一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置
阅读说明：本技术 一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置 (A bury ground pipeline landslide protector for protection of pipeline weak link ) 是由 曹宇光 崔富凯 孙晓瑜 甄莹 王凯 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置,其主要包括：管道本体防护套筒、填充气囊、球头液压支腿、液压支腿、固定式底座、支撑板。本发明通过管道本体防护套筒与填充气囊对管道薄弱环节进行包覆与保护,增设硬质弹簧以缓冲滑坡流体对管道的冲击作用,埋设固定式底座以增强对管道的限位作用,避免其被滑坡冲击载荷破坏,巧妙设计液压支腿、滑槽、流槽等结构以增强滑坡流体的通过性,从而降低滑坡流体的冲击作用。本发明解决了现有滑坡防护措施体型笨重、施工效率低、难以进行针对性管道保护等问题。(The invention relates to a buried pipeline landslide protection device for protecting pipeline weak links, which mainly comprises: the pipeline body protection sleeve, the filling air bag, the bulb hydraulic support leg, the fixed base and the supporting plate. According to the invention, the pipeline weak link is coated and protected by the pipeline body protecting sleeve and the filling air bag, the hard spring is additionally arranged to buffer the impact action of landslide fluid on the pipeline, the fixed base is embedded to enhance the limiting action on the pipeline and avoid the pipeline from being damaged by landslide impact load, and the structures such as the hydraulic support legs, the sliding grooves and the flow grooves are ingeniously designed to enhance the trafficability of the landslide fluid, so that the impact action of the landslide fluid is reduced. The method solves the problems that the existing landslide protection measures are heavy in size, low in construction efficiency, difficult to perform targeted pipeline protection and the like.)
技术领域
本发明属于埋地管道保护工程领域，具体地，涉及一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置，针对滑坡地质灾害，对埋地管道的薄弱环节进行保护。
背景技术
我国地形地质条件复杂，随着我国油气输送管道建设里程的迅猛发展，长输油气管道不可避免地会穿越山地、丘陵等陡峻地形，因而易受多种地质灾害影响，其中滑坡是影响管道安全的常见地质灾害之一。近年来，因山体滑坡造成的油气管道断裂、损毁、泄漏现象屡见不鲜，甚至引发了火灾、燃爆等事故灾害。当管道上存在焊缝缺陷时，其失效的风险将进一步上升。现有的滑坡防护措施基本以墙体挡护为主，其体型笨重、施工效率低，难以进行针对性的管道保护，因而针对管道本体薄弱环节，研发设计应对滑坡地质灾害的埋地管道保护装置是十分必要的。
发明内容
