一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法
阅读说明：本技术 一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法 (Culvert water buoyancy pipe penetrating construction device and construction method ) 是由 韩伟男 李承远 邹余山 臧川德 曾文晶 高子涵 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法,属于穿管施工技术领域,一种涵洞水浮力穿管施工装置,包括涵洞本体和卷扬机,还包括：第一凹槽和第二凹槽,分别位于涵洞本体的两侧,保温管通过第一凹槽进入涵洞本体内；盖板,可拆卸连接在保温管的一端,用于防止水进入保温管内；固定机构,连接在保温管远离盖板的一端,用于固定保温管,且具有密封效果；牵引绳,连接在固定机构上,另一端与卷扬机相连接；该涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法,采用水的浮力进行穿管时,省时省力,不光大大减少了人员和机具的消耗,还节省了购买辅材的费用,保证施工成本利益的最大化,同时,利用地下水,合理利用资源,保护环境。(The invention discloses a culvert water buoyancy pipe penetrating construction device and a construction method, belonging to the technical field of pipe penetrating construction, and the culvert water buoyancy pipe penetrating construction device comprises a culvert body and a winch, and further comprises: the first groove and the second groove are respectively positioned at two sides of the culvert body, and the heat preservation pipe enters the culvert body through the first groove; the cover plate is detachably connected to one end of the heat preservation pipe and is used for preventing water from entering the heat preservation pipe; the fixing mechanism is connected to one end, far away from the cover plate, of the heat preservation pipe, is used for fixing the heat preservation pipe and has a sealing effect; the traction rope is connected to the fixing mechanism, and the other end of the traction rope is connected with the winch; according to the culvert water buoyancy pipe penetrating construction device and the construction method, when the buoyancy of water is adopted for pipe penetrating, time and labor are saved, the consumption of personnel and machines is greatly reduced, the cost for purchasing auxiliary materials is saved, the maximization of benefits of construction cost is guaranteed, and meanwhile underground water is utilized, resources are reasonably utilized, and the environment is protected.)
技术领域
本发明涉及穿管施工技术领域，尤其涉及一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法。
背景技术
随着国家现代化发展，城市建设脚步越来越快，地上道路、桥梁、高楼大厦等建筑物不胜枚举；地下燃气、通讯、热力管网等市政管线更是星罗密布，数不胜数，在城市建设中，穿管作业一直以来都是市政工程的重要工作之一，常常因为环境以及地形的原因导致施工难以进行。
