CN107761736A - 一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，包括压力钢管，其特征是：压力钢管上开设有灌浆孔，外壁上设有钢管外补强板，外补强板上设有螺纹孔，灌浆孔和螺纹孔的中轴线为同一条，灌浆孔和螺纹孔中设有灌浆堵头，灌浆堵头位于灌浆孔内的一段上设有外螺纹。采用上述结构，一方面保证了堵头焊接的干燥环境，有利于保证焊接质量；另一方面有效降低了堵头安装施工难度。
Description
技术领域
本发明涉及水电站压力钢管施工领域，特别是一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头及其施工方法。
背景技术
压力钢管是水电站水工建筑物的重要组成部分，它衔接着电站的进水口和水轮机蜗壳，起着将水由进水口引入蜗壳来推进水轮机转动的作用。压力钢管常见的布置形式有坝内式、隧洞式、露天式三种。在抽水蓄能电站以及大坝水库距离厂房较远的电站均采用隧洞式布置形式。隧洞式压力钢管一般采用一洞一机或者一洞多机的形式。一个发电厂房往往会有多个引水洞。因为压力管道线路较长，同时引水洞的开挖工作量很大，一般也会布置多个工作面。同时根据大坝枢纽交通布置及地质勘查情况开设一个或者多个供土建开挖、支护、钢管安装、回填浇注等施工的通道，即施工施工支洞。在单条压力钢管在安装中为协调整个施工进度也会开展多个工作面；单个工作面压力钢管组装、焊接及焊缝探伤检验合格后，土建单位一般采用分段回填的方式，根据工作面情况及回填浇注方式，分仓回填的长度常常控制在10-30米左右，根据单条压力钢管安装情况，待混凝土凝固强度达到70%及以上可以进行回填灌浆。
回填灌浆的灌浆孔往往是钢管制造时就要开设，灌浆孔布置在钢管腰线上部位置。即顶部的120°范围内，同一截面上以顶点为中心对称开制，钢管上灌浆孔在灌浆工作完成后需要进行封堵，如何有效封堵是目前在高水头电站压力钢管灌浆孔封堵的难题，特别是在有较大外水压力的情况下，如何保证压力钢管灌浆孔的有效封堵是亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头及其施工方法，该装置及施工方法具有施工成本低、工效高、安全可靠、易于实现的优点，有效解决了在外水压力较大的情况下封堵的密封性和焊接的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，包括压力钢管，其特征是：压力钢管上开设有灌浆孔，外壁上设有钢管外补强板，外补强板上设有螺纹孔，灌浆孔和螺纹孔的中轴线为同一条，灌浆孔和螺纹孔中设有灌浆堵头，灌浆堵头位于灌浆孔内的一段上设有外螺纹。
优选的方案中，所述的灌浆孔靠近压力钢管的位置上设有内坡口，内坡口的截面直径由压力钢管内侧向外侧逐渐减小。
优选的方案中，所述的内坡口的侧面与灌浆孔中轴线之间的夹角为10°-15°，内坡口的高度为压力钢管侧壁的二分之一。
优选的方案中，所述的内坡口与灌浆堵头之间焊接形成水密焊缝。
优选的方案中，所述的灌浆堵头与钢管外补强板之间还设有密封垫。
一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，包括以下步骤：
1）在压力钢管上预设灌浆孔，并在灌浆孔的内侧孔壁上开设与灌浆孔中轴线呈10°-15°夹角的内坡口；
2）在压力管道外壁上贴焊钢管外补强板，并在钢管外补强板开设螺纹孔，螺纹孔的中轴线需与灌浆孔中轴线对齐；
3）进行隧洞开挖以及压力钢管安装；
4）在压力钢管的灌浆孔上设置套管，套管上设有外螺纹，套管与钢管外补强板上的螺纹孔通过螺纹连接实现两者固定；
5）套筒安装完毕之后进行回填浇筑灌浆作业；
6）进行压力钢管的灌浆封堵作业，封堵作业前先拆卸下套管，并对灌浆孔进行清理，然后将密封垫安装至钢管外补强板位于灌浆孔内的侧壁上，最后安装灌浆堵头，利用螺纹实现灌浆堵头在灌浆孔上的固定；
7）对内坡口与灌浆堵头之间形成的三角柱形空间进行焊接，形成水密焊缝。
