[发明专利]一种带有牺牲阳极的大口径给、排水管顶管

说明书

技术领域

本发明属于市政、工业、矿业等用管道领域，特别提供一种带有牺牲阳极的大口径给、排水管顶管。 

背景技术

随着我国经济的持续快速发展，城市规模迅速扩大，越来越多的城市出现供水、排水困难。建设大规模输水工程已经刻不容缓，采用管道铺设输水管线是必须的选择方案。目前，可供选择的管线有钢管、混凝土管、钢筋混凝土管、预应力混凝土管。其中，管壁内不配置钢构的混凝土管的最大公称内径只有600mm，只适合小供排量场合应用，大规模输水工程必须选择其他几种管道。选择管道时考虑的主要因素有：安全可靠程度、建设及维护成本两个方面。 

钢管自重轻、刚度大，但成本高、易受环境腐蚀，后期维护费用高。为降低工程造价，建设者当前更多的是选用钢和混凝土复合的管道。除了造价低外，两种材料相互弥补了彼此的弱点，发挥各自的长处，从而使钢/混凝土复合管具有很高的承载能力，一般都高于组成管道的钢和混凝土单独承载力之和。另外，由于混凝土自身的碱性可以使得钢表面发生钝化，大大提高了混凝土中钢的耐腐蚀性。 

但是，目前已有制作和应用标准的钢构混凝土管又存在着不足，制约 着应用。目前钢构混凝土管中的钢材大都采用高强度钢，目的是提高承载能力以及降低自重。如《顶管用钢筋混凝土管标准》中规定的螺纹钢筋应满足《JC/T 540》，规定所用螺纹钢最低屈服强度为550MPa。而预应力混凝土管(PCCP)中的冷拔钢丝的屈服强度一般在1550MPa以上，按照国际钢铁协会用材料力学性能——强度来分类，这类钢构属于高强钢(270——700MPa)和超高强钢(>700MPa)。实践表明，这类钢对应力腐蚀开裂敏感。应力腐蚀开裂是材料在应力和腐蚀环境共同作用下引起的开裂，这是应力与腐蚀联合作用的结果。如果只有一个方面，应力或者介质作用，开裂破坏不会发生，但当二者联合作用时，却能很快发生开裂。因此，发生应力腐蚀开裂时，应力可能是很低的，介质的腐蚀性可能也是很弱的，也正由于如此，应力腐蚀开裂经常受到忽视，导致意外事故不断发生。普通碳钢通常在特定的工业环境中发生应力腐蚀开裂，而高强钢则在自然环境中、如雨水、海水中即可发生应力腐蚀开裂。另外，由于近代工业的发展，材料工作环境越来越苛刻，应力腐蚀问题也日益突出。 

以目前标准制作的、采用高强钢结构的混凝土管在其混凝土逐步失效的情况下，风险会不断增加。而现阶段对大规模输运工程、如输水管线的耐久性要求也较以往有很大提高，从20-30年提高至50-100年，因此，亟需发展耐久性更好的管材以满足要求。 

另外，对于大口径、埋地较深、长距离的顶管管线，阴极保护面临需要迫切解决的难题： 

对于顶管管线的结构，阴极保护工作者首先会想到利用工作井作为牺牲阳极的馈电点。但是输水管线为目前单次顶进距离较长，最长的两个工 作井之间的距离近可达数公里。由于阴极保护采用牺牲阳极，而牺牲阳极的保护距离较强制电流小，用工作井作为馈电仅能满足工作井附较短管线的阴极保护，也就是说，管线中间必须增加馈电点。但是管线埋地如此之深，又不允许进行开挖施工，如何实现管线馈电成为首要技术难题。 

在已公开的钢质顶管阴极保护中，采用从地表钻孔遥控焊接的方法将导电电缆焊接在钢管表面。在焊接过程中焊接产生的电火花有能力穿透钢管表面的涂层，从而使得电缆前方焊点与钢管外壁焊接在一起。而对于外表由较厚的混凝土包裹的顶管，电火花不能透过这层混凝土而融化钢管外壁金属来焊接馈电电缆。如果从地表钻孔遥控焊接电缆，则只能选择管道的承接口。但承接口处的钢长度太短，难以准确地从地表实施。另外，采用顶管的目的是为了不破坏地表及地下的基础设施，从地表进行施工进行阴极保护自然会受到很多限制，因此无法从地表进行阴极保护施工。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，本发明放弃高强度钢、而采用普通碳钢材料以增加其耐腐蚀性，为保证其强度，从钢构混凝土复合管的钢结构方式上进行改革，并考虑到阴极保护的问题，提供一种高强度、耐腐蚀、低成本、低重量的带有牺牲阳极的大口径给、排水管顶管。