管道的更换方法与流程

1.本发明涉及大直径混凝土类输水管道的更换技术领域，具体地涉及一种管道的更换方法。


背景技术：

2.目前，我国大型引调水工程中使用输水管道的工程越来越多，例如，pccp管(预应力钢筒混凝土管)、pcp管(预应力钢筋混凝土管)、玻璃夹砂管、钢筋混凝土管、钢管等圆形管为现有技术中常用输水管道。但是，由于设计、施工质量缺陷、运行管理不当等原因，多个引调水工程中已经出现爆管现象，严重威胁着输水管道的安全运行。
3.大部分pccp爆管是由于高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝出现断丝等缺陷所致，需要对有严重缺陷的管道进行更换，以消除安全隐患。现有的管道更换技术通常是先直接割除整个缺陷管节后再更换新钢管，并且新钢管采用两头套管式凑合节进行安装，主用应用于各类钢制管道的拆除加固。
4.对于大型混凝土类管道，管壁厚度高达到几十公分，并且内部具有钢筒或钢筋，应用上述的管道更换技术存在较高难度，具体为：拆除缺陷管节时，存在搭设脚手架多、费时费力、安全风险高等问题，而且切割机难以切割到位、分割后的管段尺寸难以控制，造成了完好管节的端口受损，影响了新管节与现有管节之间的装配稳定性和安全性；采用凑合节方式安装新管节时，先安装去完整节后预留短凑合节，再通过焊接方式与上下游现有管节两端连接，需要打磨或修整上下游的接口钢圈或钢环，由于现有管节的端口的椭圆度影响，不仅对接困难，还对上下游侧的完好管节也极易产生不可避免的破坏，降低了更换新管节后整段管道的整体稳定和安全，较长的更换周期也难以满足此类项目工期方面的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术存在的管道通常将缺陷管节整个直接割除后再更换新管节而导致的更换难度高、新管道安全性差等问题，提供一种管道的更换方法，该管道的更换方法通过将缺陷管节分段去除，避免了操作人员在去除缺陷管节时损坏与该缺陷管节适配的其他管节，便于保护其他管节的完好无损，有利于管道在换掉缺陷管节后的整体稳定性和安全性。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种管道的更换方法，所述管道包括缺陷管节和连接在所述缺陷管节的轴向上的相对两端的管节，所述更换方法包括去除所述缺陷管节，具体为：s1：将所述缺陷管节在轴向上分割成中段和位于所述中段两侧的连接段，移除所述中段；s2：将所述连接段沿远离相应的所述管节的方向移动以脱离相应的所述管节，从而移除所述连接段。
7.可选的，在步骤s2中，通过内拉设备移动所述连接段，其中，所述内拉设备包括装配部和能够驱动所述装配部移动的拉伸部，所述内拉设备的操作过程为：先将所述装配部装配到所述连接段与相应的所述管节之间的连接处，再将所述拉伸部通过所述装配部驱动
所述连接段移动。
8.可选的，所述连接处具有位于管道内侧的环形槽，所述装配部为位于所述连接段的管内并且能够与所述环形槽适配的圆板。
9.可选的，在步骤s1中，通过绳锯分割所述缺陷管节；和/或
10.在步骤s1中，沿所述缺陷管节的周向分割所述缺陷管节。
11.可选的，所述更换方法还包括在步骤s2之后的安装新管节，具体为：
12.s3：将转换接头装配到所述管节的连接端，其中，所述管节的连接端为所述管节在步骤s2中与所述连接段适配的一端，所述转换接头为环状接头，并且所述转换接头的远离该管节连接端的一端形成为缩口结构；
13.s4：将所述新管节的连接端套设并且装配到所述缩口结构。
14.可选的，所述缩口结构设置为自所述转换接头的内周壁沿所述管节的轴向向外延伸而成；和/或