优选的方案中，所述的灌浆堵头采用Q345B或者35#圆钢加工制作。
优选的方案中，所述的步骤6）中，灌浆孔的清理作业包括焊接部位、密封止水面、螺纹面以及混凝土渗水情况处理。
优选的方案中，所述的步骤7）中的焊接作业采用焊条电弧焊方法配合低氢型焊条进行，焊接作业先采用3.2mm小直径焊条配合断弧焊方式进行快速封底焊接，然后采用4mm直径焊条逐层逐道施焊。
优选的方案中，所述的步骤6中的橡胶垫采用石墨盘根材料制作。
本发明所提供的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头及其施工方法，具有以下有益效果：
（1）首次应用了套管，在相应的施工过程中对螺纹孔起到了有效的保护，从而保证了后期灌浆堵头的密封良好性；
（2）密封垫的材质选用了石墨盘根材料，其具有良好的自润滑性及导热性、摩擦系数小、柔软性好、强度高、耐高温、密封性能强等优点；
（3）采用带坡口的焊缝，有效保证钢管管壁焊缝连接强度；
（4）焊接作业采用先小直径焊条断弧焊的方式，降低了焊接热输入量，有效保证了焊接质量，同时能够快速隔离钢管内外空间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为发明的施工作业过程中的结构示意图。
图3为发明的灌浆堵头安装后、焊接作业前的结构示意图。
图中：压力钢管1，钢管外补强板2，密封垫3，灌浆堵头4，水密焊缝5，套管6，灌浆孔7，内坡口8，螺纹孔9。
具体实施方式
实施例1：
如图1-3中，一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，包括压力钢管1，压力钢管1上开设有灌浆孔7，外壁上设有钢管外补强板2，外补强板2上设有螺纹孔9，灌浆孔7和螺纹孔9的中轴线为同一条，灌浆孔7和螺纹孔9中设有灌浆堵头4，灌浆堵头4位于灌浆孔7内的一段上设有外螺纹。
优选的方案中，所述的灌浆孔7靠近压力钢管1的位置上设有内坡口8，内坡口8的截面直径由压力钢管1内侧向外侧逐渐减小。
优选的方案中，所述的内坡口8的侧面与灌浆孔7中轴线之间的夹角为10°-15°，内坡口8的高度为压力钢管1侧壁的二分之一。
优选的方案中，所述的内坡口8与灌浆堵头4之间焊接形成水密焊缝5。
优选的方案中，所述的灌浆堵头4与钢管外补强板2之间还设有密封垫3。
实施例2：
在实施例1的基础上，采用以下方法进行排水系统的安装以及浇筑仓的浇筑：
1）在压力钢管1上预设φ100mm的灌浆孔7，并在灌浆孔7的内侧孔壁上开设与灌浆孔7中轴线呈10°-15°夹角的内坡口8；
2）在压力管道1外壁上贴焊钢管外补强板2，钢管外补强板2采用与压力管道1等厚的250mm×250mm的弧形板，其弧度根据压力钢管1外壁弧度确定，并在钢管外补强板2开设M60螺纹孔9，螺纹孔9的中轴线需与灌浆孔7中轴线对齐；
3）进行隧洞开挖以及压力钢管1安装；
4）在压力钢管1的灌浆孔7上设置套管6，套管6上设有外螺纹，套管6与钢管外补强板2上的螺纹孔9通过螺纹连接实现两者固定；
5）套筒6安装完毕之后进行回填浇筑灌浆作业；
6）进行压力钢管1的灌浆封堵作业，封堵作业前先拆卸下套管6，并对灌浆孔7进行清理，然后将密封垫3安装至钢管外补强板2位于灌浆孔7内的侧壁上，最后安装灌浆堵头4，利用螺纹实现灌浆堵头4在灌浆孔7上的固定；
7）对内坡口8与灌浆堵头4之间形成的三角柱形空间进行焊接，形成水密焊缝5。
优选的方案中，所述的灌浆堵头4采用Q345B或者35#圆钢加工制作。
优选的方案中，所述的步骤6）中，灌浆孔7的清理作业包括焊接部位、密封止水面、螺纹面以及混凝土渗水情况处理。
优选的方案中，所述的步骤7）中的焊接作业采用焊条电弧焊方法配合低氢型焊条进行，焊接作业先采用3.2mm小直径焊条配合断弧焊方式进行快速封底焊接，然后采用4mm直径焊条逐层逐道施焊。
优选的方案中，所述的步骤6中的橡胶垫3采用石墨盘根材料制作。