为解决埋地管道薄弱环节受滑坡地质灾害易发生安全事故的问题，本发明提供一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置，该装置通过管道本体防护套筒与填充气囊对管道薄弱环节进行包覆与保护，增设硬质弹簧以缓冲滑坡流体对管道的冲击作用，埋设固定式底座以增强对管道的限位作用，避免其被滑坡冲击载荷破坏，巧妙设计液压支腿、滑槽、流槽等结构以增强滑坡流体的通过性，从而降低滑坡流体的冲击作用。本发明解决了现有滑坡防护措施体型笨重、施工效率低、难以进行针对性管道保护等问题。
为实现上述目的，本专利所采用技术方案如下：
一种埋地管道滑坡防护装置，包括：管道本体防护套筒、填充气囊、球头液压支腿、液压支腿、固定式底座、支撑板；管道本体防护套筒由第一套筒与第二套筒拼接而成，第一套筒与第二套筒内设置填充气囊，当第一套筒与第二套筒在受保护管道外侧拼接完成后，向填充气囊内充入气体可使填充气囊抱紧受保护管道；第一套筒与第二套筒底侧均固定连接两根球头液压支腿，该球头液压支腿另一端可在固定式底座的滑槽内移动，球头液压支腿上安装有液压泵，该液压泵通过控制液压的输入输出调整球头液压支腿的高度；所述固定式底座底侧安装有四根锚固腿，固定式底座中部开设有流槽，为便于滑坡流体绕过受保护管道向滑坡方向的下游流动，该流槽的深度沿滑坡方向逐渐加深；第二套筒背侧安装有8根硬质弹簧，硬质弹簧的另一端连接至支撑板，当受保护管道承受滑坡流体冲击时，硬质弹簧可提供缓冲作用，支撑板底侧固定连接两根液压支腿，该液压支腿另一端固定连接至固定式底座，支撑板背侧安装有两个压力与位移传感器，当滑坡流体的冲击载荷超过硬质弹簧的缓冲能力时，压力与位移传感器向球头液压支腿及液压支腿上的液压泵传递信号，迫使球头液压支腿与液压支腿将受保护管道整体支撑起一定高度，以便给滑坡流体更多空间从受保护管道下方流走，从而实现埋地管道的滑坡防护效果。
在上述技术方案中，优选的，所述第一套筒为空心半圆筒形结构，第二套筒为空心半方筒形结构；第一套筒一侧设置有钩形凸体，第二套筒一侧设置有可与钩形凹槽相配合的钩形凹槽，第一套筒与第二套筒之间通过钩形凸体与钩形凹槽拼接成管道本体防护套筒；第一套筒与第二套筒一侧均开设有气阀槽，且第一套筒的气阀槽上还开设有第一盖板槽，第二套筒的气阀槽上开设有第二盖板槽，第一盖板槽与第二盖板槽分布用于安装第一盖板与第二盖板，第一盖板与第二盖板用于密封气阀槽，从而保证埋地环境下填充气囊的安全；第二套筒背侧设置有8根支撑柱，用于安装硬质弹簧。
在上述技术方案中，优选的，所述填充气囊安装于第一套筒与第二套筒的空腔内，其材质为硬质橡胶，填充气囊整体为半圆环形空心结构，其原始尺寸与第一套筒及第二套筒内空腔尺寸相同；填充气囊一侧设置有气阀，该气阀连通至填充气囊内部，通过集气与放气调整填充气囊的鼓胀程度，进而使填充气囊充分抱紧受保护管道。
在上述技术方案中，优选的，所述第一盖板整体为带凸体的圆弧板，其尺寸与第一盖板槽相同；第二盖板整体为带凸体的直板，其尺寸与第二盖板槽相同；第一盖板与第二盖板可分别滑入第一盖板槽与第二盖板槽用于密封气阀槽。
在上述技术方案中，优选的，所述球头液压支腿分为活动节与球头节；活动节固定安装于第一套筒与第二套筒底侧，活动节直径小于球头节，活动节整体为圆柱形，一端有圆盘，可卡置于球头节内；球头节整体为空心圆柱形，一端与活动节相连，另一端为实心圆球，该实心圆球卡置于固定式底座的滑槽内，从而实现球形液压支腿在滑槽内的移动；球头节外侧安装有液压泵，该液压泵连接至球头节空腔，用于实现液压的输入输出，从而调整活动节的高度。
在上述技术方案中，优选的，为便于滑坡流体流过，所述固定式底座上表面设置为流线型，其高度沿滑坡方向逐渐降低；固定式底座中部为流槽，流槽的深度沿滑坡方向逐渐加深；两滑槽对称分布于流槽两侧，球头节可在滑槽内滑动，其尺寸与球头节球头的尺寸相同，滑槽内设置有两个深槽，当球头节的球头落入深槽，即证明滑坡流体冲击受保护管道产生的位移已达到危险值，球头节即不能在滑槽内继续滑动而处于锚固状态，此时压力与位移传感器将向球头液压支腿的液压泵传递信号，迫使球头液压支腿将受保护管道整体升高；固定式底座底侧设置有四根锚固腿，锚固腿上半部分为圆柱形，其上设置有四根尖锥形的锚固锥，实现更好的锚固效果，锚固腿下半部分为圆锥形，便于扎入土体；固定式底座一侧固定安装两根液压支腿，此两根液压支腿连接至支撑板。
在上述技术方案中，优选的，所述液压支腿分为活动节与固定节，活动节固定安装于支撑板底侧，活动节直径小于固定节，活动节整体为圆柱形，一端有圆盘，可卡置于固定节内；固定节整体为空心圆柱形，一端与活动节相连，另一端固定连接至固定式底座；固定节外侧安装有液压泵，该液压泵连接至固定节空腔，用于实现液压的输入输出，从而调整活动节的高度。
