一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构及施工方法与流程

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1.本发明涉及非开挖管道施工技术领域，具体涉及一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构。

背景技术：

2.拖拉管是一种在管道穿越土层过程中起牵引拖拉作用的管道施工技术。目前常用于穿越铁路、公路或沟渠，通常采用单管结构，管道密封性方面考虑不足，用于穿越有极高保护要求的饮用水源保护区时，仍有一定管道破损导致管内污水渗漏的风险，需进一步探索能确保后期运行安全的拖拉管结构及其施工方法。
3.申请号202010395584.2的中国专利申请文件《一种pe管道低阻力定向钻穿越施工方法》，该发明提供一种pe管道低阻力定向钻穿越施工方法，具体步骤为进行地下管线探测，打设工作井和接收井；配制泥浆；导向孔施工；扩孔施工；回拖拉管施工。该发明施工方法提高了钻屑的流速，使钻屑更易排出；回拖拉管施工时采用泥浆循环的方式降低了土体对管道产生的阻力；每次扩孔后向钻孔内壁喷射的浆液对钻孔起到良好的加固、支撑作用，有效避免了塌孔现象，提高了施工质量。但该方法采用单管结构，仅就拉管施工时降低土体摩阻力及提高钻孔稳定性方面进行了改进，管道密封性方面考虑不足，用于穿越有极高保护要求的饮用水源保护区时，仍有一定管道破损导致管内污水渗漏的风险。
4.申请号201720254002.2的中国专利申请文件《一种拖拉管》，该发明提供了一种便于安装，且提高相互之间连接稳定性能的一种拖拉管，其在管材本体的一端端口内壁上设置有安装槽，在安装槽上设置有挡环，挡环与管材本体同心设置且与管材本体的外壁之间形成有插接槽，在管材本体的外壁上设置于与插接槽相连通的卡接孔，在管材本体的另一端设置有安装环以及插接板，安装环卡接于安装槽上，且插接板插接于所述插接槽内与所述管材本体卡接，在插接板上设置有卡扣，卡扣卡接于所述卡接孔内与所述管材本体连接。该方法仅就管道之间连接牢固性方面进行改进，未涉及管道密封性方面的考虑。
5.申请号201910330506.1的中国专利申请文件《一种水平定向钻进拉管方法》，该发明提供了一种水平定向钻进拉管方法，解决了在水平定向钻进拉管施工中因遇到流沙层而不能保证钻孔的稳定性的问题。其包括以下步骤：基坑开挖；导向钻进；扩孔；回拖拉管；在钻进的过程中不断地填充卵石、片石和粘土，并将外壁裹附有未凝固混凝土的支撑桶下放到钻孔中，且向支撑桶中吹热风，使形成的钻孔整体保持良好的稳定性。该方法仅就管道施工遇到流沙层保证钻孔稳定性方面进行了改进，未涉及管道密封性方面的考虑。

