刍议排涝抗旱应急排水管道连接技术.doc

1、刍议排涝抗旱应急排水管道连接技术摘 要: 随着我国经济的快速发展，社会对于基础设施的要求越来越高，而现有的基础设施尤其是排涝抗旱管道建设严重跟不上社会的需求，这样就对于每年的春旱夏涝带来不利的影响。本文结合排涝抗旱应急新老排水管道的连接技术，简要探讨了其连接存在的问题及相应的解决策略，以期能为所需者提供借鉴。 关键词: 排涝抗旱；应急排水管; 管道连接 中图分类号：S276.3 文献标识码： A 受制于自然环境和气候的影响，我国每年都会出现旱灾或者洪涝的发生，而这无疑是加重了对于抗旱排涝工作的需要。在进行抗旱排涝时，经常会需要进行水泵等应急排水机具的架设，而这些当中的水管等设备需还需要我们通过

2、螺栓作连接，这是架设排水机具中工作量比较大的部分，目前常用的是手动、电动和气动操作，单个螺栓连接，效率较低；应急排水最宝贵的就是时间，对于分秒必争的应急排水工作，缩短连接环节的时间，提高相关环节的工作效率，意义重大。为了有效地克服现有的电动、手动以及气动的操作麻烦，单个螺栓连接效率较低的问题，建议从两个方面进行改进。一是设计一种多头同时旋转紧固，即多头可开式气动棘轮扳手, 同时设计有螺母自动传送机构，节省人力提高工作效率；二是设计一种折叠式的水管，可以快速缩放，提高水管架设速度，减少在单个水管连接时用的时间。 一、问题与解决策略 1、加固原有总管 对于大部分的抗旱防涝的水管，绝大多数排水总管采

3、用的是 F 型钢承口钢筋混凝土顶管，也有的是使用了直径为 3.6 m 的盾构管体。但是，我们比较会发现，盾构管体比顶管的抗纵向变形的能力要强。但盾构管片之间是采用纵向和环向的螺栓连接的, 如果原盾构管体总管未设置预留洞口管片, 那么几乎是不可能在盾构管体上开凿洞口的, 如果去掉一个管片将会牵连到盾构的整体受力性能。如果原顶管的总管未预留连接措施, 总管接入处未外包钢管, 则需要解决开孔后如何保证该管道本身的结构强度的问题。为此我们需要在开凿洞口处浇筑圈梁保证管道结构开孔后的受力性能,在施工中应保证加固圈梁达到设计强度后再开凿洞口；洞口的开凿应采用切割机械进行切割, 尽量减少对原有结构的震动破坏

4、。2、围护结构选型 对于现在城市中抗旱防涝的基础设施管道，存在问题的大部分是位于中心老城区中, 周边环境也往往较为复杂, 而这除了对于围护结构本身刚度会提出一定的要求外, 还因为需要尽可能少的占地面积从而对于施工机械也有较高要求。树根桩在很多地方存在弊端,最主要的原因是由于该施工工艺作为围护结构的施工质量难以保证, 难以达到设计对基坑变形的要求。传统意义上的 SMW 工法由于搅拌桩的施工机械占地较大, 对空间的要求较高。在施工条件允许的情况下, 应尽量采用搅拌桩; 如受到施工空间限制, 则采用旋喷桩 ( 其桩身强度高, 但对周围土体的扰动较大)。由于受到已建排水总管的限制, 垂直于已建管道一侧

5、的支护结构无法按正常施工, 如何保证该部分的土体的安全与稳定是关系到整个基坑施工的关键。要根据具体情况选用围护结构。 3、加固原有管道底部土体 在开挖基坑之前，我们需要对已建总管底部的土体进行加固，其中包含了加固原有管道底部土体, 以便于更好地形成底部保护体, 从而降低管道的基础沉降；形成基坑底部隔水帷幕, 减少在接入井基坑开挖过程中对管道周围土体的扰动和坑底土体的回弹量；加固基坑底部土体, 增加被动区土压力, 降低基坑水平位移。对于它们，我们通常采用的加固方法是旋喷加固。对于管道底部的盲区可采用斜插旋喷管定向斜喷的方法加固。为减少旋喷时的注浆压力可采用三重管法的施工工艺。 4、处理新建接入井

6、和原有管道的接缝 采用抗剪钢筋的方式进行井壁、接入井底板以及总管之间的连接, 在接触面内侧设一道遇水膨胀橡胶圈,抗剪钢筋采用植筋法植入。在进行接入井地基承载力的验算时，我们无需考虑原排水总管底部土体的承载力。如果条件允许的话, 我们可以适当的加大底板尺寸, 从而更好地满足接入井的地基承载力和抗浮系数的要求。新建结构和原有管道的沉降差, 由于基坑底部( 新建接入井底部) 土体已加固, 在满足地基承载力的条件下新建结构的沉降对原有管道的影响可以不考虑。 二、螺栓快速连接设备 对于所采用的设备，其主要的部件分为 4 个部分,分别是气动棘轮扳手、可开式定位防跟转器、螺母自动传送机构以及多头可开式架体，

