一种用于在一根套管内穿设多根芯管的滑动支架

摘要

本发明公开了一种用于在一根套管内穿设多根芯管的滑动支架，是一种用于在一大管径套管内同时穿设依管径由大至小的第一芯管、第二芯管及第三芯管的至少三根芯管的滑动支架，包括两平行设置的圆型基板，圆型基板上至少开设有分别用于贯穿第一芯管、第二芯管及第三芯管的第一通孔、第二通孔及第三通孔；圆型基板上环绕各通孔分别固定设置有用于固定各芯管的芯管抱箍；圆型基板外圆周面上通过一框架抱箍固定设置至少二滚轮。本发明的滑动支架由于采用圆型框架结构，提高了滑动支架的抗倾覆能力，同时为扩大同一套管内各芯管间距提供了空间条件，并能有效控制多根芯管的联合重心，具有广泛的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及管道敷设领域，尤其涉及一种用于在一根大管径钢套管内同时穿设多根较小管径的芯管的滑动支架。

背景技术

在地下管道敷设领域的钢管道敷设工程中，一般采用顶管工艺实现钢管道对铁路、公路、各等级河道的穿越。现有技术中顶管工艺的主要步骤是：

首先，确定穿越管位，探明穿越方向上的障碍物(包括地下建筑物、重要市政设施等)和穿越工程范围内的地质情况；

其次，在穿越的两端，分别开挖顶管坑和接受坑；

然后，在顶管坑内，顶套管至接受坑；顶管作业包括：在套管中安装预制的芯管滑动支架，将芯管固定在滑动支架上，芯管逐节焊接、超声波无损探伤、X光拍片检验、焊口防腐，逐节连同滑动支架一起被推入套管深处，直至接受坑；最终实现从顶管坑至接受坑的地下钢管道穿越。

在以往采用顶管工艺时，多数情况是一根钢套管内穿越一根钢芯管，由圆钢滚轮、扁钢抱箍、橡胶垫圈板及若干固定辅助件组成滑动支架，直接固定在钢芯管上，定位并运送芯管。这种滑动支架制作、安装简便，操作稳妥、可靠。

在某些情况下，当需要在一根钢套管内同时穿越二根或三根钢芯管时，采用角钢、槽钢制作固定支架，圆钢滚轮作为滑动构件。这种固定支架按照横平竖直构件的传统思维模式制造，结构复杂，使固定在其中的两根芯管呈水平排列布置，各芯管的间距很小，难以满足安装、焊接、探伤、拍片、防腐的要求。当两根钢芯管的管径、壁厚不同，在共同滑动支架上应作为同一钢结构件，横平竖直的传统布置模式使其总的联合重心往往偏离钢套管的垂直中心线，同时也很可能位于钢套管的水平中心线以上，使两根芯管连同滑动支架失稳，极易在穿越过程中发生倾覆，难以顺利穿越。

为解决共同钢构件在套管中易倾覆、两芯管间距小等技术问题，现有技术中也采取了一些辅助的技术手段，如限位、配重、牵引等。但上述技术手段在实施时计算复杂，施工工序多，可靠性差。因此，有必要设计一种抗倾覆性好、套管内各芯管间距较大且结构简单，特别是施工便利的滑动支架。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于在大管径套管内穿设多芯管、抗倾覆性好、套管内各芯管间距较大、施工便利的滑动支架。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于在一根套管内穿设多根芯管的滑动支架，是一种用于在一大管径套管内同时穿设依管径由大至小的第一芯管、第二芯管及第三芯管的至少三根芯管的滑动支架，包括两平行设置的圆型基板，所述圆型基板上至少开设有分别用于贯穿所述第一芯管、所述第二芯管及所述第三芯管的第一通孔、第二通孔及第三通孔；所述圆型基板上环绕各所述通孔分别固定设置有用于固定所述各芯管的芯管抱箍；所述圆型基板外圆周面上通过一框架抱箍固定设置至少二滚轮。

