水壓試驗裝置及其應用方法與流程

2023-04-28 19:57:31

本發明涉及土木建築領域，特別是涉及水壓試驗裝置及其應用方法。

背景技術：

減阻泥漿系統作為長距離頂管頂力控制不可或缺的一個重要環節，能有效減少頂管摩擦力，從而減少在頂管施工過程中中繼件的使用數量，若注入的潤滑泥漿能在管子的外圍形成一個比較完整的泥漿套，則其減摩效果較好。一般情況摩阻力可由12KN/m2～30KN/m2減至3KN/m2～5KN/m2，甚至更小。此外，當管壁周圍形成完成泥漿套後，可通過減少頂進帶土現象達到控制沉降的目的。因此泥漿套形成的好壞，直接關係到減阻的效果。

一般地，採用頂管機同步注漿和管段補漿兩種方式進行減阻，即頂管機的機尾環向設置注漿環，泥漿由此在管外壁形成泥漿套；其後管段部分在頂進時分步、同時補漿，補漿孔環形布置。考慮DN3800管道直徑較大，每環設置4～6個注漿孔，60度間隔布置。緊靠頂管機頭部的管節，每節布置一環，每一環設置4～6個注漿孔，其後約每隔兩節(12m)一環。並在實際頂管中視頂力大小做適當調整，每道補漿環有獨立閥門控制。完成頂進後，需進行對管周的泥漿套進行水泥漿置換，最後對這些泥漿孔進行封堵。檢驗封堵合格的標準是逐一進行水壓試驗。

在以往的注漿孔的水壓試驗施工中是採用單撐杆連接試壓套筒對注漿孔逐一試壓。具體步驟為：將注漿孔由套筒套住，下端由撐杆支撐，末端架設千斤頂，套筒的側面軟管連接手動試壓泵。試壓時，起升千斤頂，將套筒撐於管壁，保證試壓不洩露，採用手動試壓泵打壓進行水壓試壓。

然而，千斤頂升降速度較慢，並且測試其他注漿孔時需要不斷轉換施工位置，使得施工效率較低，影響施工進度；而且，千斤頂頂升進行試壓操作時容易出現打滑現象，存在安全隱患。