15.所述缩口结构与所述新管节的连接端之间安装有柔性密封件。
16.可选的，所述新管节的连接端为滑移接头，在步骤s4中，先将所述新管节调节至与所述管节同轴线延伸，再拉伸所述滑移接头以使得所述滑移结构套设所述缩口结构外，最后将所述滑移结构装配到所述缩口结构。
17.可选的，所述管道为混凝土管道，所述更换方法包括位于步骤s4之后的步骤s5，具体为：
18.在所述新管节外进行混凝土浇筑，以形成新的混凝土管节。
19.可选的，所述管道设置为地埋式管道，所述更换方法包括位于步骤s1之前的步骤s0，具体为：挖开并且暴露所述缺陷管节。
20.可选的，在步骤s0中，所述缺陷管节的暴露部分的圆心夹角为240
°‑
270
°
，并且所述暴露部分关于所述缺陷管节的竖直纵截面呈对称分布。
21.通过上述技术方案，本发明提供了一种管道的更换方法，该管道的更换方法通过将缺陷管节分割开并且优先去除中段，为采用移动方式脱离缺陷管节的连接段提供了足够的操作空间，解决了操作人员采用直接切割缺陷管节的两端来去除整个缺陷管节而导致其他管节的与该缺陷管节适配的连接端受到损伤，便于保护其他管节的连接端完好无损，有利于管道在换掉缺陷管节后的整体稳定性和安全性。
附图说明
22.图1是本发明提供的一种管道拆除缺陷管节时的结构示意图，其中，显示了缺陷管节通过内拉设备拆除连接段的装配关系；
23.图2是本发明提供的一种管道移除缺陷管节时的结构示意图，其中，显示了缺陷管节通过吊车移除中段或连接段；
24.图3是本发明提供的管道在更换新管节后的爆炸示意图。
25.附图标记说明
26.1、缺陷管节；2、连接段；3、管节；4、连接端；5、转换接头；6、缩口结构；7、环形槽；8、内拉设备；9、装配部；10、拉伸部；11、吊车；12、掩埋部分的圆心夹角；13、新管节；14、滑移接头；15、密封槽。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
28.本发明提供了一种管道的更换方法，如图1-3所示，所述管道包括缺陷管节1和连接在所述缺陷管节1的轴向上的相对两端的管节3，所述更换方法包括去除所述缺陷管节1，具体为：s1：将所述缺陷管节1在轴向上分割成中段和位于所述中段两侧的连接段2，移除所述中段；s2：将所述连接段2沿远离相应的所述管节3的方向移动以脱离相应的所述管节3，从而移除所述连接段2。其中，管道可以为各种合理形式，例如，可以为输水管道，具体的，可以为pccp管(预应力钢筒混凝土管)、pcp管(预应力钢筋混凝土管)、玻璃夹砂管、钢筋混凝土管、钢管等圆形管等中的任意一种；还可以为直径为2m以上的其他管道。此外，当缺陷管节的重量较大时，可以采用吊车11、起重机等工程机械来进行移除操作；具体的，以起重机吊浮为例，可以采用柔性吊具或管道专用吊具，两点兜身吊，起吊至指定位置平放缺陷管节的连接段或者中段，并且通过腋角顶木条压紧固定，还可以使用精密水准仪随时监测管节3的连接端处的管口的高程变化。
29.通过上述技术方案，本发明提供了一种管道的更换方法，该管道的更换方法通过将缺陷管节1分割开并且优先去除中段，为采用移动方式脱离缺陷管节1的连接段2提供了足够的操作空间，解决了操作人员采用直接切割缺陷管节1的两端来去除整个缺陷管节1而导致其他管节3的与该缺陷管节1适配的连接端受到损伤，便于保护其他管节3的连接端(即，管节3的用于装配缺陷管节1的端部)完好无损，有利于管道在换掉缺陷管节后的整体稳定性和安全性，保证了管道的修复效果良好。
