油气多相输送一体化多腔管道结构体系及施工方法技术

一种油气多相输送一体化多腔管道结构体系及施工方法，涉及管道技术领域，它由三条管道通过GFRP防屈曲耗能阻尼器顺次连接而成，三条管道的轴心顺次连线形成等边三角形，每条管道包括管道单体和整体式节点，管道单体包括外层GFRP圆管、内层GFRP圆管和自密实细石混凝土层，管道单体两端部分别设有螺栓孔；外层GFRP圆管外壁上设有外层GFRP圆管预留螺栓孔；两个管道单体之间通过整体式节点连接，整体式节点通过高强螺栓与两个管道单体端部的螺栓孔连接，整体式节点外壁上设有混凝土浇筑孔和排气孔，混凝土浇筑孔和排气孔间隔分布。本油气多相输送一体化多腔管道结构体系及施工方法解决了传统管道直径小、稳定性与抗渗性差的问题。

Structure system and construction method of oil and Gas Multiphase Transportation Integrated multicavity pipeline

【技术实现步骤摘要】
油气多相输送一体化多腔管道结构体系及施工方法
：本专利技术涉及管道
，具体涉及油气多相输送一体化多腔管道结构体系及施工方法。
技术介绍
：常规的长输管道多为圆钢管管道和钢筋混凝土圆管道，直径多在0.5米-1.5米范围内，一端采用扩大头的形式，通过封头实现管道之间的连接。钢管内常年输送液体，很容易锈蚀，长期的侵蚀会减小管壁的有效厚度，降低管壁的刚度，在土壤和外界的压力作用下容易发生局部屈曲。同时由于管道内液体对内壁的侵蚀，致使杂质也越来越多，质检很难达标，管道往往达不到设计使用年限就得更换。钢筋混凝土管道长期在液体侵蚀下，钢筋易发生锈蚀，管壁的抗渗性很难保证，长期会形成渗漏现象。管道区域经历轻微的震动后，钢筋混凝土管道端口的常规连接很容易松动，很难保证管道的密闭性。常规管道多为单管，只能同时输送一种介质，输送功能比较单一且输送效率不高。后来人们为避免管道渗漏，在混凝土管道中间布置钢管，形成内置钢管混凝土组合管道，尽管增加了管道的刚度和强度，但给管道之间的可靠连接提出了更大挑战。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种油气多相输送一体化多腔管道结构体系及其施工方法，它用于解决传统管道直径小、稳定性与抗渗性差的问题，同时提供了这种油气多相输送一体化多腔管道结构体系的施工方法。本专利技术采用的技术方案为：油气多相输送一体化多腔管道结构体系及其施工方法，由三条管道通过GFRP防屈曲耗能阻尼器顺次连接而成，三条管道的轴心顺次连线形成等边三角形，每条管道包括管道单体和整体式节点，管道单体包括外层GFRP圆管、内层GFRP圆管和自密实细石混凝土层，外层GFRP圆管内环绕内层GFRP圆管，外层GFRP圆管与内层GFRP圆管之间设有夹层，夹层内充满自密实细石混凝土层，外层GFRP圆管和内层GFRP圆管内壁均周向均等分布有若干个抗剪连接键，且外层GFRP圆管和内层GFRP圆管内壁上的抗剪连接键相互交错布置，所述的管道单体两端部分别设有螺栓孔，螺栓孔贯穿外层GFRP圆管、内层GFRP圆管和自密实细石混凝土层；所述的外层GFRP圆管外壁上设有外层GFRP圆管预留螺栓孔；两个管道单体之间通过整体式节点连接，整体式节点通过高强螺栓与两个管道单体端部的螺栓孔连接，整体式节点外壁上设有混凝土浇筑孔和排气孔，混凝土浇筑孔和排气孔间隔分布。所述的整体式节点包括外层GFRP圆管、内层GFRP圆管和自密实细石混凝土层，外层GFRP圆管内环绕内层GFRP圆管，外层GFRP圆管与内层GFRP圆管之间设有夹层，夹层内充满自密实细石混凝土层，外层GFRP圆管和内层GFRP圆管内壁均周向均等分布有若干个抗剪连接键，且外层GFRP圆管和内层GFRP圆管内壁上的抗剪连接键相互交错布置。所述的整体式节点的内层GFRP圆管外径尺寸与管道单体的内层GFRP圆管内径尺寸相等；整体式节点的外层GFRP圆管内径尺寸与管道单体的外层GFRP圆管外径尺寸相等。所述的整体式节点的外层GFRP圆管外壁上设有混凝土浇筑孔和排气孔，混凝土浇筑孔和排气孔间隔分布。所述的管道单体为单管且截面呈圆环状；所述的外层GFRP圆管和内层GFRP圆管为无缝的缠绕式GFRP圆管。所述的管道为三管且截面呈圆环状，三个管道截面圆心顺次连线形成等边三角形。所述的管道单体为直线型管道单体、曲管道单体或者跨越式管道单体中的一种。所述的管道单体侧面水平对称布置GFRP防屈曲耗能阻尼器，GFRP防屈曲耗能阻尼器一端通过爪式连接件与管道单体外壁连接，GFRP防屈曲耗能阻尼器另一端与基础铰接；爪式连接件一端带有圆环且与GFRP防屈曲耗能阻尼器铰接，爪式连接件另一端设有预留螺栓孔，预留螺栓孔通过高强螺栓与外层GFRP圆管预留螺栓孔连接。