技術實現要素：

基於此，有必要提供一種施工效率高且安全的水壓試驗裝置及其應用方法。

一種水壓試驗裝置，包括：

封堵螺栓，包括頭部和螺杆，所述頭部開設有凹陷部；

套筒，蓋設於所述頭部，所述套筒設有安裝孔；

連接螺栓，一端位於所述套筒內並通過所述凹陷部與所述封堵螺栓連接，另一端伸出所述套筒外並與所述套筒連接；

分流器，包括分流管，所述分流管上設有閥門，所述分流管與所述安裝孔連接；

試壓泵，包括出水管，所述出水管與所述分流器連接。

在其中一個實施例中，所述分流器包括多個所述分流管，各個所述分流管均設有所述閥門。

在其中一個實施例中，所述安裝孔的中心線與所述連接螺栓垂直。

在其中一個實施例中，所述連接螺栓通過螺母與所述套筒連接。

在其中一個實施例中，所述凹陷部的內壁設有內螺紋，所述連接螺栓的端部設有與所述內螺紋匹配的外螺紋。

在其中一個實施例中，還包括彈性墊，所述彈性墊位於所述連接螺栓與所述套筒的連接處。

在其中一個實施例中，還包括密封環，所述密封環位於所述安裝孔中。

上述水壓試驗裝置的應用方法，包括：

將所述封堵螺栓的所述螺杆旋入頂管的注漿孔中並擰緊密封；

將所述套筒蓋於所述封堵螺栓的所述頭部，所述連接螺栓一端位於所述套筒內並與所述頭部連接，另一端伸出所述套筒並旋緊於所述套筒，使所述套筒緊貼所述頂管的管壁；

將所述分流器的所述分流管與所述套筒的所述安裝孔連接，所述試壓泵的所述出水管與所述分流器連接；

通過所述試壓泵使試壓水經所述分流管分流至所述套筒中，觀察所述閥門的壓力數字的變化，進而判斷注漿孔的封堵是否合格

在其中一個實施例中，所述分流器包括多個所述分流管，各個所述分流管均設有所述閥門。

在其中一個實施例中，所述試驗泵的試驗壓力為2MPa-4MPa。

上述水壓試驗裝置在應用時，封堵螺栓位於注漿孔中，通過旋緊連接螺栓可以使得套筒緊密地貼於管壁上，進而在注漿孔的四周形成密閉空間，通過試壓泵使試壓水經分流管分流至套筒中，通過觀察閥門是否有降壓的現象出現便可判斷注漿孔是否封堵合格。上述水壓試驗裝置無需額外的人工在注漿孔周圍形成密閉空間，施工安全且方便，並且可以同時對多個注漿孔進行水壓試驗，有利於提高施工效率，加快施工進度，並且拆卸方便，操作安全且方便。此外，上述水壓試驗裝置的應用方法步驟簡單，適於推廣應用。

附圖說明

圖1為一實施例的水壓試驗裝置的分解示意圖；

圖2為一實施例的水壓試驗裝置的工作示意圖；

圖3為一實施例的水壓試驗裝置的應用方法流程圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

如圖1所示，一實施例的水壓試驗裝置10包括封堵螺栓100、套筒110、連接螺栓120、分流器130和試壓泵140。封堵螺栓100包括頭部102和螺杆104，頭部102開設有凹陷部106，套筒110蓋設於頭部102，套筒110設有安裝孔112。連接螺栓120一端位於套筒110內並通過凹陷部106與封堵螺栓100連接，另一端伸出套筒110外並與套筒110連接。分流器130包括分流管132，分流管132上設有閥門，分流管132與安裝孔112連接。試壓泵140包括出水管142，出水管142與分流器130連接。

上述水壓試驗裝置在應用時，封堵螺栓100位於頂管20的注漿孔中，通過旋緊連接螺栓120可以使得套筒110緊貼於頂管20的管壁上，進而在注漿孔的四周形成密閉空間，通過試壓泵140使試壓水經分流管132分流至套筒110中，通過觀察閥門是否有降壓的現象出現便可判斷注漿孔是否封堵合格。上述水壓試驗裝置無需額外的人工在注漿孔周圍形成密閉空間，施工安全且方便，並且可以同時對多個注漿孔進行水壓試驗，有利於提高施工效率，加快施工進度，並且拆卸方便，操作安全且方便。具體地，當閥門上的壓力值保持不變時，表明注漿孔封堵成功。而如果閥門上的壓力值出現降壓的情況，則表明注漿孔封堵失敗。

在本實施例中，分流器130包括多個分流管132，各個分流管132中均設有閥門。多個分流管132可以同時與同環內的注漿孔連接，並同時進行試壓試驗，只需通過觀察閥門上的壓力值便可以判斷各個注漿孔的封堵情況。另外，試壓泵140的出水管142連接至一分流器130，並通過帶閥門的分流器130分流入同環多個減阻注漿孔達到多孔同步水壓試驗效果，數倍增加注漿孔水壓試驗的效率。如圖1所示，分流器130還包括進口管134，試壓泵140的出水管142通過進口管134與分流器130連接。在本實施例中，分流器130為分配閥板，分配閥板上包括多個連接母端，分流管132的端部設有與連接母端匹配的接插端，分流管132通過插接端與分配閥板連接。

如圖2所示，在本實施例中，分流器130包括4個分流管132，可以同時對同環的4個注漿孔1進行水壓試驗。具體地，按壓試壓泵140，使得試壓水經進口管134流入分流器130中，然後經4個分流管132分別流入各個套筒110中。進而實現同時對四個注漿孔1的封堵情況進行判斷。

封堵螺栓100包括頭部102和螺杆104，螺杆104的直徑與注漿孔的直徑匹配。螺杆104上設有錐形螺紋，螺杆104的端部與頂管20的外壁持平。在本實施例中，螺杆104靠近頭部102預留3mm長度不車螺紋，防止螺栓過擰。螺杆104凸出頂管20的內壁5mm以形成頭部102，並將頭部102加工成六角螺帽。即，在本實施例中，封堵螺栓100的頭部102和螺杆104一體成型。

