專利名稱：一種頂管陰極保護埋設(shè)裝置及其埋設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬管道陰極保護和頂管施工領(lǐng)域，具體涉及一種在頂管施工時，金 屬管道陰極保護裝置的埋設(shè)裝置及其埋設(shè)方法。
背景技術(shù)：
頂管施工技術(shù)是一種較好保護環(huán)境的敷設(shè)地下管線的非開挖技術(shù)。它在不擾動或 輕微擾動管外土層結(jié)構(gòu)的條件下，借助于主頂油泵等頂進設(shè)備的推力，將工具管或掘進機 從工作井穿過沿線土層進入接收井。因此，頂管管道一般敷設(shè)較深，地面以下5m 20m，有 的往往穿越江河湖海，而這些管道一般又比較重要，使用壽命要求長，要求對這些金屬管道 進行陰極保護。陰極保護是使金屬表面成為電化學(xué)電池的陰極而達(dá)到其腐蝕速率較少的一項技 術(shù)。主要有犧牲陽極陰極和強制電流兩種模式。犧牲陽極陰極保護系統(tǒng)是使電位較負(fù)的金 屬通過電纜和被保護管道相連，并同置于土壤當(dāng)中，形成腐蝕電池，通過土壤向電位較正的 被保護管線提供陰極電流，并使其陰極化，實現(xiàn)陰極保護，在這一過程中陽極材料不斷被氧 化消耗，這就是犧牲陽極。外加電流陰極保護系統(tǒng)是直流電源的負(fù)極用電纜與被保護管線 接通，正極與輔助陽極接通，輔助陽極與它周圍的土壤接觸，便形成一個回路。直流電源向 被保護的管道輸送陰極電流，使之陰極化并達(dá)到一定的保護電位，從而達(dá)到陰極保護的目 的。無論是犧牲陽極或外加電流陰極保護系統(tǒng)，均需實現(xiàn)電纜和被保護管道的連接， 而且在犧牲陽極系統(tǒng)中，陽極塊還需定期更換，以提供持續(xù)的陰極保護電流。在開挖埋管 中，電纜一般在開槽時與管道的外壁焊接并埋設(shè)陽極塊，施工較為方便。而頂管施工時，管 道敷設(shè)較深，通過在地表開挖，在管道外側(cè)連接電纜往往較為困難，投資很高，在穿越江河 和海灣時，甚至是完全不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種頂管陰極保護埋設(shè)裝置，可解決頂管施工時，包括穿 越江河湖海時，金屬管道陰極保護裝置敷設(shè)和更換困難的問題。為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種頂管陰極保護埋設(shè)裝置，其特征在 于在被保護管道預(yù)留孔洞，孔洞內(nèi)安裝預(yù)留不銹鋼短管，預(yù)留短管內(nèi)再穿電纜不銹鋼套管， 該電纜不銹鋼套管從被保護管道內(nèi)部向管道外側(cè)垂直頂出，電纜設(shè)置在不銹鋼套管內(nèi)，電 纜的一端與陽極塊連接，電纜另一端與被保護管道內(nèi)壁連接。預(yù)留短管與被保護管路預(yù)留 孔洞之間螺紋連接，電纜不銹鋼套管之間也為螺紋連接。本發(fā)明的另一目的在于提供一種頂管陰極保護埋設(shè)方法，可解決頂管施工時，包 括穿越江河湖海時，金屬管道陰極保護裝置敷設(shè)和更換困難的問題。為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種頂管陰極保護埋設(shè)方法，其特征在 于在被保護管路預(yù)留孔洞，在被保護管道內(nèi)部采取垂直頂管法將陽極塊或電纜套管頂出被保護管道。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方法包括以下步驟:A、被保護管路預(yù)留孔洞，孔洞 內(nèi)裝有預(yù)留不銹鋼短管，管道外側(cè)用管堵封堵；B、被保護管道頂進完成后，鑿除預(yù)留短管管 堵；C、從被保護管道內(nèi)部向管道外側(cè)緩慢頂出電纜不銹鋼套管，頂至接近陽極塊埋設(shè)標(biāo)高 為止，套管分段頂出，采用螺紋連接，在頂至最后一段時在不銹鋼預(yù)留短管口嵌入碗形橡膠 止水圈，與電纜不銹鋼套管形成密封；D、將電纜從地面開挖的溝槽內(nèi)沿不銹鋼套管穿至被 保護管道內(nèi)，并在套管兩端填嵌環(huán)氧樹脂密封，最后兩端蓋上不銹鋼管堵防水。