30.一般而言，管道的相邻两个管节之间通常采用卡接结构进行连接，即，其中一个管节的连接端口为凹槽，相邻管节的连接端口为与所述凹槽适配的凸起。为了将顺利拆除连接段2，在步骤s2中，通过内拉设备8移动所述连接段2，其中，所述内拉设备8包括装配部9和能够驱动所述装配部9移动的拉伸部10，所述内拉设备8的操作过程为：先将所述装配部9装配到所述连接段2与相应的所述管节3之间的连接处，再将所述拉伸部10通过所述装配部9驱动所述连接段2移动，鉴于缺陷管节1的中段已经拆除，管道为缺陷管节1的连接段2提供了足够的拆卸空间，操作人员可以选择除了直接切割以外的其他可行性方式来拆卸连接段2，例如，操作人员可以通过内拉设备8拆除连接段2，保证了管节3的连接端的完好无损。进一步的，内拉设备8的拉伸部10可以为装配部9提供各种形式的驱动力，例如，该驱动力的方向可以为各种方向(除了沿连接段2的径向以外)，优选地，可以为沿连接段2的轴向，防止连接段2在脱离管节3时偏离连接段2的轴向移动而擦伤或者扭曲管节3的连接端；当然，该驱动力可以推力，则拉伸部10位于管节的一侧，也可以为拉力，则拉伸部10位于连接段的一侧。当然，在通过内拉设备进行拆除操作时，操作人员还可以在连接段2和相应管节3之间的连接处所存在的装配接缝处楔入木楔子，逐步将连接段2的管口松动，为后续的内拉设备8的拆卸操作提供了便利条件(例如，连接段2的管口松动后可以形成为下文提到的连接处的环形槽7)；如果管道的重量较大，可以辅助千斤顶进行连接段2的管口松动操作，具体的，通过千斤顶连续起顶和泄压起到活动管口的作用，期间顶起高度不得超过1cm，以使得连接段2的管口松动。
31.需要说明的是，所述连接处可以设置为各种形式，例如，连接处可以设置有管道外
侧的凸起或者槽结构，则装配部8可以相应地设置为与凸起适配的连接套或者是与槽结构适配的连接爪。优选地，所述连接处具有位于管道内侧的环形槽7，所述装配部9为位于所述连接段2的管内并且能够与所述环形槽7适配的圆板，便于装配部9的拆卸与安装，而且保证了装配部9在拆卸连接段2时能够更为稳固地装配到连接处，提高了连接段2的拆卸效率，还有利于连接段2受力更为均衡，为连接段2的无损坏拆除提供了有力保障。
32.进一步的，在步骤s1中，通过绳锯分割所述缺陷管节1，操作简单快捷，提高了缺陷管节1的分割效率。具体的，可以采用电动调节绳锯进行切割操作，通过自动后移来调节绳锯切割绳的松紧度，保证了切割绳始终处于紧绷状态。
33.进一步的，在步骤s1中，沿所述缺陷管节1的周向分割所述缺陷管节1，便于规则化操作，为后续的管道更换提供了统一标准和可借鉴经验。其中，缺陷管节1的具体分隔比例可以为各种形式，例如，当缺陷管节1的长度为5-6m时，单一连接段2的长度可以为50cm左右，中段可以分割为长度为1m左右的多个小管段。
34.值得一提的是，为了完成不同管节之间的顺利装配，在将新管节13装配到原有的管节3时，操作人员需要全程观察新管节13的连接端的移动情况，以便于能够清楚地了解新管节13是否装配到位。例如，如图3所示，所述更换方法还包括在步骤s2之后的安装新管节13，具体为：s3：将转换接头5装配到所述管节3的连接端4，其中，所述管节3的连接端4为所述管节3在步骤s2中与所述连接段2适配的一端，所述转换接头5为环状接头，并且所述转换接头5的远离该管节3连接端4的一端形成为缩口结构6；s4：将所述新管节13的连接端套设并且装配到所述缩口结构6。这样，当新管节13和管节3进行装配时，操作人员能够在管道为全程观察新管节13，防止了新管节13在插入转换接头5的缩口结构6时存在移动偏斜、移动量过大或者移动量过小等操作失误，保证了管道的安全无损。