一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，包含支撑部和钢索安装部；支撑部包含两根桩基础和一条固定于两根桩基础之上的条形钢承台；钢索安装部由两个相同的钢索推进装置和一台高压水泵组成；钢索推进装置自上而下由基座和高压水射流转向模块组成，基座和高压水射流转向模块由机械旋转机连接；高压水射流转向模块含有两组孔径不等的喷嘴承压软管位于空心铝管当中，钢索位于两根空心铝管之间。本发明专利技术告别了采用明挖法保护地下高危管线的方式，增加了施工安全性，对地下高危管线周围土体的扰动小，对于深埋地下高危管线，无需大量开挖土方，经济性高，解决了盾构、顶管等穿越深埋地下高危管线情况下对管线进行保护的难题。行保护的难题。行保护的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置及施工方法


[0001]本专利技术涉及地下空间高危管线保护领域，具体涉及一种利用高压水射流保护深埋管线的装备，同时，本专利技术还涉及了一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置的施工方法。

技术介绍

[0002]21世纪，地下空间迅猛发展，地下空间的施工环境日益复杂，盾构、顶管等穿越地下高危管线的情况也日益增多。在盾构、顶管等穿越地下高危管线时，由于掘进、顶进造成的土体沉降会导致地下高危管线局部挠度增加，从而导致局部应力集中，使管道发生破损，管道内流体泄露，引发土体污染、爆炸等灾难。
[0003]在盾构、顶管等穿越浅埋地下高危管线时，常常采用明挖法挖掘管线上层覆土并利用绳索吊住管线，给管线提供支撑力，防止管线产生局部挠度和应力集中。但是明挖法挖掘管线上层覆土时，常常会由于挖掘机、铲子等粗犷的挖掘方式导致管线出现碎裂、破损，从而出现管线爆炸、人员伤亡等危害，安全隐患较大。在盾构、顶管等穿越深埋地下高危管线时，不但可能会发生管线碎裂、破损等情况，而且由于管线埋深大，采用明挖法需要开挖的土方量过大，经济性差。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置及施工方法，该设备利用不同孔径的高压水射流喷嘴和磁吸式的钢索，将钢索从地面绕过地下高危管线回到地面，完成了对地下深埋管线的保护施工。本专利技术的一种利用高压水射流保护深埋管线的装备的施工方法告别了采用明挖法保护地下高危管线的方式，增加了施工安全性，对地下高危管线周围土体的扰动小，对于深埋地下高危管线，无需大量开挖土方，经济性高，解决了盾构、顶管等穿越深埋地下高危管线情况下对管线的保护的难题。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术采取的一种技术方案如下：
[0006]一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，包含支撑部和钢索安装部；所述支撑部包含两根桩基和一条固定于两根所述桩基之上的条形钢承台；所述钢索安装部由两个相同的钢索推进装置和一台高压水泵组成，所述高压水泵连有四条承压软管，所述钢索推进装置自上而下由基座和高压水射流转向模块组成，所述基座和所述高压水射流转向模块由机械旋转机连接；所述基座和所述高压水射流转向模块内部被一根所述承压软管和一根钢索贯穿；所述钢索下部连接有一个与钢索直径相同的圆柱形磁铁；
[0007]所述高压水射流转向模块的外侧面设置转向喷嘴一，内侧面设置转向喷嘴二，转向喷嘴一孔径小于转向喷嘴二的孔径；所述转向喷嘴一和所述转向喷嘴二内接阀门一；所述阀门一控制所述承压软管的中的高压水流向所述转向喷嘴一和所述转向喷嘴二；所述高压水射流转向模块底部接有一个竖向喷嘴，竖向喷嘴上接阀门二；阀门二控制所述承压软管的中的高压水流向所述竖向喷嘴。
[0008]优选的，所述钢承台的位于两根所述桩基之间的部分，距离两根桩基0.3米处分别开挖一个小孔，小孔的直径比所述钢索的直径大1毫米；