根據(jù)本發(fā) 明的另一實施例，該方法包括以下步驟:A、被保護管路預(yù)留孔洞，由于預(yù)留孔洞需頂出陽極 塊，要求尺寸相對較大，金屬管道預(yù)留孔洞周圍需進行補強?？锥磧?nèi)裝有不銹鋼預(yù)留短管， 管道外側(cè)用管堵封堵；B、被保護管道頂進完成后，鑿除預(yù)留短管管堵；C、陽極塊底部連接 電纜，電纜穿入電纜不銹鋼套管內(nèi)，陽極塊和電纜不銹鋼套管連成一體由被保護管道向外 頂出，然后在不銹鋼預(yù)留短管口嵌入橡膠止水圈，形成密封；D、在電纜套管下端填嵌環(huán)氧樹 脂密封，且需采用金屬管堵封堵。針對頂管管道敷設(shè)較深的特點，在金屬管道頂進前預(yù)先計算好電纜連接或陽極塊 的敷設(shè)位置，并在被保護管道上預(yù)留孔洞。頂管施工完成后，在被保護管道內(nèi)部采取垂直頂 管法將陽極塊或電纜套管頂出被保護管道，并做好密封和防腐措施。本發(fā)明是針對金屬管 道頂管時，無法埋設(shè)陽極塊和連接電纜而開發(fā)的，具有構(gòu)造簡單，施工方便，成本低廉的特 點?？筛玫鼐S護頂管金屬管道，延長其使用壽命。


圖1為被保護管路預(yù)留孔的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明一實施例的示意3為圖2中碗形防水橡膠圈的結(jié)構(gòu)示意4為被保護管道內(nèi)電纜敷設(shè)詳5為本發(fā)明另一實施例的示意圖
具體實施例方式下面根據(jù)本發(fā)明的附圖和具體實施例進行描述。圖1為被保護管路預(yù)留孔的結(jié)構(gòu)示意圖。頂管施工前，根據(jù)陰極保護裝置的設(shè)計， 在頂管金屬管道10上預(yù)留孔洞，孔洞的大小根據(jù)陽極塊或電纜套管的大小預(yù)留，孔洞內(nèi)設(shè) 有預(yù)留短管1，并填嵌環(huán)氧樹脂3密封，管道外側(cè)用管堵2封堵預(yù)留短管1。預(yù)留孔如圖1 所示。為不妨礙被保護管道頂進和管道的流體輸送功能，預(yù)留短管1突出管道內(nèi)外側(cè)均不 宜過大。若預(yù)留孔較大，還需在孔周進行補強。圖2為陸地頂管埋深方案。在該方案中，預(yù)留短管內(nèi)設(shè)有電纜不銹鋼套管，該電纜 不銹鋼套管從被保護管道內(nèi)部向管道外側(cè)伸出至陽極塊位置，電纜設(shè)置在不銹鋼套管內(nèi)， 電纜的一端與陽極塊連接，電纜另一端位于被保護管道內(nèi)，與管壁連接。預(yù)留短管與被保護 管路預(yù)留孔洞之間螺紋連接，電纜不銹鋼套管之間也為螺紋連接。被保護管道頂進完成后， 鑿除預(yù)留短管1的管堵2，并從被保護管道內(nèi)部向管道外側(cè)緩慢頂出電纜不銹鋼套管4，頂 至接近陽極塊埋設(shè)標(biāo)高為止。套管分段頂出，采用螺紋連接，在頂至最后一段時在不銹鋼短 管口嵌入碗形橡膠止水圈9，形成密封。將電纜5從地面開挖的溝槽內(nèi)沿不銹鋼套管4穿至被保護管道內(nèi)，并在套管兩端填嵌環(huán)氧樹脂7密封，最后兩端蓋上管堵6和8防水。圖3和 圖4示出了電纜敷設(shè)即圖2中A處和密封防水即圖2中B處的放大圖。電纜5與被保護管 道采用焊接14，并覆蓋環(huán)氧樹脂涂層13，涂層上再用自粘膠帶12粘貼，在膠帶12上再涂敷 水泥砂漿涂層15防腐。綜上所述，在陸地上頂管時，陽極塊可通過開挖埋設(shè)在較淺的地表 以下。通過電纜與被保護管線連接，陽極犧牲后，可再更換陽極塊，而不用開挖至被保護管 道。11為防腐層。圖5為頂管穿越江河或海灣時，陽極塊埋設(shè)方案。頂管穿越江河湖海時，地面無法 開挖埋設(shè)陽極塊，陽極塊16也需從被保護管道內(nèi)部往外頂出。因此，被保護管道頂進完成 后，鑿除預(yù)留短管管堵；陽極塊16底部連接電纜，電纜5穿入電纜不銹鋼套管4內(nèi)，陽極塊 16和電纜不銹鋼套管4連成一體由被保護管道10向外頂出，然后在電纜不銹鋼短管4 口 嵌入橡膠止水圈，形成密封；由于預(yù)留孔洞要求尺寸相對較大，需要對被保護管路預(yù)留孔洞 周圍預(yù)先進行補強16。