所述的三条管道中两两管道之间设有GFRP防屈曲耗能阻尼器，GFRP防屈曲耗能阻尼器的两端分别与一个爪式连接件的一端铰接，爪式连接件的另一端通过高强螺栓分别与相应的管道单体的外层GFRP圆管预留螺栓孔连接。方法步骤如下：1）先在工厂预制管道单体，按照尺寸要求对内层GFRP圆管和外层GFRP圆管下料，在内层GFRP圆管的外侧和外层GFRP圆管的内侧设置抗剪连接键，在内层GFRP圆管和外层GFRP圆管的两个端部预留螺栓孔，在外层GFRP圆管上预留外层GFRP圆管预留螺栓孔，将爪式连接件与外层GFRP圆管连接好,将内层GFRP圆管同心竖直放在外层GFRP圆管内，将两端的高强螺栓拧紧，从上向下在内层GFRP圆管和外层GFRP圆管之间灌注自密实细石混凝土层，在混凝土初凝后，松开且反复扭动高强螺栓，形成螺栓孔，养护后形成管道单体；2）在工厂预制形成整体式节点用的内层GFRP圆管和外层GFRP圆管，在内层GFRP圆管的外侧和外层GFRP圆管的内侧按一定规律设置抗剪连接键，在内层GFRP圆管和外层GFRP圆管的两个端部预留螺栓孔，在外层GFRP圆管的顶部预留混凝土浇筑孔和排气孔；3）将预制好的管道单体和整体式节点的内层GFRP圆管和外层GFRP圆管运输到现场，在场地土上布置好下层的两个管道单体，然后将整体式节点的内层GFRP圆管放到外层GFRP圆管内，二者同心插入到管道单体中，用高强螺栓将管道单体和整体式节点的内层GFRP圆管和外层GFRP圆管固定连接，然后利用混凝土泵，通过混凝土灌注孔把搅拌好的自密实细石混凝土灌注到内层GFRP圆管和外层GFRP圆管之间的夹层中，当排气孔处混凝土溢出时停止灌注，通过整体式节点依次连接管道单体，将下部的两条管道之间的爪式连接件通过GFRP防屈曲耗能阻尼器连接起来，连接方式均为铰接，用于连接管道和基础的GFRP防屈曲耗能阻尼器的一端与爪式连接件的圆环相连，另一端与基础相连，两端的连接方式均为铰接，完成底层GFRP防屈曲耗能阻尼器之后，将这两条管道与顶部管道相连的GFRP防屈曲耗能阻尼器连接好，然后埋土到设计高度；4）场地整理后，在场地土上布置好上层的管道单体，然后将整体式节点的内层GFRP圆管放到外层GFRP圆管内，二者同心插入到管道单体中，用高强螺栓将管道单体和整体式节点的内层GFRP圆管和外层GFRP圆管固定连接，然后利用混凝土泵，通过混凝土灌注孔把搅拌好的自密实细石混凝土灌注到内层GFRP圆管和外层GFRP圆管之间的夹层中，当排气孔处混凝土溢出时停止灌注，通过整体式节点依次连接管道单体，将下部的两条管道与顶部管道相连的GFRP防屈曲耗能阻尼器通过爪式连接件相连，连接方式均为铰接，采用先施工底层两条管道后施工上层管道的施工方法，沿着管道方向每隔一段距离布置GFRP防屈曲耗能阻尼器，即可完成油气多相输送一体化多腔管道结构体系的施工。本专利技术的有益效果是：1）用局部现浇混凝土实现管道的装配式连接，改变了传统管道的连接方式，管道可长期密闭性好，经久耐用，满足设计使用年限要求；2）将管道截面设计成GFRP与混凝土的组合截面形式，充分利用两种材料的力学性能，大大提高管道的承载能力和稳定性能，适用于大管径的输送管道；3）采用GFR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：由三条管道通过GFRP防屈曲耗能阻尼器（14）顺次连接而成，三条管道的轴心顺次连线形成等边三角形，每条管道包括管道单体（1）和整体式节点（4），管道单体（1）包括外层GFRP圆管（10）、内层GFRP圆管（11）和自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）内环绕内层GFRP圆管（11），外层GFRP圆管（10）与内层GFRP圆管（11）之间设有夹层，夹层内充满自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁均周向均等分布有若干个抗剪连接键（5），且外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁上的抗剪连接键（5）相互交错布置，所述的管道单体（1）两端部分别设有螺栓孔（6），螺栓孔（6）贯穿外层GFRP圆管（10）、内层GFRP圆管（11）和自密实细石混凝土层（12）；所述的外层GFRP圆管（10）外壁上设有外层GFRP圆管预留螺栓孔（16）；两个管道单体（1）之间通过整体式节点（4）连接，整体式节点（4）通过高强螺栓（7）与两个管道单体（1）端部的螺栓孔（6）连接，整体式节点（4）外壁上设有混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9），混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9）间隔分布。/n...