7、如图 1、图 2、图 3 所示。在进行水管的连接时, 我们首先要把打开螺帽自动传送机构的后盖, 将螺母逐个的放到自动传送机构内, 然后再把后盖装上，再将 8 个带有螺母自动传送机构的气动棘轮扳手装在多头可开式的架体上；把两节需要连接的水管中间加上垫片对齐放好，分别填装好 8 根螺杆，并将螺杆的一端卡在可开式定位防跟转器中，同时打开装好 8 个气动棘轮扳手的多头可开式的架体，准确对好 8 根螺杆需要拧上螺母的另一端，打开气动棘轮的总开关，使 8 根螺栓同时旋转紧固，完成两根水管的对接；该方案已进行了专利申请。具体实施方式：在连接水管工作开始时, 首先将螺母自动传送机构的后盖 1 打开, 把螺帽

8、4 逐个放进自动传送机构壳体 2 中, 将后盖装 1 安装上，依次按照上述的操作，完成 8 套带有螺母自动传送机构的设备操作，再将 8 个带有螺母自动传送机构的自动气动棘轮扳手 21 装在多头可开式的架体 20 上；把两节需要连接的水管中间加上垫片对齐放好，如图 4 所示，分别填装好 8 根符合尺寸要求的螺杆，并将所有螺杆的一端卡在可开式定位防跟转器的六角凹槽 28 中，如图 3 所示；同时使用手柄打开装好 8 个气动棘轮扳手 21 的多头可开式的架体 20，将图 2 所示机构的 8 个带有螺母自动传送机构的气动棘轮扳手 21 准确对好 8 根螺杆需要拧上螺帽的另一端，逐个拉动手动拉环 6，使

9、螺母进入气动棘轮扳手 17 中，并且准确的被限位弹簧珠 18 卡住，打开气动棘轮的总开关 26，使 8 根螺栓同时旋转紧固，完成两根水管的对接；按照同样的方法依次重复进行，最终达到符合实际情况要求的管路架设。 图 1 带有螺母自动传送机构的气动棘轮扳手的俯视和剖视图 1.螺母自动传送机构的后盖 2.螺母自动传送机构壳体 3.弹簧 4.螺母 5.限位滚轮 6.手动拉环 7.限位卡 8.复位弹簧 9.拉杆 10.传输顶头 11.铰接点 12.铰链机构 13.纵向推移腔后盖 14.气管 15.气动棘轮扳手 16.气动棘轮扳手旋转头外壳 17.气动棘轮扳手旋转体 18.限位弹簧珠 19.气动棘轮扳手旋

10、转头外壳 图 2 安装气动棘轮扳手的多头可开式架体结构图 20.可开式架体 21.带有螺母自动传送机构的气动棘轮扳手 22.分气管 23.总气管 24.空气压缩机 25.气体分流 T 型头 26.气动开关 27.开式定位防跟转器架体 28.六角形限位凹槽 29.开合手柄 图 3 可开式定位防跟转器结构图 30.防水垫片 31.铰链 32.水管 图 4 水管连接结构图 三、三联铰接折叠式水管 我们除了需要将螺栓连接速度进行提高之外，在一些较为特殊的场合，我们还需要做好水管一体化的快速连接，因为这一方面也是排水管线架设速度提升的重要内容。为此，我们可以设一种方便运输和安装的三联铰接水管，快速从折叠

11、状态拉伸为连接状态，通过铝合金材料制造来降低总重量，但这种方法的造价相对较高，能在一些特别紧急的排水任务中使用。 四、结论 如果排涝抗旱管道处在一种较为复杂的环境下，那么新老排水管连接工作需要我们对于实地做好调研，从满足基坑保护等级, 并满足连接后原有和新建管道结构安全角度入手,考虑好工程工期和降低工程造价等, 选择合理施工设计方案。 参考文献： 1 黄国如,黄晶,喻海军,杨绍沂.基于 GIS 的城市雨洪模型 SWMM 二次开发研究J.水电能源科学.2011(04) 2 袁金虎,朱秀来.应急抢险中移动式泵站维修养护的几点认识J.江苏水利.2011(07) 3 吴让财.浅谈城市防洪工程设计J.中国高新技术企业.2010(06) 4 杜明岳.“隐形闸门”在城区防洪工程中的运用J.科技风.2010(16)