较佳地，所述第一通孔、所述第二通孔分别位于所述圆型基板的垂直中心线两侧及所述圆型基板的水平中心线下侧，所述第三通孔与所述第二通孔位于所述圆型基板的垂直中心线同一侧并位于所述圆型基板的水平中心线上侧。

较佳地，所述框架抱箍与所述芯管抱箍结构相同，为至少两半体，分别包括设置在内侧的橡胶垫板圈、设置在外侧的圆弧型扁钢及用于锁合两所述半体的紧固件。尤佳地，所述圆型基板在其两侧各设置一组所述芯管抱箍。

较佳地，所述芯管抱箍在内置所述芯管并锁合后通过圆弧型钢板与所述圆型基板焊接固定。

较佳地，二所述滚轮分别设置在所述套管的重心线两侧及所述套管的水平线下侧。尤佳地，二所述滚轮与所述套管的重心线夹角为大致30℃。

本发明的滑动支架将总框架设计成圆管型，提高了滑动支架的抗倾覆能力，克服了现有技术中矩形滑动支架在长距离穿越施工过程中容易在套管内发生径向翻倒的难题，同时为扩大设置在同一套管内各芯管的间距提供了空间条件，使各芯管的间距不受其水平之间相对位置的限制而容易拉大，多根芯管的联合重心也能方便控制，从而可以成功地实现芯管的安装、焊接、探伤、拍片、防腐、推进等操作。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一具体实施例使用状态的横截面结构示意图；

图2是图1中沿A-A剖视结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示为本发明一具体实施例的使用状态结构示意图。本发明的滑动支架，是一种用于在一大管径套管1内同时穿设三根芯管的滑动支架，三根芯管依管径由大至小分别为第一芯管3、第二芯管4及第三芯管5。

滑动支架包括两平行设置的基板8，基板8为圆型钢板，直径小于套管1内径。两基板8的间距根据经验数据决定，一般地主要取决于芯管管径的大小。

基板8上开设有三个通孔，对应地是分别用于贯穿第一芯管3、第二芯管4及第三芯管5的第一通孔81、第二通孔82及第三通孔83。

本发明的关键在于上述三通孔在基板8上的位置布置。其中，第一通孔81、第二通孔82分别位于基板8的垂直中心线84两侧并位于基板8的水平中心线85下侧，第三通孔83与第二通孔82位于垂直中心线84的同一侧并位于水平中心线85上侧。

基板8上环绕各通孔81、82、83固定设置有分别用于固定各芯管3、4、5的芯管抱箍，对应地是芯管抱箍811、芯管抱箍821、芯管抱箍831。各芯管抱箍的结构相同，区别仅在于尺寸，其结构均为配制的两半体。图2中仅示出了芯管抱箍811的结构，两半体分别包括设置在内侧位置的、起柔性垫作用的橡胶垫板圈8111以及设置在外侧位置的刚性的圆弧型扁钢8112；芯管抱箍811在内置第一芯管3并锁合后通过圆弧型钢板8113与基板8焊接固定，并通过紧固件8114锁合两半体，使第一芯管3与基板8相对固定。本实施例中，基板8在其两侧各设置一组芯管抱箍，即设置有两组芯管抱箍811，以提供更好的固定条件。

通过上述结构，第一芯管3、第二芯管4及第三芯管5分别通过两组芯管抱箍811、芯管抱箍821、芯管抱箍831与基板8固定连接。

基板8外圆周面上还通过一框架抱箍2固定设置二滚轮7。在确保滚轮7安装空间的前提下，尽可能地扩大基板8的直径。框架抱箍2与芯管抱箍811的结构基本相同，所不同之处仅在于由于尺寸较大而分为三个半体，因此不再另做图示。框架抱箍2的三半体分别包括设置在内侧位置的、起柔性垫作用的橡胶垫板圈21以及设置在外侧位置的刚性的圆弧型扁钢22；并通过三个紧固件23锁合三个半体，使两基板8与两滚轮7固定连接。滚轮7通过滚轮销10与框架抱箍2固定连接为现有技术，本文不再详述。