【技术特征摘要】
1.一种油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：由三条管道通过GFRP防屈曲耗能阻尼器（14）顺次连接而成，三条管道的轴心顺次连线形成等边三角形，每条管道包括管道单体（1）和整体式节点（4），管道单体（1）包括外层GFRP圆管（10）、内层GFRP圆管（11）和自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）内环绕内层GFRP圆管（11），外层GFRP圆管（10）与内层GFRP圆管（11）之间设有夹层，夹层内充满自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁均周向均等分布有若干个抗剪连接键（5），且外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁上的抗剪连接键（5）相互交错布置，所述的管道单体（1）两端部分别设有螺栓孔（6），螺栓孔（6）贯穿外层GFRP圆管（10）、内层GFRP圆管（11）和自密实细石混凝土层（12）；所述的外层GFRP圆管（10）外壁上设有外层GFRP圆管预留螺栓孔（16）；两个管道单体（1）之间通过整体式节点（4）连接，整体式节点（4）通过高强螺栓（7）与两个管道单体（1）端部的螺栓孔（6）连接，整体式节点（4）外壁上设有混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9），混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9）间隔分布。


2.根据权利要求1所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的整体式节点（4）包括外层GFRP圆管（10）、内层GFRP圆管（11）和自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）内环绕内层GFRP圆管（11），外层GFRP圆管（10）与内层GFRP圆管（11）之间设有夹层，夹层内充满自密实细石混凝土层（12），外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁均周向均等分布有若干个抗剪连接键（5），且外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）内壁上的抗剪连接键（5）相互交错布置。


3.根据权利要求2所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的整体式节点（4）的内层GFRP圆管（11）外径尺寸与管道单体（1）的内层GFRP圆管（11）内径尺寸相等；整体式节点（4）的外层GFRP圆管（10）内径尺寸与管道单体（1）的外层GFRP圆管（10）外径尺寸相等。


4.根据权利要求2所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的整体式节点（4）的外层GFRP圆管（10）外壁上设有混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9），混凝土浇筑孔（8）和排气孔（9）间隔分布。


5.根据权利要求1所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的管道单体（1）为单管且截面呈圆环状；所述的外层GFRP圆管（10）和内层GFRP圆管（11）为无缝的缠绕式GFRP圆管。


6.根据权利要求1所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的管道为三管且截面呈圆环状，三个管道截面圆心顺次连线形成等边三角形。


7.根据权利要求1所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的管道单体（1）为直线型管道单体、曲管道单体（2）或者跨越式管道单体（3）中的一种。


8.根据权利要求1所述的油气多相输送一体化多腔管道结构体系，其特征在于：所述的管道单体（1）侧面水平对称布置GFRP防屈曲耗能阻尼器（14），GFRP防屈曲耗能阻尼器（14）一端通过爪式连接件（13）与管道单体（1）外壁连接，GFRP防屈曲耗能阻尼器（14）另一端与基础（15）铰接；爪式连接件（13）一端带有圆环且与GFRP防屈曲耗能阻尼器（14）铰接，爪式连接件（13）另一端设有预留螺栓孔，预留螺栓孔通过高强螺栓（7）与外层GFRP圆管预留螺栓孔（16）连接。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：计静，滕振超，姜良芹，刘迎春，宋化宇，姜丽，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23