一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構及其灌漿工藝的製作方法

2023-05-06 14:35:51 1

一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構及其灌漿工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構及其灌漿工藝，所述灌漿結構包括壓力鋼管及設置於壓力鋼管外側的微膨脹混凝土，所述壓力鋼管上後期開設有若干灌漿孔，在灌漿孔處焊接有灌漿引出管，在開設的灌漿孔內設置有錐形封堵塞，在錐形封堵塞頂端通過周邊焊透進行封堵；所述工藝包括回填微膨脹混凝土、物探聲波檢查、開孔、灌漿、灌漿結束判斷、灌漿質量檢查、封孔及探傷檢查等步驟。本發明通過在事前進行回填微膨脹混凝土，在事後採用物探聲波檢測的方法探測底拱脫空範圍和深度，最後通過補打適量的臨時灌漿小孔進行有效地接觸灌漿，用以充填鋼管與混凝土之間的脫空，滿足鋼管環向均勻受力以及與巖體聯合受力，增加鋼管運行的安全性。
【專利說明】一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構及其灌漿工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構及其灌漿工藝，屬於水利水電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]水電站壓力管道是指從水庫、前池或調壓室向發電廠房水輪機輸送水量的管道，其中埋藏式壓力鋼管是指埋入巖體內並在鋼管與圍巖間充填混凝土的鋼管。根據水電工程建設發展情況，大多數工程因壓力鋼管結構布置、混凝土收縮或施工工藝不當等因素，導致坡度緩於45°的壓力鋼管底拱與回填混凝土之間出現「脫空」現象，甚至有的出現幾釐米到幾十釐米的空洞，連續脫空嚴重者超過結構設計允許的縫隙，引起局部應力過大，影響鋼管運行的安全性時，因此，應對嚴重脫空部位進行接觸灌漿。目前，接觸灌漿處理方式主要有在鋼管底拱預留孔或沿鋼管外壁預埋灌漿管兩種，預留孔方式開孔數量多、孔徑通常大於50_、焊接補強工藝要求高，同時漏焊存在內水外滲的安全隱患，預埋管方式在施工期間容易被堵而影響後期灌漿效果；而且這兩種接觸灌漿方式均屬於預設措施，不一定與脫空區域對應，後期依然需要通過檢查補打灌漿孔進行二次接觸灌漿。因此，上述接觸灌漿方式存在施工周期長、工藝複雜、盲目性大、工程投資較多及安全可靠性較差等不足；不能達到預期的施工效果。