为提高整体的稳定性，本发明中二滚轮7的位置设置为在套管1的重心线84两侧及套管1的水平线85下侧。

以下结合具体数据，说明上述实施例的具体结构及有益效果。

再参见图1、图2，设定套管1的重心坐标为(0.0，0.0)，其长度为180米，框架抱箍2的重心坐标同样为(0.0，0.0)，其长度为200米。第一芯管3为长度180米、管径最大的D554X12氧气钢芯管，首先在基板8上确定第一芯管3的重心坐标，使其外径尽可能地靠近基板8的垂直中心线84一侧并位于基板8的水平中心线85下侧，选取其重心坐标为(-312.9，-180.1)。

其后，确定第二芯管4的重心坐标，第二芯管4为长度180米、管径小于第一芯管3的D420X10氮气钢芯管，使其外径尽可能地靠近基板8的垂直中心线84另一侧以拉开其与第一芯管3的间距，并位于基板8的水平中心线85下侧，选取其重心坐标为(423.5，-111.1)，使第二芯管4与第一芯管3的联合重心坐标低于基板8的水平中心线85。由于第一芯管3的管径大于第二芯管4，两者的联合重心的坐标偏于基板8的垂直中心线84靠近第一芯管3一侧。

然后，确定第三芯管5的重心坐标，第三芯管5为长度180米、管径小于第二芯管4的D108X8氩气钢芯管，选取其重心坐标为(175.6，401.2)。由于第一芯管3与第二芯管4的联合重心的坐标偏于基板8的垂直中心线84靠近第一芯管3一侧，因此将第三芯管5的重心坐标设置在基板8的垂直中心线84靠近第二芯管4一侧，以使三者的联合重心6落在基板8的垂直中心线84上。同时，使第三芯管5的重心位于基板8的水平中心线85上侧，其目的在于尽可能地拉大第三芯管5与第一、第二芯管的间距。虽然这样会提高三者联合重心6的高度，但由于第三芯管5是三个芯管中管径最小的，因此三者的联合重心的高度还是控制在基板8的水平中心线85下侧。

通过上述三根芯管在基板8上的布局设计，在尽可能拉开三者间距的前提下，使三者的联合重心6被有效地控制在基板8的水平中心线85下侧、垂直中心线84上，而该位置是最有利于三者联合体的抗倾覆性的。

通过上述布局设计，三根芯管之间的净距均大于250毫米，可以满足钢芯管的安装等间距要求。三根芯管的联合重心6的坐标为(0，-78.0)，即位于套管1与框架抱箍2相重合的垂直中心线84上、水平中心线85的下方，使整个系统足够稳定。

进一步地，三芯管及基板联合体在与框架抱箍2固定连接后，需要在框架抱箍2上设定滚轮7的位置。为提高稳定性，两滚轮7分设在基板8的垂直中心线84的两侧、基板8的水平中心线85下侧。尤佳地，二滚轮7与套管1的重心线84的夹角为30℃。

根据芯管的数量及基板的自重，滚轮7的数量并不局限于2个，可以设置更多的滚轮。

本发明构思的实施也不局限于一根套管穿设三根芯管的实施例。根据工程需要，本领域的技术人员可以容易地结合现有技术的计算将本发明的构思应用在一根套管穿设四根或五根芯管的实施例中。因此，芯管的数量并不限制本发明的保护范围。

本发明的滑动支架构件简单，材料常用，加工、安装方便，造价便宜，每间隔若干米一组，可以满足多个芯管在安装、推进、运行时的强度、刚度要求，在推行中不容易翻倒，特别适用于一次性联合长距离的穿越。

本发明的滑动支架由于将总框架设计成圆管型，提高了滑动支架的抗倾覆能力，克服了滑动支架在长距离穿越施工过程中、容易在套管内发生径向翻倒的难题。同时为扩大同一套管内各芯管间距提供了空间条件，使各芯管的间距不受其水平之间相对位置的限制，因此容易拉大，多根芯管的联合重心也能方便控制，从而可以成功地解决芯管的安装、焊接、探伤、拍片、防腐、推进。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。