方案，可调防渗组件包括套接在插口钢环10外侧的可调弹性体12，可调弹性体12内侧周向等间距设置的若干传感器11。

进一步优化方案，传感器11为无线压电陶瓷传感器，可调弹性体12为磁流变弹性体，传感器11、可调弹性体12设置在凹槽内。

在插口钢环10上，沿着管道周长方向，可以设置多个传感器11对监测点处的压力进行无线监测，大大节省人力资源，在凹槽内壁紧贴可调弹性体12，传感器11贴紧可调弹性体12，可以对渗透的管道进行及时的修补。

进一步优化方案，玄武岩纤维复合层2、外层混凝土管芯1、钢筒9、内层混凝土8、玻璃纤维内管6、碳纤维层5、环氧砂浆涂层3之间涂覆有黏结涂层，黏结涂层为硅烷偶联剂和环氧树脂混合制成，硅烷偶联剂和环氧树脂的混合比例为1:50。硅烷偶联剂涂层中掺有比例1:1的砂。玻璃纤维内管6设置在内层混凝管芯8内壁，玻璃纤维内管6外表面上，为了使其与内层混凝土8之间紧密连接并能够有效传递荷载，均匀设置加入硅烷偶联剂的环氧树脂涂层。

在管道各层结构之间，采用加入硅烷偶联剂的环氧树脂涂层作为界面胶粘剂，可以显著提高胶粘剂的粘合强度，还能改善其耐久性和耐湿热老化性能。

进一步优化方案，钢筒9为筛孔结构。

采用筛孔式钢筒，是一种间隔地在筒壁表面局部区段内开圆孔的钢筒结构。在浇筑混凝土的过程中，内、外侧混凝土可以通过筒壁表面的圆孔相互融通，形成类似栓钉似的内部构造，有效提高了钢、混凝土两者之间的连接性能，增强了结构的抗剪承载力。

一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道的制作方法，包括如下步骤：

步骤一，将钢筒9的左右两端分别与承口钢环4、插口钢环10固定连接；

步骤二，将步骤一中制作好的钢筒9和玻璃纤维内管6分别吊入模具中，浇筑外层混凝土管芯1和内层混凝土8，经过高频强力震动，使得混凝土密实成型，从而得到钢筒9嵌固在外层混凝土管芯1和内层混凝土8之中的结构；

步骤三，外层混凝土管芯1和内层混凝土8经过蒸汽养护、脱模后在外层混凝土管芯1外表面上缠绕有玄武岩纤维复合层2；

步骤四，使用砂轮锯切除步骤三外层混凝土管芯1和内层混凝土8端部，使外层混凝土管芯1和内层混凝土8与钢筒9端部齐平，切割面打磨平整，在承口端13和插口端14切口位置采用环氧砂浆涂层3沿切割面修复为坡度结构；承口端13切除范围为沿口端轴向长度120mm，插口端14切除范围为沿口端轴向长度120mm，切割面需打磨平整。将切除区域清理干净，并对端部承口钢环4、承口钢环10表面用人工打磨或者喷砂处理，直至承口钢环4、承口钢环10表面全部为白色金属色泽为止。在承口钢环4、承口钢环10打磨后的表面上涂底漆，填充混凝土中的所有表面空隙，承口钢环4、承口钢环10表面涂刷均匀。

步骤五，步骤四中得到的管道内壁进行打磨处理，在承口端13粘贴碳纤维层5；

步骤六，在碳纤维层5表面粘贴一层玻璃纤维层15，玻璃纤维层15与不锈钢胀圈7位置相对应，使用不锈钢胀圈7将碳纤维层5压紧在玻璃纤维内管6内壁上；

玻璃纤维层15宽度至少比不锈钢胀圈宽50mm，以防止碳纤维层5接触到不锈钢胀圈7。

步骤七，使用环氧砂浆涂层3对管道内壁进行涂覆；

步骤八，将传感器11和可调弹性体12安装在凹槽内。

进一步优化方案，步骤三缠绕玄武岩纤维复合层2之前，对外层混凝土管芯1外表面进行打磨。

进一步优化方案，步骤四中采用环氧砂浆涂层3沿切割面修复的坡度结构为1:1。

插口钢环10的外侧壁开设有凹槽，可调弹性体12为磁流变弹性体制作的因此刚度可调。沿插口钢环10周长方向设置多个传感器11用于渗漏监测，在钢环10的凹槽侧壁紧贴可调弹性体12，传感器11贴紧可调弹性体12，管道承口端13、插口端10安装过程中，在可调弹性体12外侧涂抹润滑剂进行安装。通过传感器11监测的信号实时采集，可对可调弹性体12的刚度判断。当可调弹性体12刚度降低时，可立即在承口端13插口端14处对应的的地面位置处，施加幅值为0.1T～1T、频率为30Hz～60Hz的交变磁场，使可调弹性体12的刚度增强，阻止管道发生渗漏。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：包括管道节，所述管道节包括沿轴线依次分布的承口端(13)、管道区及插口端(14)；相邻两节管道节的所述插口端(14)与所述承口端(13)对接；

所述管道区由外至内依次设置有玄武岩纤维复合层(2)、外层混凝土管芯(1)、钢筒(9)、内层混凝土(8)、玻璃纤维内管(6)；

所述插口端(14)外侧周向设置有可调防渗组件。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述承口端(13)由外至内的层结构与所述管道区相同；所述玻璃纤维内管(6)的轴向长度与所述内层混凝土(8)的轴向长度相同，所述承口端(13)的内径与所述插口端(14)的外径相匹配；

所述承口端(13)内侧设置有碳纤维层(5)，所述碳纤维层(5)内侧设置有环氧砂浆涂层(3)，所述承口端(13)的内壁轴向套接有若干不锈钢胀圈(7)，所述不锈钢胀圈(7)外侧套接有玻璃纤维层(15)，所述玻璃纤维层(15)与所述碳纤维层(5)接触设置，所述钢筒(9)位于所述承口端(13)的端部固定连接有承口钢环(4)，所述承口钢环(4)的外端与所述外层混凝土管芯(1)的外端齐平。

3.根据权利要求2所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述插口端(14)由外至内的层结构与所述管道区相同；所述钢筒(9)位于所述插口端(14)的端部固定连接有插口钢环(10)，所述插口钢环(10)的外端伸出所述外层混凝土管芯(1)的端部，所述插口钢环(10)的外径与所述承口钢环(4)的内径相匹配，所述插口钢环(10)的外露端与所述内层混凝土(8)、玻璃纤维内管(6)齐平；

所述插口钢环(10)外侧环向开设有至少一个凹槽。

4.根据权利要求3所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述可调防渗组件包括套接在所述插口钢环(10)外侧的可调弹性体(12)，所述可调弹性体(12)内侧周向等间距设置的若干传感器(11)。

5.根据权利要求4所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述传感器(11)为无线压电陶瓷传感器，所述可调弹性体(12)为磁流变弹性体，所述传感器(11)、可调弹性体(12)设置在所述凹槽内。

6.根据权利要求2所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述玄武岩纤维复合层(2)、外层混凝土管芯(1)、钢筒(9)、内层混凝土(8)、玻璃纤维内管(6)、碳纤维层(5)、环氧砂浆涂层(3)之间涂覆有黏结涂层。

7.根据权利要求1所述的一种抗渗功能可调节的高强防腐输液管道，其特征在于：所述钢筒(9)为筛孔结构。

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