在上述技术方案中，优选的，所述支撑板前侧设置有8个弹簧套筒，该弹簧套筒套装在支撑柱上；硬质弹簧安装在支撑柱上，其一端与弹簧套筒固定连接，硬质弹簧的另一端固定连接至第二套筒背侧；支撑板底侧固定安装两根液压支腿的活动节；支撑板背侧设置有两个压力与位移传感器，该压力与位移传感器既能监测硬质弹簧传导到弹簧套筒上的压力载荷，又能监测受保护管道沿滑坡方向的位移，可向球头液压支腿及液压支腿的液压泵传递信号。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明以缓冲与滑坡流体的绕流为设计思路，而不是简单的挡护，所用结构基本为一体铸就，现场安装只需简单的焊接，大大降低了安装工作量。
2、本发明采用管道本体防护套筒与填充气囊相结合的方式抱紧管道，省去了套筒焊接工序，降低了施工风险。
3、本发明中采用硬质弹簧缓冲、球头液压支腿限位等方法，既保证了结构具有一定的自由度，又能保证结构整体的强度与稳定性。
附图说明
图1是一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置示意图；
图2是一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置正视示意图；
图3是管道本体防护套筒示意图；
图4是第一套筒示意图；
图5是第二套筒示意图；
图6是第一盖板及第二盖板示意图；
图7是填充套筒示意图；
图8是球头液压支腿示意图；
图9是液压支腿示意图；
图10是固定式底座示意图；
图11是支撑板及硬质弹簧示意图；
图中：1、管道本体防护套筒，101、第一套筒，102、第二套筒，111、气阀槽，112、第一盖板槽，113、钩形凸体，114、第一盖板，122、第二盖板槽，123、钩形凹槽，124、第二盖板，125、支撑柱，2、填充气囊，201、气阀，3、球头支腿，301、活动节，302、球头节，303、液压泵，304、球头，4、液压支腿，401、固定节，5、固定式底座，501、锚固腿，502、锚固锥，503、流槽，504、滑槽，505、深槽，6、支撑板，601、压力与位移传感器，602、弹簧套筒，7、硬质弹簧，8、受保护管道
具体实施方式
图1至图11所示，一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置，包括：管道本体防护套筒1、填充气囊2、球头液压支腿3、液压支腿4、固定式底座5、支撑板6；管道本体防护套筒1由第一套筒101与第二套筒102拼接而成，第一套筒101与第二套筒102内设置填充气囊2，当第一套筒101与第二套筒102在受保护管道8外侧拼接完成后，向填充气囊2内充入气体可使填充气囊2抱紧受保护管道8；第一套筒101与第二套筒102底侧均固定连接两根球头液压支腿3，该球头液压支腿3另一端可在固定式底座5的滑槽504内移动，球头液压支腿3上安装有液压泵303，该液压泵303通过控制液压的输入输出调整球头液压支腿3的高度；所述固定式底座5底侧安装有四根锚固腿501，固定式底座5中部开设有流槽503，为便于滑坡流体绕过受保护管道8向滑坡方向的下游流动，该流槽503的深度沿滑坡方向逐渐加深；第二套筒102背侧安装有8根硬质弹簧7，硬质弹簧7的另一端连接至支撑板6，当受保护管道8承受滑坡流体冲击时，硬质弹簧7可提供缓冲作用，支撑板6底侧固定连接两根液压支腿4，该液压支腿4另一端固定连接至固定式底座5，支撑板6背侧安装有两个压力与位移传感器601，当滑坡流体的冲击载荷超过硬质弹簧7的缓冲能力时，压力与位移传感器601向球头液压支腿3及液压支腿4上的液压泵303传递信号，迫使球头液压支腿3与液压支腿4将受保护管道8整体支撑起一定高度，以便给滑坡流体更多空间从受保护管道8下方流走，从而实现埋地管道的滑坡防护效果。
第一套筒101为空心半圆筒形结构，第二套筒102为空心半方筒形结构；第一套筒101一侧设置有钩形凸体113，第二套筒102一侧设置有可与钩形凸体113相配合的钩形凹槽123，第一套筒101与第二套筒102之间通过钩形凸体113与钩形凹槽123拼接成管道本体防护套筒1；第一套筒101与第二套筒102一侧均开设有气阀槽111，且第一套筒101的气阀槽111上还开设有第一盖板槽112，第二套筒102的气阀槽111上开设有第二盖板槽122，第一盖板槽112与第二盖板槽122分布用于安装第一盖板114与第二盖板124，第一盖板114与第二盖板124用于密封气阀槽111，从而保证埋地环境下填充气囊2的安全；第二套筒102背侧设置有8根支撑柱125，用于安装硬质弹簧7。