技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的不足，本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构。
7.本发明的第二目的是为了提供这种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构的施工方法。
8.为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
9.一方面，本发明提供一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，所述污水拖拉管结构包括穿越铺设于水源保护区下方的污水管，所述污水管外部套设有与其同轴的钢套管，所述钢套管和所述污水管的间隙内填充有浆料；所述污水管外壁上设置有多个导向滑轮，所述导向滑轮的滚动工作面可与所述钢套管内壁滚动配合；所述污水管顶部设置有多个限位套环，所述限位套环用于套装注浆管。
10.优选的，所述污水管外壁上沿其延伸方向套设有多个管箍，所述导向滑轮固定于所述管箍上，所述限位套环固定于所述管箍上。
11.进一步优选的，所述导向滑轮包括滑轮和支座，所述支座固定于所述管箍上，所述滑轮与所述支座转动连接。
12.优选的，所述污水管由多节直径为200-1200mm的pe管组成，多节pe管之间采用热熔方式连接。
13.优选的，所述钢套管由多节直径为300-1500mm的钢管组成，多节钢管之间采用焊接方式连接。
14.优选的，所述限位套环、导向滑轮和管箍均为钢材质。
15.优选的，所述限位套环内径大于所述注浆管外径。
16.优选的，所述浆料为粉煤灰砂浆。
17.进一步优选的，所述粉煤灰砂浆包括以下重量份的原料：水泥95份、粉煤灰150份、矿粉100份、中砂1400-1450份和水215份。
18.另一方面，本发明还提供一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构的施工方法，包括如下步骤：
19.步骤1：井室开挖，根据管道预定轨迹，在地面管道进出口处开挖工作井与接收井；
20.步骤2：导向钻进，根据设定的钻进路径和定位仪的指示，利用钻机及钻杆驱动导向钻头由工作井向接收井运动，并在工作井与接收井之间钻出导向孔；
21.步骤3：扩孔，利用钻机及钻杆驱动扩孔器沿导向孔往返运动，直至钻孔直径扩大为管径的1.4-1.6倍；
22.步骤4：回拖钢套管，当扩孔器返回至接收井时，将钢套管的管头密封并移至接收井中，启动拉管机开始回拉管道，直至管头被回拉至工作井中；
23.步骤5：回拖污水管，在污水管上安装好管箍、导向滑轮、限位套环、注浆管，之后将污水管和注浆管的管头密封并移至接收井处钢套管中，启动拉管机开始回拉污水管和注浆管，直至污水管和注浆管的管头被回拉至工作井处钢套管末端；
24.步骤6：注浆，通过注浆管将浆料输送至管道最低点，浆料从管道最低点向两侧溢流，直至注满整个管道，注浆完毕后拔出注浆管。
25.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
26.1、本发明采用双管结构，在污水管外设置钢套管并在两管道间进行注浆，确保污水不渗漏，保护了水源保护区水质安全，管道密封性高，即使管道存在一定损伤也不会存在管内污水渗漏的风险。
27.2、本发明在污水管上安装导向滑轮，导向滑轮的工作面与钢套管内壁滚动配合，这样可有效减轻了拖拉时污水管与钢套管间的磨损，便于施工。
28.3、本发明中钢套管、限位套环、导向滑轮和管箍均为钢材质，与注浆浆料之间结合形成了稳定的支撑结构，牢固性及稳定性高。
29.4、本发明的施工方法步骤简单，在扩孔后仅需要回拖两次管道和拔出注浆管，即可完成整个施工过程。
30.5、本发明在采用粉煤灰砂浆作为浆料使用，其具有流动性好，易于浇灌，干缩性小，水化热低等优点。
附图说明
31.图1为本发明污水拖拉管结构的横断面示意图。
32.图2为本发明污水拖拉管结构的纵断面示意图。
33.图3为本发明污水拖拉管结构的施工过程示意图。
34.图中：1-钢套管；2-污水管；3-管箍；4-导向滑轮；41-滑轮；42-支座；5-限位套环；6-注浆管；7-浆料；8-拉管机；9-牵引绳。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。但并不作为对本发明限制的依据。
36.本发明提供一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，污水拖拉管结构包括污水管2、钢套管1、导向滑轮4、限位套环5和浆料7。
37.其中，污水管2穿越铺设于水源保护区下方，钢套管1套装于污水管2外部并与其同轴布置，钢套管1和污水管2的间隙内填充有浆料7，污水管2外壁上设置有多个导向滑轮4，导向滑轮4的滚动工作面可与钢套管1内壁滚动配合；污水管2顶部设置有多个限位套环5，限位套环5用于套装注浆管6，注浆导管从限位套环5内穿过，注浆管6用于向钢套管1和污水管2的间隙内填充浆料7。
38.本实施例中，在污水管2外壁上沿其延伸方向套设有多个管箍3，管箍3沿污水管2每2m布置一个；导向滑轮4固定于管箍3上，限位套环5固定于管箍3上；其中，限位套环5、导向滑轮4和管箍3均为钢材质。
39.具体的，每个管箍3上焊接有四个导向滑轮4及一个限位套环5，两个导向滑轮4位于上半部，与竖直方向之间的偏移角度均为45
°
，剩余两个导向滑轮4位于下半部，与竖直方向之间的偏移角度均为27
°
。导向滑轮4包括滑轮41和支座42，支座42固定于管箍3上，滑轮41与支座42转动连接。
40.具体的，污水管2由多节直径为200-1200mm的pe管组成，多节pe管之间采用热熔方式连接。钢套管1由多节直径为300-1500mm的钢管组成，多节钢管之间采用焊接方式连接。限位套环5采用直径为6mm钢筋弯制成直径为50mm的钢环，注浆导管采用直径为40mm钢管，限位套环5内径大于注浆管6外径，这样便于注浆管6进行布置以及拆除。