在頭部102的頂端平面開孔以形成凹陷部106，並在凹陷部106的內表面攻牙，形成內螺紋。凹陷部106的深度以及直徑可以根據實際情況進行選擇。在本實施例中，凹陷部106位於頭部102的中心，即，凹陷部106的中心與螺杆104的中心位於同一條直線上，如此設置，可以使得凹陷部106具有較大的深度範圍。在本實施例中，連接螺栓120的端部設有與內螺紋匹配的外螺紋。當連接螺栓120插入凹陷部106時，二者螺紋連接。

套筒110的作用是在頂管20的注漿孔的周圍形成封閉環境，便於注漿孔進行水壓試驗。連接螺栓120伸入套筒110內並且通過凹陷部106與封堵螺栓100連接。連接螺栓120設有與凹陷部106的內螺紋匹配的外螺紋，當連接螺栓120進入凹陷部106時，二者通過螺紋連接，進而實現連接螺栓120與封堵螺栓100的連接。在本實施例中，連接螺栓120通過螺母122與套筒110連接。如圖1所示，連接螺栓120的另一端位於套筒110外，螺母122通過連接螺栓120的端部套設於連接螺栓120上。螺母122與連接螺栓120螺紋連接，並可以通過旋轉螺母122調整套筒110與管壁20之間的壓力。此外，管壁20與套筒110之間設有橡膠墊，可以起到密封的作用。套筒110設有安裝孔112，在進行水壓試驗時，試壓水通過安裝孔112進入套筒110中。

在本實施例中，安裝孔112的中心線於連接螺栓120垂直。注漿孔封堵結構在實際應用時，連接螺栓120的中心線與封堵螺栓100的中心線位於同一直線上，即，與頂管20的管壁呈大致垂直的狀態。安裝孔112的中心線與頂管20的管壁呈大致平行的狀態，使得分流管132在與安裝孔112連接時可以沿著管壁進行設置，不會形成較大彎折，保住水流的暢通。另外，套筒110的安裝方法採用封堵螺栓100反向拉住套筒110的方式，增加了安裝的便利性，並且具備了多孔位同步施工的可行性。

更進一步地，在本實施例中，還包括彈性墊，彈性墊位於連接螺栓120與套筒110的連接處。彈性墊套設於連接螺栓120上，並且位於螺母122與套筒110外壁之間，提高連接螺栓120與套筒110之間的密封性。另外，在本實施例中，還包括密封環，密封環位於安裝孔112中。在水壓試驗時，當分流管132與安裝孔112連接時，密封環可以提高連接的密封性。

上述水壓試驗裝置10在使用時，旋緊螺母122，使得套筒110緊貼於管壁20，連接好分流管132與安裝孔112，以及連接好試壓泵140與分流器130。通過手動加壓試壓泵140使得試壓水流進分流器130中，分流器130通過各個分流管132將試壓水分流至套在各個注漿孔的套筒110中，並觀察各個分流管132上的閥門的數值變化。在發現降壓的情況下，即可判斷該處的注漿孔封堵失敗。

如圖3所示，上述水壓試驗裝置的應用方法包括以下步驟：

步驟S300，將封堵螺栓的螺杆旋入頂管的注漿孔中並擰緊密封。螺杆的直徑與注漿孔的直徑匹配。在本實施例中，在注漿孔的封堵步驟中，還有將混合均勻的高強度結構膠均勻注入注漿孔中，對注漿孔進行防腐和密封。

步驟S310，將套筒蓋於封堵螺栓的頭部，連接螺栓一端位於套筒內並與頭部連接，另一端伸出套筒外並旋緊於套筒，使套筒緊貼頂管的管壁。封堵螺栓的頭部開設有凹陷部，凹陷部的內表面設有內螺紋，連接螺栓的一端設有與內螺紋匹配的外螺紋，另一端穿出套筒外並通過螺母與套筒連接。即，連接螺栓與封堵螺栓螺紋連接，而通過旋緊螺母可以使套筒緊貼管壁，進而在注漿孔的周圍形成封閉空間。

