[发明专利]回填铺垫于地下的结构的方法与装置

说明书

1.本发明的领域

本发明涉及一种稳定沟槽回填的方法与装置，在该沟槽中放置由砂子或其它铺垫材料包围的管线，电缆或其它结构以防止石块或大颗粒砂石侵入包围管道的铺垫材料。

2.对现有技术的描述

钢制管线用以长距离输送流体，诸如煤气或石油，同时一般将管线埋入地下。典型的是挖去顶层土壤同时在回填沟槽之后准备再应用，沟槽挖掘的深度要使管线上覆盖3英尺而管线下有6英寸的空间，从沟槽中挖出的下层土要堆在沟槽的附近以便作为回填材料使用。

管子安置在托住管子的支承上通常要在沟底上面6英寸，这些支承可以是间隔12英尺的砂袋堆或泡沫块，或者是没有泥土的石块基底，然后以无灰尘石块覆盖管子称之为铺垫，因此铺垫材料在管子的上下左右包围管子最小为6英寸，典型的铺垫材料是颗粒的直径尺寸不大于11/2英寸的砂子或下层土，某些规范要求最大直径为1英寸或1/2英寸，此建筑步骤的工业术语是“管线铺垫”。

在含石块很少的区域管线的铺垫可以由反铲挖土机操作者有效地选择无石块土壤并且逐步拉入沟槽来完成，在石块较多的区域必须选购砂子或筛过的土壤并运输到公用道路或由管线铺垫机械就地生产，铺垫机械特别设计成移动式过筛机械，该机械处理挖掘出的废石料或公用道路的下层土壤以生产和放置铺垫材料在新安放的管子上，在铺垫实施之后剩余的石块和下层土壤碎石再引入到沟槽内。

图1表示根据一种过去的方法回填沟槽1的横截面，管线2被铺垫材料4包围，典型的是该铺垫材料是从沟槽中挖出经筛过的土壤，剩余的土壤6堆放在铺垫材料上面以完全回填沟槽。

第二种现有技术的回填方法如图2的沟槽横截面所示，在此方法中从沟槽中挖出的土壤经过多个筛子，最后的筛子产生出铺垫材料4，该铺垫材料典型地包括具有名义直径为5/8英寸的颗粒的下层土，中间的筛子提供中间层5，7和9，层5包括5/8至11/2英寸的石块，层7包含11/2至5英寸的石块，层9包含由多个筛子装置生产出的5英寸以上的石块和剩余的石块及回填入沟槽的下层土壤碎石，层5和7在铺垫材料4和较大石块及下层土壤混合物9之间形成一种不可压实的隔栅，在许多区域图5和6中所示的表土层11放在回填层之上以完全填满沟槽。

土壤的过筛与回填入沟槽通常由管铺垫机械来完成，此回填装置通常包括一储料斗或类似容器以接纳回填材料，一连续输送器和一个分选回填材料的振动筛系统，在回填装置内的构件由一主框架支承并置于要回填的沟槽上面，一支承臂刚性地将回填装置与拖拉机或其它移动装置锁紧，回填装置配置成在单一通道内以不同尺寸的不同层回填沟槽，一种这样的回填装置在美国专利4,955,756中公开。

地下管线的拥有者和使用者所面临的主要问题是腐蚀，腐蚀是一种电化学过程，需要在电解液中电连接的阳极和阴极，腐蚀是一种自损害过程，同时为了它持续一个长的时间间隔，必须存在一种机械的或化学的去极或去钝态方法，干扰这些要求的任何一种都会降低腐蚀速度。

保护管子的一种广泛使用的方法是采用涂覆材料，包括绝缘带、塑料、环氧和氨基甲酸乙酯漆，只要涂覆层无损坏，它就分隔阳极和阴极或者使金属与电解液绝缘。

除去涂覆层以外实际已知的是采取阴极保护的方法对埋在地下的金属防护，现有管线的设计常常包括根据现有技术的阴极保护，该技术是通过将钢管的表面连接到埋入的牺牲阳极或一个外加电流源上而起作用，但是阴极保护不可能防护由保护涂覆层下面的水移动引起的腐蚀，此处保护涂覆层起了绝缘体的作用，如果涂覆层与管子隔离，水可能在涂覆层下面作移动并利用涂覆层作为一种屏蔽抵御阴极保护而形成腐蚀电池(单元)，此外，阴极保护昂贵同时典型的是在整个管线使用寿命中起作用。

管线拥有者曾经开发了观察地下管线使用的技术，某些方法使管线拥有者能够看到由于局部腐蚀管线壁厚的变化，如管子已充分腐蚀因此管子壁变得太薄，就必须更换管线，因为地下管线的更换是昂贵的，因此管线拥有者继续探索防止腐蚀的更好方法，这种努力的大多数曾致力于开发改进了的合金，涂覆层和阴极保护系统，少部分注意力是放在管线安装时避免涂覆层的损坏，在本发明之前的技术忽略了安装之后出现的管线涂覆层的碎裂与抓伤。

很显然在管线吊装时可能出现管线的抓伤与碎裂，第二种不太明显的抓伤和碎裂的方式与铺垫层中石块的移动有关。