CN112880923A - 一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及补水工程技术领域，提供了一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，包括如下步骤：S1，沿河道的延伸方向于河岸开挖土方；S2，待挖出一段基坑后，在挖出的基坑中敷设预应力钢筒混凝土管，并使预应力钢管混凝土管悬浮在基坑中；S3，向基坑中浇筑混凝土，直至形成镇墩，预应力钢筒混凝土管置于镇墩中，且预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端露在镇墩外；S4，在镇墩的上方回填土方；S5，待回填完后，在预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端装设试压堵头，进行水压试验。本发明通过采用混凝土镇墩法，在现场实施过程中一次性成功，合理解决了长距离市政管道打压难度大，无法分段连续性施工的难题，同时保证了安全生产、提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及补水工程技术领域，具体为一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法。
背景技术
补水工程需要敷设管道进行补水，现有管道采用双胶圈承插连接。由于沿河管道长，土质因条件差(主要为沙土)，工期紧张(主要受汛期下雨影响)，需要分多段进行施工。在管道敷设完成后需要高效快速地完成水压试验工作，以便于管道回填隐蔽，保证工期及管道安装质量。
由于本补水工程管道分为多段施工，且受土质影响(大部分为沙土)，使得水压试验无法采用GB50268-2008中规定的背靠法，同时采用试压管节法对后续管道施工质量要求高，无法分段性施工，打压风险大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，通过采用混凝土镇墩法，在现场实施过程中一次性成功，合理解决了长距离市政管道打压难度大，无法分段连续性施工的难题，同时保证了安全生产、提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，包括如下步骤：
S1，沿河道的延伸方向于河岸开挖土方；
S2，待挖出一段基坑后，在挖出的所述基坑中敷设预应力钢筒混凝土管，并使所述预应力钢管混凝土管悬浮在所述基坑中；
S3，向所述基坑中浇筑混凝土，直至形成镇墩，所述预应力钢筒混凝土管置于所述镇墩中，且所述预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端露在所述镇墩外；
S4，在所述镇墩的上方回填土方；
S5，待回填完后，在所述预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端装设试压堵头，进行水压试验。
进一步，开挖另外的基坑，并进行所述S2-S5步骤，待完成水压试验后，将各段预应力钢筒混凝土管连通，各所述预应力钢筒混凝土管作为补水工程管道的一部分。
进一步，在所述S5步骤中，水压试验的具体为：
S50，在所述预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端分别设置压力表，并设置排气管和打压管；
S51，向所述预应力钢筒混凝土管中注水，并静置；
S52，待液位稳定后，向预应力钢筒混凝土中分级打压；
S53，待外观检查无漏水现象，且经检测单位检测合格后，进行泄压和排水，完成水压试验。
进一步，在所述S50中，所述排气管和所述打压管均设置控制阀门。
进一步，在所述S51步骤中，注水点设置在最低点，排气点设置在最高点，且注水完成后静置的时间为48小时，并从所述注水孔观察管道液位变化。
进一步，在所述S52步骤中，打压时在预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端设置位移监测点，定时观测位移情况。
进一步，在打压初期控制打压速度，缓慢升压，每升压0.1MPa，观察两处位移监测点管道位移情况以及渗漏情况，同时通过所述压力表观察压力变化，待升至设计试验压力1.0MPa后，停止注水补压，稳定15分钟，当15分钟后压力下降不超过0.03MPa时，再将试验压力降至工作压力并保持恒压30分钟。
进一步，所述试压堵头采用与试压管道相同管径的焊接钢管内侧焊接多块钢板，各所述钢板形成格形。
进一步，在开挖土方时，保留对应所述预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端的两处原状土层不被破坏。