套筒設有安裝孔，安裝孔用於與分流管連接。在本實施例中，安裝孔的中心線於連接螺栓的中心線垂直。套筒的安裝方法採用封堵螺栓反向拉住套筒的方式，增加了安裝的便利性，並且具備了多孔位同步施工的可能性。

步驟S320，將分流器的分流管與套筒的安裝孔連接，試壓泵的出水管與分流器連接。試壓泵中的試壓水通過出水管進入分流器中，分流器將試壓水通過分流管分流至套筒中。

在本實施例中，分流器包括多個分流管，並且各個分流管均設有閥門。因此，試壓水可以通過多個分流管同時到達多個套筒中，進而同時對多個注漿孔進行水壓試驗。

步驟S330，通過試壓泵使試壓水經分流管分流至套筒中，觀察閥門的壓力數字的變化，進而判斷注漿孔的封堵是否合格。當閥門上的壓力數值沒有發生變化時，表明注漿孔封堵成功。如果發現閥門上的壓力數值出現壓力下降的情況下，便可判斷該注漿孔封堵失敗。即，只需要通過觀察閥門的壓力數值變化便可以篩選判斷注漿孔的封堵情況。

上述水壓試驗裝置的應用方法套筒安裝簡單，工人操作難度較小，相同人工的情況下同環4～6孔試壓時整體時間約為30分鐘(包含水壓試驗時間15分鐘)，試壓效率是傳統方式的4～5倍，提高了試壓效率。另外，上述水壓試驗裝置具有較強的適應性，對於不同管徑或是同環不同孔數的注漿孔均可以進行試壓，適用範圍廣。

以下將對注漿孔的封堵進行詳細介紹：

1、注漿孔封堵準備工作

(1)先將頂管外壁減阻潤滑用的膨潤土混合物用砂漿置換後，並適當維護，以免置換砂漿外洩，影響頂管沉降。

(2)將注漿孔的置換砂漿用閥門打開，觀察閥門中是否有砂漿外洩，未發現外洩才能將閥門打開，並進行下一步注漿孔的密封施工。

(3)用高壓清潔水將注漿孔內部的汙染物混凝土清洗乾淨，並用煤氣烤把或噴燈將孔內部及周邊溼氣去除，直至達到乾燥的金屬表面。

(4)用安全清洗劑將機加工內置堵頭和注漿孔內部清洗乾淨，以免影響密封性。

2、注漿孔封堵施工

注漿孔防腐和密封採用厚漿型環氧樹脂塗料，塗料須符合生活飲用水衛生要求，防腐性能不得低於頂管補口塗料性能。塗料塗敷方式採用壓力泵向注漿孔往外注入塗料，在注漿孔區域形成覆蓋層，覆蓋面積為注漿孔圓孔面積的3倍以上，厚度3cm以上。注漿孔內注滿塗料後，通過擰緊封堵螺栓，擠出塗料，完成防腐和密封。

具體步驟為：

(1)採用厚漿型環氧樹脂塗料：威樂邦牌高強度結構膠作為注漿孔的封堵材料。實際施工時，預先按所需施膠的密封注漿孔的數量及單個注漿孔膠粘劑的用量計算所需結構膠的總用量，隨後按甲(威樂邦牌B-210A)：乙(威樂邦牌B-210B)＝2：1混合均勻，隨配隨用。

(2)用壓力泵將混合均勻的高強度結構膠均勻注入注漿孔內，注漿孔內注滿高強度結構膠後，將封堵螺栓擰緊，使膠水從外部頂進到注漿孔內部空隙處，在注漿孔區域形成覆蓋層，覆蓋面積為注漿孔圓孔面積的3倍以上，厚度為3cm以上，完成防腐和密封。

(3)為排除內部氣泡，需將堵頭擰出，再次灌注混合後的結構膠，並再次擰緊，將封堵螺栓的螺紋全部擰緊，使注漿孔及封堵螺栓的螺紋密封處都灌滿膠，然後用膩子刀或刮板把擠出的膠封住堵頭，使堵頭全部封於膠內。

