承插式管道内拉对口器的研究与应用

刘晋林，刘 琼

（1．西山煤电集团公司公用事业分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集团公司房地产开发公司，山西 太原 030024）

·试验研究·

承插式管道内拉对口器的研究与应用

刘晋林1，刘 琼2

（1．西山煤电集团公司公用事业分公司，山西 太原 030053；2．山西焦煤集团公司房地产开发公司，山西 太原 030024）

通过对复杂环境下管道抢修中遇到问题的分析，研究了一种承插式管道的抢修工具—承插式管道内拉对口器。使用承插式管道内拉对口器进行管道抢修，对周围环境破坏小，达到了保证工程质量、减少工程量、节省抢修时间的目的。

承插式管道；抢修；内拉对口器；研究与应用

随着城市建设的快速发展，地下管网的铺设范围越来越广，密集度越来越高。这样，当在管线范围内新建大量建筑物、实施其它地下工程时或管道年久失修、地基不均匀下沉时，容易发生挖爆、压断管线的事件。如果管道出现开裂，这时只需局部维修即可；但如果是管身锈蚀严重或管节间错位、损坏严重时就需进行整段更换处理。

然而当接口为承插式的管道（如铸铁管、混凝土管等）位于重要公路、桥梁、建（构）筑物附近或管道下面有混凝土基础时，如果需要更换某段发生故障的管道，因工程量、工期等因素的影响，传统的施工方法即在待修管口前方第二根管道承口上绑钢丝绳、拴倒链，利用管道自重和覆盖土壤的重量以及管道与土壤的摩擦力克服对口阻力的方法已不现实，这是因为此方法存在开挖面积较大，当管路损坏位置受到其他地上（下）设施或建（构）筑物限制时，无法在故障点周围挖出合适的作业空间；而且开挖、回填及恢复工程量较大，对既有地上（下）设施或建（构）筑物使用安全带来很大的影响，从而造成工期长、施工成本较高等问题。

1 承插式管道内拉对口器的研究与应用

为了解决现有承插式管道接口发生故障需进行更换时，存在开挖面积大、易受周围建（构）筑物限制以及开挖、回填及恢复工程量大、工期长等问题，亟需开展承插式管道接口方法的研究。

1．1 研究目标

研究一种承插式管道接口施工方法，实现在不大面积开挖土方、降低对周围建（构）筑物质量、环境和交通的影响、减少工程量、缩短工期的前提下，保证承插式管道接口施工质量。

1．2 主要研究、试验内容和技术关键

1．2．1 主要研究、试验内容

1）传统的承插式管道接口施工方法的研究和分析。2）影响承插式管道接口施工质量的主要因素。3）承插式管道内拉对口器的研究。4）承插式管道内拉对口器的试验和定型。

综合应用力学、机械学等原理，在分析传统的承插式管道接口施工方法的基础上，找出影响接口施工质量的主要因素和关键点，以及在特殊复杂环境下抢修管道时的制约因素，构思和试制出雏形，并通过抢修现场的多次试验与改进，最后定型。

1．2．2 技术关键

1）技术路线。a）资料收集与分析。b）通过力学、机械学理论计算，分析承插接口施工的原理和步骤，确定影响承插接口施工速度和质量的主要因素。c）通过受力方式的改变，分析受力点由外到内转变时承插接口的相互吻合、推进、到位以及胶圈的跟进、到位和回弹、强度、均匀度。d）通水、打压试验，检验内拉对口器结构的合理性，并从提高管道周边受力均匀度入手加以改进和完善。

2）技术先进性。通过不断的试验与改进，最后定型。在保证各种材质、口径的承插式管道接口施工质量和适应特殊、复杂施工条件的前提下，承插式管道内拉对口器制做工艺简单、成本低、使用方便；施工可靠，工程量少；抢修时间短；对周围环境破坏和影响较小。

3）技术资料。承插式管道内拉对口器（专利号：200820227694．2），包括由两根槽钢背靠背构成的十字定位架，十字定位架的四个端头分别活动连接有伸出长度相等的伸缩杆，位于十字定位架中心两侧至少对称设置两个吊钩，每个吊钩通过钢丝绳与由倒链及挂钩构成的倒链构件连接，十字定位架中心固定有横向支撑杆，横向支撑杆每端固定有连接板，以传递管口对接时需要的力量。横向支撑杆末端连接板与待修管口之间布置有横纵交错并埋入地基的枕木。伸缩杆长度可根据现场管道直径调整，在调节过程中必须保证伸缩杆与槽钢构成的十字定位架中心与待修管道同心，同时保证该十字定位架正好能嵌入待修的管道插口或承口内；倒链构件主要用于受力传递；横向支撑杆的长度（或节数）根据现场两待修管口之间的距离确定，可由多节钢管两两通过螺栓连接而成。采用本项目的结构设计，可分别对待修管插口和承口进行找中、找平，确保横向支撑杆与原管道同心，倒链挂钩分别位于钢制承（插）口水平直径位置上，以保证管口均匀受力，从而保证管道插（承）口上的胶圈变形到位，均匀密实，保证施工质量。