填充气囊2安装于第一套筒101与第二套筒102的空腔内，其材质为硬质橡胶，填充气囊2整体为半圆环形空心结构，其原始尺寸与第一套筒101及第二套筒102内空腔尺寸相同；填充气囊2一侧设置有气阀201，该气阀201连通至填充气囊2内部，通过集气与放气调整填充气囊2的鼓胀程度，进而使填充气囊2充分抱紧受保护管道8。
第一盖板114整体为带凸体的圆弧板，其尺寸与第一盖板槽112相同；第二盖板124整体为带凸体的直板，其尺寸与第二盖板槽122相同；第一盖板114与第二盖板124可分别滑入第一盖板槽112与第二盖板槽122用于密封气阀槽111。
球头液压支腿3分为活动节301与球头节302；活动节301固定安装于第一套筒101与第二套筒102底侧，活动节301直径小于球头节302，活动节301整体为圆柱形，一端有圆盘，可卡置于球头节302内；球头节302整体为空心圆柱形，一端与活动节301相连，另一端为球头304，该球头304卡置于固定式底座5的滑槽504内，从而实现球形液压支腿3在滑槽504内的移动；球头节302外侧安装有液压泵303，该液压泵303连接至球头节302空腔，用于实现液压的输入输出，从而调整活动节301的高度。
为便于滑坡流体流过，固定式底座5上表面设置为流线型，其高度沿滑坡方向逐渐降低；固定式底座5中部为流槽503，流槽503的深度沿滑坡方向逐渐加深；两滑槽504对称分布于流槽503两侧，球头节302可在滑槽504内滑动，滑槽504尺寸与球头节302球头304的尺寸相同，滑槽504内设置有两个深槽505，当球头节302的球头304落入深槽505，即证明滑坡流体冲击受保护管道8产生的位移已达到危险值，球头节302即不能在滑槽504内继续滑动而处于锚固状态，此时压力与位移传感器601将向球头液压支腿3及液压支腿4的液压泵303传递信号，迫使球头液压支腿3及液压支腿4将受保护管道8整体升高；固定式底座5底侧设置有四根锚固腿501，锚固腿501上半部分为圆柱形，其上设置有四根尖锥形的锚固锥502，实现更好的锚固效果，锚固腿501下半部分为圆锥形，便于扎入土体；固定式底座5一侧固定安装两根液压支腿4，此两根液压支腿4连接至支撑板6。
液压支腿4分为活动节301与固定节401，活动节301固定安装于支撑板6底侧，活动节301直径小于固定节401，活动节301整体为圆柱形，一端有圆盘，可卡置于固定节401内；固定节401整体为空心圆柱形，一端与活动节301相连，另一端固定连接至固定式底座5；固定节401外侧安装有液压泵301，该液压泵303连接至固定节401空腔，用于实现液压的输入输出，从而调整活动节301的高度。
支撑板6前侧设置有8个弹簧套筒602，该弹簧套筒602套装在支撑柱125上；硬质弹簧7安装在支撑柱125上，其一端与弹簧套筒602固定连接，硬质弹簧7的另一端固定连接至第二套筒102背侧；支撑板6底侧固定安装两根液压支腿4的活动节301；支撑板6背侧设置有两个压力与位移传感器601，该压力与位移传感器601既能监测硬质弹簧7传导到弹簧套筒602上的压力载荷，又能监测受保护管道8沿滑坡方向的位移，可向球头液压支腿3及液压支腿4的液压泵303传递信号。
一种用于管道薄弱环节保护的埋地管道滑坡防护装置进行埋地管道保护的方法，包括以下步骤：
(1)将需要进行保护的、危险区域的埋地管道挖出，使受保护管道8周围一定长度的管道裸露；
(2)将填充套筒2安装入第一套筒101及第二套筒102内，将第一套筒101与第二套筒102在受保护管道8外侧实现拼接，将球头液压支腿3焊接于第一套筒101及第二套筒102底侧，将液压支腿4活动节301焊接至支撑板6底侧、固定节401焊接至固定式底座5，将硬质弹簧7安装在支撑柱125上并将其两端分别焊接至第二套筒102背侧与弹簧套筒602，此时球头液压支腿3是卡置在固定式底座5滑槽504内且处于可滑动状态的；
(3)通过气阀201实现填充套筒2的充气，使填充套筒2抱紧受保护管道8，将第一盖板114与第二盖板124可分别滑入第一盖板槽112与第二盖板槽122用于密封气阀槽111，此时埋地管道滑坡防护装置安装完成，将其与受保护管道8整体填土埋设即可有效地实现埋地管道的滑坡防护。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
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