(4)在常溫下和乾燥環境下固化時間約為1.5小時，在高溼度環境下需4小時後才能完全固化，固化後才能進行高壓試驗。由於注漿孔與外界相連接，有流動的自由水進入管內，所以當第二次將封堵螺栓悶進注漿孔前，施工人員應將少量麻絲纏繞封堵螺栓處，再將配好的膠水均勻的塗在封堵螺栓上，最後封好堵頭。此項操作是為了防止流動水的侵入導致膠水不能凝固完全。

(5)固化後的膠粘劑達到要求強度後，可用高壓水將工件周圍清理乾淨，並用磨光片將密封圓環面打磨平整，否則會影響密封穩定性。

(6)注漿孔封堵完畢後並固化完成後可以進行水壓試驗。每一個注漿孔須進行水壓試驗，試驗壓力為1.15MPa，試壓時間為15min，試壓要求遵照《給水排水管道工程施工及驗收標準規範》(GB50268-2008)。

在完成注漿孔的封堵後，需要採用水壓試驗檢查注漿孔的封堵是否成功，以下將對注漿孔水壓試驗進行詳細說明：

1、注漿孔水壓試驗前的檢查

(1)按要求注漿孔封堵處應塗有厚漿型環氧樹脂塗料，並確認封堵螺栓配齊並擰緊。

(2)檢查注漿孔試壓區表面是否平整，若不平整用角磨機打磨至平整，且檢查有無表面缺陷。

(3)檢查「0」型密封圈的質量，如有質量問題應及時更換。

(4)確認加壓管與支架的安裝方式和安裝位置是否正確，檢查加壓管與支架的緊固程度，並確保連接裝置的焊接質量。

(5)檢查水壓試驗的管路是否有破漏，試壓過程中不能有漏水現象。

(6)檢查試驗用壓力表是否已經校驗合格，壓力表的量程、精度等級是否符合要求。

(7)水壓試驗前要對周圍的設備、配電箱採取保護措施，避免壓力試驗時漏水損壞設備。

2、注漿孔水壓試驗方法

(1)將套有密封圈的分流管緊扣於注漿孔加壓區域，並安裝支架，調整連接裝置使整個試壓裝置兩端緊固在內管壁上。

(2)用手動試壓泵進行1.15MPa水壓試驗，試壓時間為15min。向出水管內注水，同時觀測壓力表的數值，升壓的速度不宜過快，以滿足檢測人員有足夠的時間檢查是否有漏點；當其達到1.15Mpa時，停止加壓，進行嚴密性試驗，以不降壓、無洩漏、無變形為合格；若達不到要求需進行返工處理；停止加壓5min後拆除裝置。

3、注漿孔水壓試驗技術要求

(1)為了確保試壓工作安全並符合設計規範要求，應嚴格按照試驗系統的允許範圍和試驗壓力進行操作。

(2)試驗時使用的壓力表要求在2Mpa至4Mpa之間。

(3)試壓介質，根據本工程實際情況計劃一般的工業用水強度試驗和嚴密性試驗。

(4)試壓系統的試驗壓力應按設計規定執行，注漿孔的設計試驗壓力為1.15MPa。

(5)洩壓時應緩慢打開洩壓閥，選擇安全部位進行並考慮反衝力作用，並避開人員和設備。

4、注漿孔水壓試驗注意事項

(1)注漿孔水壓試驗時，如發現有洩漏點，應洩壓處理，不得帶壓進行修理。

(2)水壓試驗前要對周圍的電器設備、配電箱採取保護措施，避免壓力試驗時漏水從而導致漏電。

(3)注漿孔進行試壓試驗時，無關人員不得擅自入內。在此範圍內與試壓無關的施工應一律停止。

(4)注漿孔壓力試驗時，操作人員的身體不要正對被檢查系統的連接部位，高處作業時應掛好安全帶，並提前準備好應急救援措施。

(5)在試驗過程中，不得在試壓的管子上敲打及懸掛其它重物，重點閥門及危險部位要有專人監護，防患於未然。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。