[0009]优选的，所述基座由两个纵截面为长方形的完全相同的空心铝管一组成，所述空心铝管一纵截面的短边所在的两个平面分别焊接有两块平板形的肋条，所述两个空心铝管一由前后分别两块所述肋条连接；两个所述空心铝管一的下端的四条长边各向下外伸半块椭圆形铝板一，所述椭圆形铝板一的厚度与所述空心铝管一的厚度相等，所述椭圆形铝板一的短边与所述空心铝管一纵截面的长边重合，所述椭圆形铝板一的长边与短边之比等于1.5，在所述椭圆形铝板一的长边上距离圆心1/2短边长度的位置开有一小孔。
[0010]优选的，所述高压水射流转向模块由两个纵截面为长方形的完全相同的空心铝管二组成，所述空心铝管二纵截面的短边所在的两个平面分别焊接有两块所述肋条，所述空心铝管二的厚度与所述空心铝管一的厚度相等；所述空心铝管二的纵截面的长边与所述空心铝管一的纵截面的长边长度相等，短边比所述空心铝管一的纵截面的短边大一倍所述空心铝管一厚度；两个所述空心铝管二的上端的四条长边各向上外伸半块椭圆形铝板二；所述椭圆形铝板二的尺寸、开孔位置均与所述椭圆形铝板一相同；两个所述空心铝管二的纵截面短边所在的四个面上分别开有四个孔，在同一个面上的八个孔内设置孔径较小的转向喷嘴一，在另一个面上的八个孔内设置孔径较大的转向喷嘴二。
[0011]优选的，所述空心铝管二靠近钢索侧的内壁上安装有一块磁吸固定装置；所述磁吸固定装置通电后可产生磁性，所述钢索贯穿于两个所述空心铝管一和两个所述空心铝管二中间；所述钢索底部与所述空心铝管二齐平。
[0012]优选的，所述转向喷嘴一和所述转向喷嘴二的喷射方向与所述肋条的夹角都为60
°
；所述竖向喷嘴倾向另一根空心铝管二，与水平面的夹角为60
°
。
[0013]一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置的施工方法，包括以下步骤：
[0014]1)确定管线信息：探测地下高危管线的埋深和水平位置并做标记，同时寻找资料，确定地下高危管线的直径；
[0015]2)设立基础：在待保护的地下高危管线的两侧各设立一根桩基，两根桩基的连线与地下高危管线走向方向垂直；两根桩基露出地面的长度均为1米；钢承台距离地下高危管线的外壁的水平距离大于0.5米；
[0016]3)架设承台：在两根桩基上端固定钢承台，钢承台相对于两根所述桩基对称布置，且钢承台的外伸距离为0.3米；
[0017]4)安装钢索：打开磁吸固定装置将两根钢索的磁铁端分别通过两侧的基座和高压水射流转向模块内部，吸附于两个钢索推进装置的底端；
[0018]5)下挖距离标记：在距离基座顶部向上一个开挖深度长度的钢索位置上进行标记，其中，开挖深度＝地下高危管线埋深+地下高危管线直径+0.1米；
[0019]6)预开挖：在两个钢承台上的小孔正下方人工开挖定位孔一和定位孔二，定位孔一和定位孔二的尺寸与钢索推进装置的尺寸相同；
[0020]7)竖向开挖：将两个钢索推进装置放入定位孔一和定位孔二中，放置时，转向喷嘴二正对地下高危管线；控制阀门一关闭，阀门二打开，打开高压水泵，此时竖向喷嘴开始喷射水射流，带动钢索推进装置向下挖进；同时在定位孔一和定位孔二内注入泥浆，使孔壁不坍塌；在钢索推进装置向下挖进的同时观察钢索上的标记位置，当标记位置到达定位孔口，
关闭高压水泵，停止竖向开挖；
[0021]8)转向开挖；控制阀门二关闭，阀门一打开，打开高压水泵，同时打开机械旋转机，此时转向喷嘴一和转向喷嘴二开始喷射高压水射流，由于转向喷嘴一的孔径小于转向喷嘴二的孔径，两个高压水射流转向模块绕着各自的机械旋转机朝向地下高危管线侧旋转，待机械旋转机的旋转角度达到目标值时，关闭高压水泵；
[0022]9)连接钢索；关闭磁吸固定装置，两根钢索下端的磁铁吸附在一起，将钢索从定位孔一中缓慢向上拉，直至将两个磁铁拉出定位孔一，将两个磁铁分开；