连接板与枕木之间设有垫铁，以增大连接板与枕木的接触面积，增强受力效果，枕木同时实现原管口受力均匀及保护的作用。十字定位架端头设有固定框，伸缩杆插入固定框并通过螺栓与十字定位架固定，也可采取其它固定方式。伸缩杆上设有刻度，以便根据待修管道管径的不同而伸缩定位，以保证十字定位架中心与待修管道同心。

1．3 实施与应用

1）实施方法。承插式管道内拉对口器现场组装，施工步骤为：切除破损管段—清理管口—预制管口（含胶圈）就位—两根槽钢背靠背组成十字定位架—通过螺栓将十字定位架中心与横向支撑杆连接—根据现场管道直径确定伸缩杆长度并通过固定框及螺栓与十字定位架固定—将组装好的十字定位架插入管内（如待修管插口）—在另一侧管口垫枕木（如待修管承口），枕木与该管口顶紧且均匀布置—连接横向支撑杆（长度或节数根据现场两待修管口间距离确定）—在横向支撑杆连接板与枕木间加500 mm×500 mm×10 mm垫铁一块，以增大接触面—拴钢丝绳及倒链构件—将两个倒链挂钩分别固定于待安装管口（如钢制承口）—初拉紧，找中、找平（确保横向支撑杆与待修管道同心，倒链挂钩分别位于管口水平直径位置上，以保证管口均匀受力）—用道钉固定连接板、垫铁和枕木，以防跑位—拉紧（管口就位）—检查—拆除承插式管道内拉对口器—按照上述步骤安装另一侧管口—焊接中间部位钢管—防腐—完工。

2）附件。承插式管道内拉对口器安装示意图见图1。图1中十字定位架槽钢构造图见图2。图1中横向支撑杆（5）、伸缩杆（4）构造图见图3。

图1 承插式管道内拉对口器安装示意图

图2 图1中十字定位架槽钢构造图

图3 图1中横向支撑杆5、伸缩杆4构造图

1．4 应用实例

使用承插式管道内拉对口器对特殊环境（条件）下承插式管道抢修实现了一次技术革命，在不大面积开挖土方、降低对周围建（构）筑物质量、环境和交通的影响、减少工程量50%～70%、缩短工期50%以上的前提下，保证承插式管道接口的施工质量。如2005年10月在古交矿区镇城底附近斜穿太佳公路D1000预应力钢筋混凝土给水管道抢修实例中，节约投资60余万元，缩短工期72 h，并且没有对国道太佳线交通秩序带来较大的影响。

2 结 论

目前，随着城市化进程的加快，地下管道种类和里程快速增加，管道与周围建（构）筑物交叉在所难免，管道故障数量和破坏影响程度呈上升势头，尤其是城区及交通要道附近造成的损失更大。承插式管道内拉对口器成本低（每套制做成本不超过1 000元），制作、安装、使用方便，具有重要的推广和应用价值。

［1］ 林选才，刘慈慰．给水排水设计手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2000：107-121．

［2］ 孙连溪．实用给水排水工程施工手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，1998：630-637．

［3］ 刘晋林．承插式管道内拉对口器：中国，200820227694．2［P］．2008-11-26．

Research and Application on Spigot Pipe Aligning Device

Liu Jin-lin，Liu Qiong

According to the analysis of the problems encountered under complex environment in the pipelines emergency repair，studied a spigot pipe repair tool-spigot pipe aligning device．The use of spigot pipe aligning device not only can decrease the damage to the surrounding environment，but also can achieve the purposes of ensuring project quality，reducing the project amount and saving repair time．

Spigot pipe；Emergency repair；Aligning device；Research and application

TD403

B

1672-0652（2013）10-0028-03

2013-07-23

刘晋林（1961—），男，山西忻州人，1982年毕业于山西建筑工程学校，工程师，主要从事生产技术及管理工作（E-mail）575962431＠qq．com