41.具体的，浆料7为粉煤灰砂浆，粉煤灰砂浆包括以下原料：c水泥42.5:95kg，fa粉煤灰(2级):150kg，kf矿粉(95级):100kg，中砂:1400-1450kg，水215kg。粉煤灰砂浆通过注浆导管填筑至钢套管1与pe管之间。
42.本实施例还提供一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构的施工方法，包括如下步骤：
43.步骤1：井室开挖，根据管道预定轨迹，在地面管道进出口处开挖工作井与接收井；
44.步骤2：导向钻进，根据设定的钻进路径和定位仪的指示，利用钻机及钻杆驱动导向钻头由工作井向接收井运动，并在工作井与接收井之间钻出导向孔；
45.步骤3：扩孔，利用钻机及钻杆驱动扩孔器沿导向孔往返运动，直至钻孔直径扩大为管径的1.4-1.6倍；
46.步骤4：回拖钢套管1，当扩孔器返回至接收井时，将钢套管1的管头密封并移至接收井中，启动拉管机8开始回拉管道，直至管头被回拉至工作井中；
47.步骤5：回拖污水管2，在污水管2上安装好管箍3、导向滑轮4、限位套环5、注浆管6，之后将污水管2和注浆管6的管头密封并移至接收井处钢套管1中，启动拉管机8开始回拉污水管2和注浆管6，直至污水管2和注浆管6的管头被回拉至工作井处钢套管1末端；
48.步骤6：注浆，通过注浆管6将浆料7输送至管道最低点，浆料7从管道最低点向两侧溢流，直至注满整个管道，注浆完毕后拔出注浆管6。
49.其中，拉管机8在回拖钢套管1和污水管2时，采用牵引绳9进行拖拽。
50.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述污水拖拉管结构包括穿越铺设于水源保护区下方的污水管(2)，所述污水管(2)外部套设有与其同轴的钢套管(1)，所述钢套管(1)和所述污水管(2)之间的间隙内填充有浆料(7)；所述污水管(2)外壁上设置有多个导向滑轮(4)，所述导向滑轮(4)的滚动工作面可与所述钢套管(1)内壁滚动配合；所述污水管(2)顶部设置有多个限位套环(5)，所述限位套环(5)用于套装注浆管(6)。2.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述污水管(2)外壁上沿其延伸方向套设有多个管箍(3)，所述导向滑轮(4)固定于所述管箍(3)上，所述限位套环(5)固定于所述管箍(3)上。3.根据权利要求2所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述导向滑轮(4)包括滑轮(41)和支座(42)，所述支座(42)固定于所述管箍(3)上，所述滑轮(41)与所述支座(42)转动连接。4.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述污水管(2)由多节直径为200-1200mm的pe管组成，多节pe管之间采用热熔方式连接。5.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述钢套管(1)由多节直径为300-1500mm的钢管组成，多节钢管之间采用焊接方式连接。6.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述限位套环(5)内径大于所述注浆管(6)外径。7.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述浆料(7)为粉煤灰砂浆。8.根据权利要求7所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述粉煤灰砂浆包括以下重量份的原料：水泥95份、粉煤灰150份、矿粉100份、中砂1400-1450份和水215份。9.根据权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构，其特征在于，所述限位套环(5)、导向滑轮(4)和管箍(3)均为钢材质。10.一种如权利要求1所述的用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：井室开挖，根据管道预定轨迹，在地面管道进出口处开挖工作井与接收井；步骤2：导向钻进，根据设定的钻进路径和定位仪的指示，利用钻机及钻杆驱动导向钻头由工作井向接收井运动，并在工作井与接收井之间钻出导向孔；步骤3：扩孔，利用钻机及钻杆驱动扩孔器沿导向孔往返运动，直至钻孔直径扩大为管径的1.4-1.6倍；步骤4：回拖钢套管(1)，当扩孔器返回至接收井时，将钢套管(1)的管头密封并移至接收井中，启动拉管机(8)开始回拉管道，直至管头被回拉至工作井中；步骤5：回拖污水管(2)，在污水管(2)上安装好管箍(3)、导向滑轮(4)、限位套环(5)、注浆管(6)，之后将污水管(2)和注浆管(6)的管头密封并移至接收井处钢套管(1)中，启动拉管机(8)开始回拉污水管(2)和注浆管(6)，直至污水管(2)和注浆管(6)的管头被回拉至工作井处钢套管(1)末端；步骤6：注浆，通过注浆管(6)将浆料(7)输送至管道最低点，浆料(7)从管道最低点向两侧溢流，直至注满整个管道，注浆完毕后拔出注浆管(6)。

技术总结

本发明公开一种用于穿越水源保护区的污水拖拉管结构及施工方法，所述污水拖拉管结构包括穿越铺设于水源保护区下方的污水管，所述污水管外部套设有与其同轴的钢套管，所述钢套管和所述污水管的间隙内填充有浆料；所述污水管外壁上设置有多个导向滑轮，所述导向滑轮的滚动工作面可与所述钢套管内壁滚动配合；所述污水管顶部设置有多个限位套环，所述限位套环用于套装注浆管。本发明采用双管结构，在污水管外设置钢套管并在两管道间进行注浆，确保污水不渗漏，保护了水源保护区水质安全，管道密封性高，即使管道存在一定损伤也不会存在管内污水渗漏的风险。污水渗漏的风险。污水渗漏的风险。