目前市场上现有的穿管施工装置，在穿管过程中，当涵洞空间狭小时，耗时耗力，施工成本将大大提高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中，当涵洞空间狭小时，耗时耗力，施工成本将大大提高等问题，而提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种涵洞水浮力穿管施工装置，包括涵洞本体和卷扬机，还包括：第一凹槽和第二凹槽，分别位于涵洞本体的两侧，保温管通过第一凹槽进入涵洞本体内；盖板，可拆卸连接在保温管的一端，用于防止水进入保温管内；固定机构，连接在保温管远离盖板的一端，用于固定保温管，且具有密封效果；牵引绳，连接在固定机构上，另一端与卷扬机相连接，通过卷扬机使保温管内水平移动；其中，涵洞本体、第一凹槽和第二凹槽内注有水。
为了固定住保温管，优选的，所述固定机构包括牵引头和密封板，所述牵引头为空心圆筒形，所述保温管套在牵引头内，所述牵引头上螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆延伸至牵引头内的一端转动连接有夹持板，所述夹持板底部设有橡胶垫，所述密封板滑动连接在牵引头内，所述密封板与牵引头内壁之间连接有第二弹簧，所述螺纹杆为围绕牵引头轴心呈圆周分布的多组设计，所述牵引绳连接在牵引头上。
为了提高密封效果，优选的，所述密封板与牵引头内壁之间连接有膨胀片，所述牵引头上设有进水口，所述进水口与膨胀片相连通。
为了提高移动过程中的稳定性，优选的，所述牵引头侧壁呈围绕牵引头轴心圆周分布的多组滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有滑动板，所述滑动板与滑动槽内壁之间连接有第一弹簧，所述滑动槽上设有与涵洞本体内壁相贴的滚轮。
为了使保温管水平移动，优选的，所述涵洞本体侧壁相贴有受力板，所述受力板位于第二凹槽内，所述受力板侧壁设有支撑板，所述支撑板设有导向轮，所述牵引绳与导向轮相贴。
为了提高稳定性，优选的，所述第一凹槽底部设有底板，所述底板上设有滚杠，所述保温管放置在滚杠上。
为了提高穿管效率，降低牵引力，优选的，还包括水泵，所述水泵的输入端连接有第一空心管，所述第二凹槽内设有滤网，所述第一空心管远离水泵的一端位于滤网内，所述水泵的输出端连接有第二空心管，所述第二空心管与第一凹槽相连通。
为了提高穿管效率，降低牵引力，优选的，所述第二空心管远离水泵的一端连接有箱体，所述箱体内转动连接有第一转轴，所述第一转轴上固定连接有叶轮，所述箱体侧壁连接有第三空心管，所述第三空心管与第一凹槽相连通，所述第一凹槽上设有支架，所述支架上转动连接有第二转轴，所述第二转轴上固定连接有叶片，所述叶片位于第一凹槽内，所述第二转轴与第一转轴延伸出箱体的一端通过皮带连接，所述第二空心管内的水流使叶轮逆时针转动。
为了保护保温管侧壁免受损坏，优选的，所述涵洞本体侧壁铺设有泡沫板。
一种涵洞水浮力穿管施工方法，采用以下步骤操作：
首选：将保温管放置在第一凹槽内；然后：将固定机构固定在保温管的一端；其次：将牵引绳贯穿涵洞本体，然后与固定机构连接；其次：注水，使保温管漂浮；最后：启动卷扬机，牵引保温管在涵洞本体内移动。
与现有技术相比，本发明提供了一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法，具备以下有益效果：
该涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法，采用水的浮力进行穿管时，省时省力，不光大大减少了人员和机具的消耗，还节省了购买辅材的费用，保证施工成本利益的最大化，同时，利用地下水，合理利用资源，保护环境。
附图说明
图1为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法图1中的A部分的放大图；
图3为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法的局部结构示意图；
图4为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法叶轮的结构示意图；
图5为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法叶片的结构示意图；
图6为本发明提出的一种涵洞水浮力穿管施工装置及施工方法泡沫板的主视图。
图中：1、涵洞本体；101、第一凹槽；102、第二凹槽；2、保温管；201、盖板；202、牵引头；3、滑动槽；301、滑动板；302、第一弹簧；303、滚轮；4、夹持板；401、橡胶垫；402、螺纹杆；5、密封板；501、第二弹簧；502、膨胀片；503、进水口；6、牵引绳；601、卷扬机；7、受力板；701、支撑板；702、导向轮；8、水泵；801、滤网；802、第一空心管；803、第二空心管；9、箱体；901、第一转轴；902、叶轮；903、第三空心管；904、皮带；10、支架；1001、第二转轴；1002、叶片；11、底板；1101、滚杠；12、泡沫板。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
参照图1-6，一种涵洞水浮力穿管施工装置，包括涵洞本体1和卷扬机601，还包括：第一凹槽101和第二凹槽102，分别位于涵洞本体1的两侧，保温管2通过第一凹槽101进入涵洞本体1内；盖板201，可拆卸连接在保温管2的一端，用于防止水进入保温管2内；固定机构，连接在保温管2远离盖板201的一端，用于固定保温管2，且具有密封效果；牵引绳6，连接在固定机构上，另一端与卷扬机601相连接，通过卷扬机601使保温管2内水平移动；其中，涵洞本体1、第一凹槽101和第二凹槽102内注有水。
工作时，将保温管2放置在第一凹槽101内，将固定机构固定在保温管2的一端，将牵引绳6通过第二凹槽102贯穿涵洞本体1，与固定机构相连接，然后启动卷扬机601，通过牵引绳6拉动保温管2在涵洞本体1内向第二凹槽102方向水平移动。
