CN104018476A - 一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构及其灌浆工艺 - Google Patents

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申显柱
罗玉霞
李晓彬
李水生
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邵凌峰
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Abstract

本发明公开了一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构及其灌浆工艺，所述灌浆结构包括压力钢管及设置于压力钢管外侧的微膨胀混凝土，所述压力钢管上后期开设有若干灌浆孔，在灌浆孔处焊接有灌浆引出管，在开设的灌浆孔内设置有锥形封堵塞，在锥形封堵塞顶端通过周边焊透进行封堵；所述工艺包括回填微膨胀混凝土、物探声波检查、开孔、灌浆、灌浆结束判断、灌浆质量检查、封孔及探伤检查等步骤。本发明通过在事前进行回填微膨胀混凝土，在事后采用物探声波检测的方法探测底拱脱空范围和深度，最后通过补打适量的临时灌浆小孔进行有效地接触灌浆，用以充填钢管与混凝土之间的脱空，满足钢管环向均匀受力以及与岩体联合受力，增加钢管运行的安全性。

Description

一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构及其灌浆工艺
技术领域
本发明涉及一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构及其灌浆工艺，属于水利水电技术领域。
背景技术
水电站压力管道是指从水库、前池或调压室向发电厂房水轮机输送水量的管道，其中埋藏式压力钢管是指埋入岩体内并在钢管与围岩间充填混凝土的钢管。根据水电工程建设发展情况，大多数工程因压力钢管结构布置、混凝土收缩或施工工艺不当等因素，导致坡度缓于45°的压力钢管底拱与回填混凝土之间出现“脱空”现象，甚至有的出现几厘米到几十厘米的空洞，连续脱空严重者超过结构设计允许的缝隙，引起局部应力过大，影响钢管运行的安全性时，因此，应对严重脱空部位进行接触灌浆。目前，接触灌浆处理方式主要有在钢管底拱预留孔或沿钢管外壁预埋灌浆管两种，预留孔方式开孔数量多、孔径通常大于50mm、焊接补强工艺要求高，同时漏焊存在内水外渗的安全隐患，预埋管方式在施工期间容易被堵而影响后期灌浆效果；而且这两种接触灌浆方式均属于预设措施，不一定与脱空区域对应，后期依然需要通过检查补打灌浆孔进行二次接触灌浆。因此，上述接触灌浆方式存在施工周期长、工艺复杂、盲目性大、工程投资较多及安全可靠性较差等不足；不能达到预期的施工效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，从而达到有效提高回填灌浆施工效果的目的。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，包括压力钢管及设置于压力钢管外侧的微膨胀混凝土，所述压力钢管上开设有若干灌浆孔，在灌浆孔处焊接有灌浆引出管，在开设的灌浆孔内设置有锥形封堵塞，在锥形封堵塞顶端通过周边焊透进行封堵。
所述灌浆引出管采用无缝钢管制作，其中无缝钢管的直径为14mm，长度为10～20cm。
所述灌浆孔的直径为14mm，且孔深穿过压力钢管壁厚，并通往微膨胀混凝土深度20mm处。
所述周边焊透的高度大于或等于5mm。
所述锥形封堵塞的高度大于或等于压力钢管的壁厚加上15mm。
本发明还提供了一种埋藏式压力钢管接触灌浆工艺，主要包括如下工艺步骤：
(1)回填微膨胀混凝土；
(2)物探声波检查：在混凝土浇筑结束60天后进行物探声波检查，检测出脱空范围和深度，绘制脱空范围展示图，再结合压力钢管的规模大小和结构设计要求综合判断分析临时开孔范围及个数；
(3)开孔：每一独立的脱空区布孔不应少于2个，其中1个为灌浆孔，1个为回浆排气孔，开孔孔径为φ14mm，同时在开设的灌浆孔处焊接φ14mm，长度为10～20cm的无缝钢管，孔深穿过压力钢管壁再钻20mm；
(4)灌浆：接触灌浆前用压缩空气检查脱空连通情况，吹出脱空范围内的污物和积水，风压为0.2MPa，浆液采用水泥浆，浆液配比采用0.8：1、0.6：1两个比级依次变浆，灌浆压力为0.10～0.25MPa；
(5)灌浆结束判断：在设计灌浆压力下不吸浆，持续5min为止；
(6)灌浆质量检查：待灌浆结束7天后进行，采用锤击法进行检查，脱空面积小于0.5m2为合格；
(7)封孔：钢管开孔封堵应在灌浆质量检查之后进行，封堵时将孔壁污物清理干净，将锥形封堵塞嵌入混凝土中20mm后采用堆焊法封堵；