作为压力钢管安装与土建单位交错施工的最后一道工序，往往施工环境恶劣，工序操作复杂，压力钢管堵头施工是压力管道安装中的关键质量控制点。而采用上述结构及方法，一方面保证了堵头焊接的干燥环境，有利于保证焊接质量；另一方面有效降低了堵头安装施工难度；这不仅是一种快速高效的方法，也是安全经济的最好模式，推动压力钢管安装技术进步，为电站压力钢管安全服役提供有利条件。
Claims (10)
1.一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，包括压力钢管（1），其特征是：压力钢管（1）上开设有灌浆孔（7），外壁上设有钢管外补强板（2），外补强板（2）上设有螺纹孔（9），灌浆孔（7）和螺纹孔（9）的中轴线为同一条，灌浆孔（7）和螺纹孔（9）中设有灌浆堵头（4），灌浆堵头（4）位于灌浆孔（7）内的一段上设有外螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，其特征在于：所述的灌浆孔（7）靠近压力钢管（1）的位置上设有内坡口（8），内坡口（8）的截面直径由压力钢管（1）内侧向外侧逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，其特征在于：所述的内坡口（8）的侧面与灌浆孔（7）中轴线之间的夹角为10°-15°，内坡口（8）的高度为压力钢管（1）侧壁的二分之一。
4.根据权利要求2所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，其特征在于：所述的内坡口（8）与灌浆堵头（4）之间焊接形成水密焊缝（5）。
5.根据权利要求1所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头，其特征在于：所述的灌浆堵头（4）与钢管外补强板（2）之间还设有密封垫（3）。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在压力钢管（1）上预设灌浆孔（7），并在灌浆孔（7）的内侧孔壁上开设与灌浆孔（7）中轴线呈10°-15°夹角的内坡口（8）；
2）在压力管道（1）外壁上贴焊钢管外补强板（2），并在钢管外补强板（2）开设螺纹孔（9），螺纹孔（9）的中轴线需与灌浆孔（7）中轴线对齐；
3）进行隧洞开挖以及压力钢管（1）安装；
4）在压力钢管（1）的灌浆孔（7）上设置套管（6），套管（6）上设有外螺纹，套管（6）与钢管外补强板（2）上的螺纹孔（9）通过螺纹连接实现两者固定；
5）套筒（6）安装完毕之后进行回填浇筑灌浆作业；
6）进行压力钢管（1）的灌浆封堵作业，封堵作业前先拆卸下套管（6），并对灌浆孔（7）进行清理，然后将密封垫（3）安装至钢管外补强板（2）位于灌浆孔（7）内的侧壁上，最后安装灌浆堵头（4），利用螺纹实现灌浆堵头（4）在灌浆孔（7）上的固定；
7）对内坡口（8）与灌浆堵头（4）之间形成的三角柱形空间进行焊接，形成水密焊缝（5）。
7.根据权利要求6所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，其特征在于：所述的灌浆堵头（4）采用Q345B或者35#圆钢加工制作。
8.根据权利要求6所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，其特征在于：所述的步骤6）中，灌浆孔（7）的清理作业包括焊接部位、密封止水面、螺纹面以及混凝土渗水情况处理。
9.根据权利要求6所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，其特征在于：所述的步骤7）中的焊接作业采用焊条电弧焊方法配合低氢型焊条进行，焊接作业先采用3.2mm小直径焊条配合断弧焊方式进行快速封底焊接，然后采用4mm直径焊条逐层逐道施焊。
10.根据权利要求6所述的一种用于水电站压力钢管灌浆施工的堵头施工方法，其特征在于：所述的步骤6中的橡胶垫（3）采用石墨盘根材料制作。
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