进一步，采用钢筋连接所述预应力钢筒混凝土管和所述混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，通过采用混凝土镇墩法，在现场实施过程中一次性成功，合理解决了长距离市政管道打压难度大，无法分段连续性施工的难题，同时保证了安全生产、提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法的预应力钢筒混凝土管与镇墩的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法的钢筋连接预应力钢筒混凝土管和混凝土的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法的试压堵头的示意图；
附图标记中：1-预应力钢筒混凝土管；2-镇墩；3-L型钢筋；4-加固型钢板；5-排水口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，包括如下步骤：S1，沿河道的延伸方向于河岸开挖土方；S2，待挖出一段基坑后，在挖出的所述基坑中敷设预应力钢筒混凝土管1，并使所述预应力钢管混凝土管悬浮在所述基坑中；S3，向所述基坑中浇筑混凝土，直至形成镇墩2，所述预应力钢筒混凝土管1置于所述镇墩2中，且所述预应力钢筒混凝土管1的两侧的开口端露在所述镇墩2外；S4，在所述镇墩2的上方回填土方；S5，待回填完后，在所述预应力钢筒混凝土管1的两侧的所述开口端装设试压堵头，进行水压试验。在本实施例中，通过采用混凝土镇墩2法，在现场实施过程中一次性成功，合理解决了长距离市政管道打压难度大，无法分段连续性施工的难题，同时保证了安全生产、提高了生产效率，同时镇墩2法水压试验不需要后续管道做为靠背，利用镇墩2与土壤之间的摩擦力及镇墩2与土层高差的被动土抗力抵消试验压力，避免水压试验对后续管道产生的扰动及损伤。具体地，先挖基坑，基坑沿着河道的长度方向挖，当挖好一段基坑后，在基坑中敷设预应力钢筒混凝土管1，确保预应力钢筒混凝土管1悬在基坑中，然后浇筑混凝土，形成镇墩2，在具体的操作中，在浇筑之前，在管边做一个等高标记，管道高度有上升时，立即停止浇筑。镇墩2包裹着预应力钢筒混凝土管1，预应力钢筒混凝土管1横置，其两端开口露在镇墩2外，在回填土方后，在开口端装试压堵头，即可进行水压试验。优选的，混凝土镇墩2采用C25混凝土包封，混凝土镇墩2的深度(即预应力钢筒混凝土管1下方的混凝土的厚度)为保护层厚度(即预应力钢筒混凝土上方的混凝土的厚度的)的三倍，优选的，前者为1.5m，后者为0.5m，如此可以使该镇墩2与后背土层的被动土压力、与四周土层的摩擦力配合来抵消试压堵头受到的试验压力。镇墩2受原状土抗力，当试压堵头的作用力通过镇墩2与原状土后被动土压力的合力作用点重合时，每米宽度镇墩2允许抗力计算公式为：
其中R为镇墩2每米宽度上的被动土压力(KN/m)，γ为镇墩2后背土的重力密度(KN/m)，本工程为黏土，取19.0KN/m3，H为镇墩2后背土高度，取1.5m，h为镇墩2顶至地面高度，镇墩2上部最低高度为0m，Kp为被动土压力系数，按式：
c为后背土体的粘聚力，取24KN/m2，则：
镇墩2受原状土被动土抗力为：Ff＝121.41*3＝364.23KN，可见受力与镇墩2长度无关。镇墩2受的基础摩擦力f＝μ(W1+W2+W3+W4)，其中μ为管道的摩擦阻力系数，土质为黏土，取0.4，W1为混凝土镇墩2重力，W1＝(3.0*3.0-3.14*0.5*0.5)*L*2.417*9.8＝194.60LKN；W2为预应力钢管混凝土管重力，W2＝L*347.68*9.8/1000＝3.41L KN，W3为水重力，可以忽略不计，W4为为回填土重力，按1.0m计算，W4＝3.0*L*1.5*1.9*9.8＝83.80LKN；L为混凝土镇墩2长度；即f＝(194.60L+3.41L+83.80L)*0.4＝112.724LKN。混凝土镇墩2长度L，为保证水压试验安装，水压试验压力考虑1.2的安全系数，即：1.2F+F1＝Ff+f，其中F1为混凝土镇墩2处的静水压力，最大高程差为9m，所以试压点所受静水压力可以忽略不计，故F1＝0。1.2*785＝364.23+112.724L，即：L＝(1.2*785-386.23)/112.724＝4.93m，取5.0m。优选的，混凝土镇墩2浇注养护完成，强度达到要求后，四周应使用原土回填，回填时应分层进行，并使用机械夯实，压实度不小于90％，原土与混凝土镇墩2四周结合紧密，无缝隙。