值得一提的是，如果管节3的连接端可以为各种形状，只要能够与转换接头的远离缩口结构6的另一端适配即可，例如，管节3的连接端和转换结构的另一端中的其中一者可以为类似于缩口结构，另一者为与所述缩口结构适配的广口结构(例如，所述缩口结构设置有插接外沿，所述广口结构设置有承接外沿)。值得一提的是，转换接头5与管节3的连接端4之间可以通过卡接结构来装配，具体的，转换接头5和管节3的连接端4中的其中一者可以为卡槽，另一者可以为与所述卡槽适配的插接结构；以图3所示的右侧管节为例，管节3的连接端4为管节3的内侧壁向右延伸的卡槽，转换接头5的内侧壁向右延伸以形成插接结构；进一步的，转换接头5的插接结构和/或管节3的卡槽均具有环形的密封槽，以用于装配密封圈，优化了转换接头5和管节3之间的装配密封性。
35.进一步的，如图3所示，所述缩口结构6设置为自所述转换接头5的内周壁沿所述管节3的轴向向外延伸而成，简化了新管节13的装配操作，操作人员只需要保证新管节13沿管节3的轴向移动适当距离即可，便于操作人员更稳定、安全的装配新管节13。
36.进一步的，所述缩口结构6与所述新管节13的连接端之间安装有柔性密封件，保证了管道在新管节13处的密封性良好。为了便于装配柔性密封件，缩口结构的外周壁上还可以设置有环形安装槽。其中，柔性密封件可以为各种形式，例如，可以为环形胶垫等；当然，柔性密封件可以为各种数量，例如，1个，2个，或者多个；为了便于装配所述柔性密封件，缩口结构6设置有环形的密封槽15，或者是，新管节13的连接端设置有环形的密封槽15。
37.进一步的，所述新管节13的连接端为滑移接头14，在步骤s4中，先将所述新管节13
调节至与所述管节3同轴线延伸，再拉伸所述滑移接头14以使得所述滑移结构套设所述缩口结构6外，最后将所述滑移结构装配到所述缩口结构6。其中，滑移接头14可以为各种形式，例如，滑移接头14为套筒型并且套设在新管节13的管体上，使用时，沿管节3的轴线方向拉伸滑移接头14，以使得滑移接头14从原来的与管节3的连接端分隔开滑移至套设在缩口结构6外，然后通过滑移接头14的法兰面与新管节13上的限位钢圈通过螺栓连接；其中，在滑移接头14与限位钢圈进行预对接时，可以通过千斤顶缓慢地顶压、调整限位钢圈的紧固方向，必要时，还可以在新管节13外侧焊接工字钢作为后背支撑；此外，还可以在滑移接头14与限位钢圈之间设置胶圈，保证了新管节13的牢固装配。
38.进一步的，所述管道为混凝土管道，所述更换方法包括位于步骤s4之后的步骤s5，具体为：在所述新管节13外进行混凝土浇筑，以形成新的混凝土管节3，不仅保证了管道的整体强度，还为混凝土管道提供了一套可行的更换方法，降低了混凝土管道的更换成本。
39.进一步地，如图2所示，所述管道设置为地埋式管道，所述更换方法包括位于步骤s1之前的步骤s0，具体为：挖开并且暴露所述缺陷管节1，操作更为简单。
40.为了防止缺陷管节1在自重作用下发生滚动而损伤相邻管节，在步骤s0中，所述缺陷管节1的暴露部分的圆心夹角为240
°‑
270
°
，并且所述暴露部分关于所述缺陷管节1的竖直纵截面呈对称分布，则掩埋部分的圆心夹角12的范围相应设为120
°‑
90
°
，通过掩埋部分为缺陷管节1提供必要的支撑作用，保证了缺陷管节1的顺利拆除。可以理解的是，待新管节13与现有管节之间对接完成后，先浇筑混凝土，再进行土体回填，最后回填压实；此外，在回填过程中，应当注意回填范围，可以在外加固新管节13基础附近设置临时挡板，以保证回填的密实度。
41.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。