(8)探伤检查：每个孔采用100％着色剂或磁粉探伤检查，合格后对开孔表面焊疤磨平并进行防腐处理。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过后期在压力钢管上开设灌浆孔，并采用锥形封堵塞进行封堵，可在事前进行回填微膨胀混凝土，在事后采用物探声波检测的方法探测底拱脱空范围和深度，最后通过补打适量简单易行的临时灌浆小孔结构进行有效地接触灌浆，用以充填钢管与混凝土之间的脱空，满足钢管环向均匀受力以及与岩体联合受力，保证内水压力的充分传递，不仅保持了钢管的完整性，保证了压力钢管、混凝土与岩体整体受力，解决了回填混凝土与围岩之间的脱空问题，增加钢管运行的安全性；本发明简单易行、针对性强、安全可靠，能有效改进接触灌浆设计和提高接触灌浆施工效果，大大缩短工期和节省工程投资，具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的埋藏式压力钢管剖面结构示意图；
图2是本发明的管壁开孔结构放大示意图；
图3是本发明的孔壁封堵结构放大示意图；
图4是本发明的锥形封堵塞结构放大示意图。
图中：1-压力钢管，2-微膨胀混凝土，3-岩体，4-灌浆引出管，5-锥形封堵塞，6-周边焊透，7-灌浆孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示，本发明所述的一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，包括压力钢管1及设置于压力钢管1外侧的微膨胀混凝土2，所述压力钢管1上开设有若干灌浆孔7，在灌浆孔7处焊接有灌浆引出管4，在开设的灌浆孔7内设置有锥形封堵塞5，在锥形封堵塞5顶端通过周边焊透6进行封堵。采用该灌浆结构，可在事前进行回填微膨胀混凝土2，在事后采用物探声波检测的方法探测底拱脱空范围和深度，最后通过补打适量简单易行的临时灌浆小孔结构进行有效地接触灌浆。接触灌浆通过灌注水泥浆(或水泥砂浆)形成结石，用以充填钢管与混凝土之间的脱空，满足钢管环向均匀受力以及与岩体3联合受力，保证内水压力的充分传递，不仅保持了钢管的完整性，保证了钢管、混凝土与岩体3整体受力的特点，而且解决了压力钢管1与回填混凝土之间的脱空问题，增加钢管运行的安全性。
在上述结构中，灌浆引出管4采用无缝钢管制作，其中无缝钢管的直径为14mm，长度为10～20cm。
如图3所示，所述灌浆孔7的直径为14mm，且孔深穿过压力钢管1壁厚，并通往微膨胀混凝土2深度20mm处。
所述周边焊透6的高度大于或等于5mm。
所述锥形封堵塞5的高度大于或等于压力钢管1的壁厚加上15mm。
本发明的实施例：当压力钢管1因结构布置、混凝土收缩或施工工艺不当等因素，导致坡度缓于45°的压力钢管底拱与回填混凝土之间出现“有害脱空”现象，引起局部应力过大，影响钢管运行的安全性时，采用本发明所述结构对严重脱空部位进行接触灌浆，其接触灌浆施工步骤进行：
(1)回填微膨胀混凝土；
(2)在混凝土浇筑结束60天后进行物探声波检查，检测出脱空范围和深度，绘制脱空范围展示图，再结合压力钢管的规模大小和结构设计要求综合判断分析临时开孔范围及个数；
(3)开孔：每一独立的脱空区布孔不应少于2个，1个灌浆孔(脱空区中部)，1个回浆排气孔(最高处)，开孔孔径为φ14mm，同时在开设的灌浆孔处焊接φ14mm，长度为10～20cm的无缝钢管，以便同进浆管连接，开孔和开孔后的封堵如图2及图3所示；孔深须穿过压力钢管1壁再钻20mm；补打临时孔必须严格控制数量，开孔时记录开孔的个数和位置，防止漏封；
(4)灌浆：接触灌浆前用压缩空气检查脱空连通情况，吹出脱空范围内的污物和积水，风压为0.2MPa。浆液采用水泥浆，浆液配比可采用0.8：1、0.6：1两个比级依次变浆，并掺减水剂(扩散剂)以提高浆液自身的流动性；灌浆压力必须以控制钢衬变形不超过设计规定值为准，可根据钢衬的厚度、脱空面积的大小及脱空的程度等实际情况确定，孔口灌浆压力优选为0.10～0.25MPa；灌浆参数可根据实际灌浆情况进行调整；灌浆过程中应当敲击、震动灌浆范围内的钢衬。灌浆过程中应遵循由低到高依次灌注的原则；灌浆过程中，应进行监测，防止发生钢管外压失稳事故；
(5)灌浆结束标准：在设计灌浆压力下不吸浆，持续5min为止；
(6)灌浆质量检查：待灌浆结束7天后进行，采用锤击法进行检查，脱空面积小于0.5m2为合格；最多进行2次接触灌浆；
(7)封孔：钢管开孔封堵应在灌浆质量检查之后进行，封堵时将孔壁污物清理干净，将锥形封堵塞5嵌入混凝土中20mm后采用堆焊法封堵；封孔时须仔细核对开孔个数，不得漏封；
(8)每个孔采用100％着色剂或磁粉探伤检查，合格后对开孔表面焊疤磨平并进行防腐处理。