作为本发明实施例的优化方案，开挖另外的基坑，并进行所述S2-S5步骤，待完成水压试验后，将各段预应力钢筒混凝土管1连通，各所述预应力钢筒混凝土管1作为补水工程管道的一部分。在本实施例中，采用上述的分段以及墩镇法，可以使长距离输送管道多段同时施工，有利于缩短施工工期，即同时施工多处基坑，然后敷设好预应力钢筒混凝土管1后，将相邻的预应力钢筒混凝土管1连接起来，形成整体的补水工程管道。连接的形式可以采用连接件，连接件为一头PCCP管单承插口，另一头为钢管，PCCP管单承插口连接PCCP管，钢管部分连接注水口，排水口5，盲板等，连接件与PCCP管承插口需进行包封，确保试压安全。如此可以高效快速地完成水压试验工作，以便于管道回填隐蔽，保证工期及管道安装质量。优选的，水压试验的试压点可以做为施工过程中管道安装偏差的集中点，在试压点一次性处理管道安装偏差，有利于提高管道安装质量。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S5步骤中，水压试验的具体为：S50，在所述预应力钢筒混凝土管1的两侧的所述开口端分别设置压力表，并设置排气管和打压管；S51，向所述预应力钢筒混凝土管1中注水，并静置；S52，待液位稳定后，向预应力钢筒混凝土中分级打压；S53，待外观检查无漏水现象，且经检测单位检测合格后，进行泄压和排水，完成水压试验。在所述S50中，所述排气管和所述打压管均设置控制阀门。在所述S51步骤中，注水点设置在最低点，排气点设置在最高点，且注水完成后静置的时间为48小时，并从所述注水孔观察管道液位变化。在所述S52步骤中，打压时在预应力钢筒混凝土管1的两侧的所述开口端设置位移监测点，定时观测位移情况。在打压初期控制打压速度，缓慢升压，每升压0.1MPa，观察两处位移监测点管道位移情况以及渗漏情况，同时通过所述压力表观察压力变化，待升至设计试验压力1.0MPa后，停止注水补压，稳定15分钟，当15分钟后压力下降不超过0.03MPa时，再将试验压力降至工作压力并保持恒压30分钟。在本实施例中，压力表安装前必须进行校核，压力表、排气管及打压管前必须设置控制阀门，避免过程中可能出现的压力表损坏，打压接口损坏等意外造成水压试验失败，做为检修使用。前后两端各设置压力表1个，便于观察前后压力变化。注水前应检查干管阀门是否打开，支管阀门是否关闭，排气阀是否打开；注水点应设置在最低点，排气点应设置在最高点，有利于注水的过程管腔内气体顺利排出；注水完成后，静置48h，从注水孔观察管道液位变化，液位稳定后才可进行下一道工序施工。打压时需在首尾两端堵头处设置位移监测点，定时观测位移情况，打压初期应控制打压速度，升压应缓慢，每升压0.1MPa，应观察两端堵头处位移监测点管道移位情况以及管道、法兰、阀门等处的渗漏情况，在首尾两端设置压力表，便于观察压力变化，升至设计试验压力1.0MPa后，停止注水补压，稳定15min；当15min后压力下降不超过0.03MPa，将试验压力降至工作压力并保持恒压30min，进行外观检查若无漏水现象，经第三方检测单位检测合格后方可进行下一道工序施工。水压试验经检测合格后排水试压堵头处设置的排水阀，卸掉管道内压力，将水通过排水管或排水沟排至指定的排点。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图4，所述试压堵头采用与试压管道相同管径的焊接钢管内侧焊接多块钢板，各所述钢板形成格形。在本实施例中，钢板为加固型钢板4。试压堵头采用焊接钢管、30mm焊接钢板(盲板)、10mm焊接钢板(肋板)焊接而成，盲板须内外双焊，肋板成100mm*100mm格形。采用与试压管道相同管径的焊接钢管内侧焊接钢板，与采用法兰盲板做为试压堵头相比，减少打压过中的渗漏点，降低渗漏风险，提高水压试验的成功率。以其中一段管打压试验为例进行受力分析(其余管径只需将管径代入公式即可)，试压堵头处所受试验压力为：F＝P*S＝P*πr2，其中P试验压力，根据图纸设计说明，取1.0MPa，S为后背受力面积，r为管道半径，取0.5m，代入公式得F＝1.0*3.14*0.5*0.5*1000＝785.00KN，即水压试验时，试压堵头受到的压力为785KN，试压堵头受到的试验压力需要通过混凝土镇墩2与后背土层的被动土压力、与四周土层的摩擦力抵消。试压堵头除排水孔外，注水孔及排气孔不得焊接在盲板上，应该设置在焊接钢管上，防止盲板开孔过大加肋片困难而造成的变形。
作为本发明实施例的优化方案，在开挖土方时，保留对应所述预应力钢筒混凝土管1的两侧的开口端的两处原状土层不被破坏。在本实施例中，对开挖部分进行放线定位，机械开挖混凝土镇墩2基坑立面接近10cm后采用人工开挖，确保立面，尽量减少对立面的扰动，若现场操作不慎扰动土层立面，可适当增大混凝土基础大小，务必确保混凝土基础和图层贴合，需要按照预先考察设计的尺寸来进行开挖。
作为本发明实施例的优化方案，如图3所示，采用钢筋连接所述预应力钢筒混凝土管1和所述混凝土。在本实施例中，需要在对预应力钢筒混凝土管1包封前进行加固措施，防止浇筑过程中的浮管，额外采用钢筋加固，可以采用L型钢筋3对镇墩2部位的钢管与基础进行连接，从而防止浮管。L型钢筋3水平方向与管道方向平行分布，焊接在管道的外侧壁上，竖直方向与混凝土结构筋相接。采用两个方向的L型钢筋3加固，确保抵消两个方向的干扰。试压段焊接钢管焊接完成后，在钢管面上焊接不规则L型钢筋3，“L”型钢筋朝向与堵头所受试验压力方向相反，使焊接钢管与混凝形成一个整体，防止试压堵头所受试验压力大于焊接钢管与混凝土之间的最大静摩擦力而出现的相对滑动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，沿河道的延伸方向于河岸开挖土方；