因为涵洞本体1、第一凹槽101和第二凹槽102内注有水，保温管2又被密封，所以，水无法进入保温管2内，保温管会漂浮在水中，通过浮力进行牵引，水不但可以对保温起保护作用，还可以对管道起到一定的浮力作用，大大节省了对人员和机具的消耗。
实施例2：
参照图1-6，在实施例1的基础上，进一步的是，
本实施例公开了一种固定机构，固定机构包括牵引头202和密封板5，牵引头202为空心圆筒形，保温管2套在牵引头202内，牵引头202上螺纹连接有螺纹杆402，螺纹杆402延伸至牵引头202内的一端转动连接有夹持板4，夹持板4底部设有橡胶垫401，密封板5滑动连接在牵引头202内，密封板5与牵引头202内壁之间连接有第二弹簧501，螺纹杆402为围绕牵引头202轴心呈圆周分布的多组设计，牵引绳6连接在牵引头202上。
将牵引头202套在保温管2上，转动螺纹杆402，使夹持板4与保温管2侧壁相抵，对其进行固定，通过橡胶垫401提高摩擦力，防止在移动过程中脱落。
螺纹杆402为4-6组。
与此同时，密封板5在第二弹簧501的作用下，与保温管2相抵，防止水进入保温管2内，起到密封效果。
实施例3：
参照图1-6，在实施例2的基础上，进一步的是，
密封板5与牵引头202内壁之间连接有膨胀片502，牵引头202上设有进水口503，进水口503与膨胀片502相连通。
在移动过程，水通过进水口503与膨胀片502相接触，膨胀片502遇水膨胀，推动密封板5移动，提高密封效果。
密封板5滑动在牵引头202内壁，工作完成后，可取下密封板5，替换新的膨胀片502。
牵引头202侧壁呈围绕牵引头202轴心圆周分布的多组滑动槽3，滑动槽3内滑动连接有滑动板301，滑动板301与滑动槽3内壁之间连接有第一弹簧302，滑动槽3上设有与涵洞本体1内壁相贴的滚轮303。
滑动槽3的个数为4-6组。
在移动过程中，滚轮303与涵洞本体1内壁相贴，与涵洞本体1上下内壁相贴，提高移动的稳定性。
实施例4：
参照图1-6，在实施例3的基础上，进一步的是，
涵洞本体1侧壁相贴有受力板7，受力板7位于第二凹槽102内，受力板7侧壁设有支撑板701，支撑板701设有导向轮702，牵引绳6与导向轮702相贴。
启动卷扬机601，卷扬机601收卷牵引绳6，牵引绳6在导向轮702的作用下，通过牵引头202牵引保温管2水平移动。
实施例5：
参照图1-6，在实施例4的基础上，进一步的是，
第一凹槽101底部设有底板11，底板11上设有滚杠1101，保温管2放置在滚杠1101上。
将保温管2放置在滚杠1101上，在移动过程，通过滚动的滚杠1101提高稳定性。
实施例6：
参照图1-6，在实施例5的基础上，进一步的是，
还包括水泵8，水泵8的输入端连接有第一空心管802，第二凹槽102内设有滤网801，第一空心管802远离水泵8的一端位于滤网801内，水泵8的输出端连接有第二空心管803，第二空心管803与第一凹槽101相连通。
在牵引保温管2的过程中，启动水泵8，水泵8将第二凹槽102内的水抽向第一凹槽101，在此过程中，涵洞本体1内的水，会形成水流，从第一凹槽101流向第二凹槽102，在水流的作用下，带动漂浮着的保温管2移动，减少牵引绳6的牵引力。
第二空心管803远离水泵8的一端连接有箱体9，箱体9内转动连接有第一转轴901，第一转轴901上固定连接有叶轮902，箱体9侧壁连接有第三空心管903，第三空心管903与第一凹槽101相连通，第一凹槽101上设有支架10，支架10上转动连接有第二转轴1001，第二转轴1001上固定连接有叶片1002，叶片1002位于第一凹槽101内，第二转轴1001与第一转轴901延伸出箱体9的一端通过皮带904连接，第二空心管803内的水流使叶轮902逆时针转动。
水泵8在抽水过程中，水流通过箱体9时，带动叶轮902逆时针转动，然后通过皮带904带动叶片1002逆时针转动，在叶片1002的作用下，提高水流在涵洞本体1内的流动速度。
实施例7：
参照图1-6，在实施例6的基础上，进一步的是
涵洞本体1侧壁铺设有泡沫板12。
通过涵洞本体1侧壁铺设有泡沫板12，可有效保护了保温管2侧壁在移动过程中，免受损坏。
实施例8：
一种涵洞水浮力穿管施工方法，采用以下步骤操作：
首先：将保温管2放置在第一凹槽101内；然后：将固定机构固定在保温管2的一端；其次：将牵引绳6贯穿涵洞本体1，然后与固定机构连接；其次：注水，使保温管2漂浮；最后：启动卷扬机601，牵引保温管2在涵洞本体1内移动。
水浮力计算：
保温管自重G，需要依靠卷扬机的牵引力F1其次借助水的浮力F2来保证保温管悬浮，以现场实际操作预制高温聚氨酯保温管DN1200为例，管道重量m=19t，管道直径D=1.37m，长度h=36m。
保温管自重G=mg=19×10³kg×10N/kg=19×104N。(g取10N/kg，下同)
若保温管浸没水中，其排水体积V=πD²h/4=3.14×1.37²×36/4=53.04m³。
水对管子的浮力F2=ρgV=1×10³kg/m³×10N/kg×53.04m³=53.04×104N。
F2>G，经计算所知，保温管一定浮在水面，水对保温管的浮力足够大，足以托起保温管。
对于水的深度问题，基本保持在0.4m深就可以操作。
卷扬机牵引力计算，卷扬机牵引力等于管道移动时水的阻力f。
f=1/2cpv²s。
保温管快速移动，从而实现高效率穿管作业。
牵引绳6贯穿涵洞本体1，可以采用大鹅牵引细绳过洞的方法，将鞭炮系在大鹅腿部，点燃鞭炮，在大鹅腿部系上细绳，大鹅穿越涵洞本体1，带着细绳穿越涵洞本体1，然后将牵引绳6系在细绳上，回拉即可完成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。