Claims (6)

1.一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，包括压力钢管(1)及设置于压力钢管(1)外侧的微膨胀混凝土(2)，其特征在于：所述压力钢管(1)上开设有若干灌浆孔(7)，在灌浆孔(7)处焊接有灌浆引出管(4)，在开设的灌浆孔(7)内设置有锥形封堵塞(5)，在锥形封堵塞(5)顶端通过周边焊透(6)进行封堵。
2.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，其特征在于：所述灌浆引出管(4)采用无缝钢管制作，其中无缝钢管的直径为14mm，长度为10～20cm。
3.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，其特征在于：所述灌浆孔(7)的直径为14mm，且孔深穿过压力钢管(1)壁厚，并通往微膨胀混凝土(2)深度20mm处。
4.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，其特征在于：所述周边焊透(6)的高度大于或等于5mm。
5.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管接触灌浆结构，其特征在于：所述锥形封堵塞(5)的高度大于或等于压力钢管(1)的壁厚加上15mm。
6.一种埋藏式压力钢管接触灌浆工艺，其特征在于：主要包括如下工艺步骤：
(1)回填微膨胀混凝土；
(2)物探声波检查：在混凝土浇筑结束60天后进行物探声波检查，检测出脱空范围和深度，绘制脱空范围展示图，再结合压力钢管的规模大小和结构设计要求综合判断分析临时开孔范围及个数；
(3)开孔：每一独立的脱空区布孔不应少于2个，其中1个为灌浆孔，1个为回浆排气孔，开孔孔径为φ14mm，同时在开设的灌浆孔处焊接φ14mm，长度为10～20cm的无缝钢管，孔深穿过压力钢管壁再钻20mm；
(4)灌浆：接触灌浆前用压缩空气检查脱空连通情况，吹出脱空范围内的污物和积水，风压为0.2MPa，浆液采用水泥浆，浆液配比采用0.8：1、0.6：1两个比级依次变浆，灌浆压力为0.10～0.25MPa；
(5)灌浆结束判断：在设计灌浆压力下不吸浆，持续5min为止；
(6)灌浆质量检查：待灌浆结束7天后进行，采用锤击法进行检查，脱空面积小于0.5m2为合格；
(7)封孔：钢管开孔封堵应在灌浆质量检查之后进行，封堵时将孔壁污物清理干净，将锥形封堵塞嵌入混凝土中20mm后采用堆焊法封堵；
(8)探伤检查：每个孔采用100％着色剂或磁粉探伤检查，合格后对开孔表面焊疤磨平并进行防腐处理。
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