S2，待挖出一段基坑后，在挖出的所述基坑中敷设预应力钢筒混凝土管，并使所述预应力钢管混凝土管悬浮在所述基坑中；
S3，向所述基坑中浇筑混凝土，直至形成镇墩，所述预应力钢筒混凝土管置于所述镇墩中，且所述预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端露在所述镇墩外；
S4，在所述镇墩的上方回填土方；
S5，待回填完后，在所述预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端装设试压堵头，进行水压试验。
2.如权利要求1所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：开挖另外的基坑，并进行所述S2-S5步骤，待完成水压试验后，将各段预应力钢筒混凝土管连通，各所述预应力钢筒混凝土管作为补水工程管道的一部分。
3.如权利要求1所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于，在所述S5步骤中，水压试验的具体为：
S50，在所述预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端分别设置压力表，并设置排气管和打压管；
S51，向所述预应力钢筒混凝土管中注水，并静置；
S52，待液位稳定后，向预应力钢筒混凝土中分级打压；
S53，待外观检查无漏水现象，且经检测单位检测合格后，进行泄压和排水，完成水压试验。
4.如权利要求3所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：在所述S50中，所述排气管和所述打压管均设置控制阀门。
5.如权利要求3所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：在所述S51步骤中，注水点设置在最低点，排气点设置在最高点，且注水完成后静置的时间为48小时，并从所述注水孔观察管道液位变化。
6.如权利要求3所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：在所述S52步骤中，打压时在预应力钢筒混凝土管的两侧的所述开口端设置位移监测点，定时观测位移情况。
7.如权利要求6所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：在打压初期控制打压速度，缓慢升压，每升压0.1MPa，观察两处位移监测点管道位移情况以及渗漏情况，同时通过所述压力表观察压力变化，待升至设计试验压力1.0MPa后，停止注水补压，稳定15分钟，当15分钟后压力下降不超过0.03MPa时，再将试验压力降至工作压力并保持恒压30分钟。
8.如权利要求1所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：所述试压堵头采用与试压管道相同管径的焊接钢管内侧焊接多块钢板，各所述钢板形成格形。
9.如权利要求1所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：在开挖土方时，保留对应所述预应力钢筒混凝土管的两侧的开口端的两处原状土层不被破坏。
10.如权利要求1所述的一种预应力钢筒混凝土管水压试验施工方法，其特征在于：采用钢筋连接所述预应力钢筒混凝土管和所述混凝土。
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| CN203490041U (zh) * | 2013-10-21 | 2014-03-19 | 杜培文 | 一种输水管道试压装置 |
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| CN107631846A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-01-26 | 中建安装工程有限公司 | 一种长输管道的试压方法 |
| CN108747077A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-06 | 中国葛洲坝集团机电建设有限公司 | 一种相邻填墩之间压力钢管合拢节的安装系统及方法 |
-
2021
- 2021-01-11 CN CN202110033222.3A patent/CN112880923A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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