且電纜套管亦需采用強度較大的管堵。陽極塊及電纜的布置如圖5 所示。陽極塊和電纜套管連成一體由被保護管道向外頂出，頂出完成后再完成密封和防腐 工作。預(yù)留孔和電纜與被保護管線的連接參照圖1和圖4。在該實施例中，陽極塊16的直 徑一般在80 150mm。綜上所述，本發(fā)明是針對金屬管道頂管時，無法埋設(shè)陽極塊和連接電纜而開發(fā)的， 具有構(gòu)造簡單，施工方便，成本低廉的特點?？筛玫鼐S護頂管金屬管道，延長其使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種頂管陰極保護埋設(shè)裝置，其特征在于在被保護管道預(yù)留孔洞，孔洞內(nèi)安裝預(yù)留 不銹鋼短管，預(yù)留短管內(nèi)再穿電纜不銹鋼套管，該電纜不銹鋼套管從被保護管道內(nèi)部向管 道外側(cè)垂直頂出，電纜設(shè)置在不銹鋼套管內(nèi)，電纜的一端與陽極塊連接，電纜另一端與被保 護管道內(nèi)壁連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂管陰極保護埋設(shè)裝置，其特征在于預(yù)留短管與被保護管路 預(yù)留孔洞之間螺紋連接，電纜不銹鋼套管之間也為螺紋連接。
3.一種頂管陰極保護埋設(shè)方法，其特征在于在被保護管路預(yù)留孔洞，在被保護管道內(nèi) 部采取垂直頂管法將陽極塊或電纜套管頂出被保護管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂管陰極保護埋設(shè)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 A、被保護管路預(yù)留孔洞，孔洞內(nèi)裝有預(yù)留不銹鋼短管，管道外側(cè)用管堵封堵；B、被保護管道 頂進完成后，鑿除預(yù)留短管管堵；C、從被保護管道內(nèi)部向管道外側(cè)緩慢頂出電纜不銹鋼套 管，頂至接近陽極塊埋設(shè)標(biāo)高為止，套管分段頂出，采用螺紋連接，在頂至最后一段時在不 銹鋼預(yù)留短管口嵌入碗形橡膠止水圈，與電纜不銹鋼套管形成密封；D、將電纜從地面開挖 的溝槽內(nèi)沿不銹鋼套管穿至被保護管道內(nèi)，并在套管兩端填嵌環(huán)氧樹脂密封，最后兩端蓋 上不銹鋼管堵防水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂管陰極保護埋設(shè)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 A、被保護管路預(yù)留孔洞，由于預(yù)留孔洞需頂出陽極塊，要求尺寸相對較大，金屬管道預(yù)留孔 洞周圍需進行補強，孔洞內(nèi)裝有不銹鋼預(yù)留短管，管道外側(cè)用管堵封堵；B、被保護管道頂進 完成后，鑿除預(yù)留短管管堵；C、陽極塊底部連接電纜，電纜穿入電纜不銹鋼套管內(nèi)，陽極塊 和電纜不銹鋼套管連成一體由被保護管道向外頂出，然后在不銹鋼預(yù)留短管口嵌入橡膠止 水圈，形成密封；D、在電纜套管下端填嵌環(huán)氧樹脂密封，且需采用金屬管堵封堵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頂管陰極保護埋設(shè)方法，其特征在于在被保護管路預(yù)留孔洞，從被保護管道內(nèi)部采取垂直頂管法將陽極塊或電纜套管頂出被保護管道。本發(fā)明可解決頂管施工時，包括穿越江河湖海時，金屬管道陰極保護裝置敷設(shè)和更換困難的問題。本發(fā)明是針對金屬管道頂管時，無法埋設(shè)陽極塊和連接電纜而開發(fā)的，具有構(gòu)造簡單，施工方便，成本低廉的特點?？筛玫鼐S護頂管金屬管道，延長其使用壽命。
文檔編號C23F13/02GK102072360SQ200910199310
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者樊華青, 許龍, 鄭國興, 鐘俊彬 申請人:上海市政工程設(shè)計研究總院