[0023]10)回收设备；操作机械旋转机反向旋转，将两个高压水射流转向模块转回原位，向上拉承压软管，将两个钢索推进装置从钢索中抽出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在于：包含支撑部(1)和钢索安装部(2)；所述支撑部(1)包含两根桩基(3)和一条固定于两根所述桩基之上的条形钢承台(4)；所述钢索安装部(2)由两个相同的钢索推进装置(5)和一台高压水泵(6)组成，所述高压水泵(6)连有四条承压软管(7)，所述钢索推进装置(5)自上而下由基座(8)和高压水射流转向模块(9)组成，所述基座(8)和所述高压水射流转向模块(9)由机械旋转机(10)连接；所述基座(8)和所述高压水射流转向模块(9)内部被一根所述承压软管(7)和一根钢索(11)贯穿；所述钢索(11)下部连接有一个与钢索(11)直径相同的圆柱形磁铁(22)；所述高压水射流转向模块(9)的外侧面设置转向喷嘴一(17)，内侧面设置转向喷嘴二(18)，转向喷嘴一(17)孔径小于转向喷嘴二(18)的孔径；所述转向喷嘴一(17)和所述转向喷嘴二(18)内接阀门一(19)；所述阀门一(19)控制所述承压软管的中的高压水流向所述转向喷嘴一(17)和所述转向喷嘴二(18)；所述高压水射流转向模块(9)底部接有一个竖向喷嘴(20)，竖向喷嘴(20)上接阀门二(21)；阀门二(21)控制所述承压软管(7)的中的高压水流向所述竖向喷嘴(20)。2.根据权利要求1所述的一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在于：所述钢承台(4)的位于两根所述桩基(3)之间的部分，距离两根桩基(3)0.3米处分别开挖一个小孔，小孔的直径比所述钢索(11)的直径大1毫米。3.根据权利要求1所述的一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在于：所述基座(8)由两个纵截面为长方形的完全相同的空心铝管一(12)组成，所述空心铝管一(12)纵截面的短边所在的两个平面分别焊接有两块平板形的肋条(13)，所述两个空心铝管一(12)由前后分别两块所述肋条(13)连接；两个所述空心铝管一(12)的下端的四条长边各向下外伸半块椭圆形铝板一(14)，所述椭圆形铝板一(14)的厚度与所述空心铝管一(12)的厚度相等，所述椭圆形铝板一(14)的短边与所述空心铝管一(12)纵截面的长边重合，所述椭圆形铝板一(14)的长边与短边之比等于1.5，在所述椭圆形铝板一(14)的长边上距离圆心1/2短边长度的位置开有一小孔。4.根据权利要求3所述的一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在于：所述高压水射流转向模块(9)由两个纵截面为长方形的完全相同的空心铝管二(15)组成，所述空心铝管二(15)纵截面的短边所在的两个平面分别焊接有两块所述肋条(13)，所述空心铝管二(15)的厚度与所述空心铝管一(12)的厚度相等；所述空心铝管二(15)的纵截面的长边与所述空心铝管一(12)的纵截面的长边长度相等，短边比所述空心铝管一(12)的纵截面的短边大一倍所述空心铝管一(12)厚度；两个所述空心铝管二(15)的上端的四条长边各向上外伸半块椭圆形铝板二(16)；所述椭圆形铝板二(16)的尺寸、开孔位置均与所述椭圆形铝板一(14)相同；两个所述空心铝管二(15)的纵截面短边所在的四个面上分别开有四个孔，在同一个面上的八个孔内设置孔径较小的转向喷嘴一(17)，在另一个面上的八个孔内设置孔径较大的转向喷嘴二(18)。5.根据权利要求4所述的一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在于：所述空心铝管二(15)靠近钢索侧的内壁上安装有一块磁吸固定装置(23)；所述磁吸固定装置(23)通电后可产生磁性，所述钢索(11)贯穿于两个所述空心铝管一(12)和两个所述空心铝管二(15)中间；所述钢索(11)底部与所述空心铝管二(15)齐平。6.根据权利要求1所述的一种利用高压水射流和钢索的深埋管线保护装置，其特征在
于：所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，林恩，文佳，段李浩，韩永祯，杨琦，蔡鑫涛，张鑫磊，王志华，高洪梅，申志福，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：