【發明內容】

[0003]為解決上述問題，本發明提供一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，從而達到有效提高回填灌漿施工效果的目的。
[0004]本發明是通過如下技術方案予以實現的。
[0005]一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，包括壓力鋼管及設置於壓力鋼管外側的微膨脹混凝土，所述壓力鋼管上開設有若干灌漿孔，在灌漿孔處焊接有灌漿引出管，在開設的灌漿孔內設置有錐形封堵塞，在錐形封堵塞頂端通過周邊焊透進行封堵。
[0006]所述灌漿引出管採用無縫鋼管制作，其中無縫鋼管的直徑為14mm，長度為10?20cmo
[0007]所述灌漿孔的直徑為14_，且孔深穿過壓力鋼管壁厚，並通往微膨脹混凝土深度20mm 處。
[0008]所述周邊焊透的高度大於或等於5_。
[0009]所述錐形封堵塞的高度大於或等於壓力鋼管的壁厚加上15mm。
[0010]本發明還提供了一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿工藝，主要包括如下工藝步驟:
[0011](I)回填微膨脹混凝土 ；
[0012](2)物探聲波檢查:在混凝土澆築結束60天後進行物探聲波檢查，檢測出脫空範圍和深度，繪製脫空範圍展示圖，再結合壓力鋼管的規模大小和結構設計要求綜合判斷分析臨時開孔範圍及個數；[0013](3)開孔:每一獨立的脫空區布孔不應少於2個，其中I個為灌漿孔，I個為回漿排氣孔，開孔孔徑為Φ 14mm,同時在開設的灌眾孔處焊接Φ 14mm,長度為10~20cm的無縫鋼管，孔深穿過壓力鋼管 壁再鑽20mm ；
[0014](4)灌漿:接觸灌漿前用壓縮空氣檢查脫空連通情況，吹出脫空範圍內的汙物和積水，風壓為0.2MPa，漿液採用水泥漿，漿液配比採用0.8:1、0.6:1兩個比級依次變漿,灌漿壓力為0.10~0.25MPa ；
[0015](5)灌漿結束判斷:在設計灌漿壓力下不吸漿，持續5min為止；
[0016](6)灌漿質量檢查:待灌漿結束7天後進行，採用錘擊法進行檢查，脫空面積小於
0.5m2為合格；
[0017](7)封孔:鋼管開孔封堵應在灌漿質量檢查之後進行，封堵時將孔壁汙物清理乾淨，將錐形封堵塞嵌入混凝土中20_後採用堆焊法封堵；
[0018](8)探傷檢查:每個孔採用100%著色劑或磁粉探傷檢查，合格後對開孔表面焊疤磨平並進行防腐處理。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020]與現有技術相比，本發明通過後期在壓力鋼管上開設灌漿孔，並採用錐形封堵塞進行封堵，可在事前進行回填微膨脹混凝土，在事後採用物探聲波檢測的方法探測底拱脫空範圍和深度，最後通過補打適量簡單易行的臨時灌漿小孔結構進行有效地接觸灌漿，用以充填鋼管與混凝土之間的脫空，滿足鋼管環向均勻受力以及與巖體聯合受力，保證內水壓力的充分傳遞，不僅保持了鋼管的完整性，保證了壓力鋼管、混凝土與巖體整體受力，解決了回填混凝土與圍巖之間的脫空問題，增加鋼管運行的安全性；本發明簡單易行、針對性強、安全可靠，能有效改進接觸灌漿設計和提高接觸灌漿施工效果，大大縮短工期和節省工程投資，具有較好的經濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的埋藏式壓力鋼管剖面結構示意圖；
[0022]圖2是本發明的管壁開孔結構放大示意圖；
[0023]圖3是本發明的孔壁封堵結構放大示意圖；
[0024]圖4是本發明的錐形封堵塞結構放大示意圖。
[0025]圖中:1_壓力鋼管，2-微膨脹混凝土，3-巖體，4-灌漿引出管，5-錐形封堵塞，6-周邊焊透，7-灌漿孔。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。
[0027]如圖1至圖4所示，本發明所述的一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，包括壓力鋼管I及設置於壓力鋼管I外側的微膨脹混凝土 2，所述壓力鋼管I上開設有若干灌漿孔7，在灌漿孔7處焊接有灌漿引出管4，在開設的灌漿孔7內設置有錐形封堵塞5，在錐形封堵塞5頂端通過周邊焊透6進行封堵。採用該灌漿結構，可在事前進行回填微膨脹混凝土 2，在事後採用物探聲波檢測的方法探測底拱脫空範圍和深度，最後通過補打適量簡單易行的臨時灌漿小孔結構進行有效地接觸灌漿。接觸灌漿通過灌注水泥漿(或水泥砂漿)形成結石，用以充填鋼管與混凝土之間的脫空，滿足鋼管環向均勻受力以及與巖體3聯合受力，保證內水壓力的充分傳遞，不僅保持了鋼管的完整性，保證了鋼管、混凝土與巖體3整體受力的特點，而且解決了壓力鋼管I與回填混凝土之間的脫空問題，增加鋼管運行的安全性。
[0028]在上述結構中，灌漿引出管4採用無縫鋼管制作，其中無縫鋼管的直徑為14mm，長度為10~20cm。
[0029]如圖3所示，所述灌漿孔7的直徑為14mm，且孔深穿過壓力鋼管I壁厚，並通往微膨脹混凝土 2深度20mm處。
[0030]所述周邊焊透6的高度大於或等於5mm。
[0031]所述錐形封堵塞5的高度大於或等於壓力鋼管I的壁厚加上15_。
[0032]本發明的實施例:當壓力鋼管I因結構布置、混凝土收縮或施工工藝不當等因素，導致坡度緩於45°的壓力鋼管底拱與回填混凝土之間出現「有害脫空」現象，引起局部應力過大，影響鋼管運行的安全性時，採用本發明所述結構對嚴重脫空部位進行接觸灌漿，其接觸灌漿施工步驟進行: [0033](I)回填微膨脹混凝土 ；
[0034](2)在混凝土澆築結束60天後進行物探聲波檢查，檢測出脫空範圍和深度，繪製脫空範圍展示圖，再結合壓力鋼管的規模大小和結構設計要求綜合判斷分析臨時開孔範圍及個數；
[0035](3)開孔:每一獨立的脫空區布孔不應少於2個，I個灌漿孔(脫空區中部)，I個回漿排氣孔(最高處)，開孔孔徑為Φ 14mm，同時在開設的灌漿孔處焊接Φ 14mm，長度為10~20cm的無縫鋼管，以便同進漿管連接，開孔和開孔後的封堵如圖2及圖3所示；孔深須穿過壓力鋼管I壁再鑽20mm ;補打臨時孔必須嚴格控制數量，開孔時記錄開孔的個數和位置，防止漏封；
[0036](4)灌漿:接觸灌漿前用壓縮空氣檢查脫空連通情況，吹出脫空範圍內的汙物和積水，風壓為0.2MPa。漿液採用水泥漿，漿液配比可採用0.8:1、0.6:1兩個比級依次變漿，並摻減水劑(擴散劑)以提高漿液自身的流動性；灌漿壓力必須以控制鋼襯變形不超過設計規定值為準，可根據鋼襯的厚度、脫空面積的大小及脫空的程度等實際情況確定，孔口灌漿壓力優選為0.10~0.25MPa ;灌漿參數可根據實際灌漿情況進行調整；灌漿過程中應當敲擊、震動灌漿範圍內的鋼襯。灌漿過程中應遵循由低到高依次灌注的原則；灌漿過程中，應進行監測，防止發生鋼管外壓失穩事故；
[0037](5)灌漿結束標準:在設計灌漿壓力下不吸漿，持續5min為止；
[0038](6)灌漿質量檢查:待灌漿結束7天後進行，採用錘擊法進行檢查，脫空面積小於
0.5m2為合格；最多進行2次接觸灌漿；
[0039](7)封孔:鋼管開孔封堵應在灌漿質量檢查之後進行，封堵時將孔壁汙物清理乾淨，將錐形封堵塞5嵌入混凝土中20_後採用堆焊法封堵；封孔時須仔細核對開孔個數，不得漏封；
[0040](8)每個孔採用100%著色劑或磁粉探傷檢查，合格後對開孔表面焊疤磨平並進行防腐處理。
【權利要求】
1.一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，包括壓力鋼管(I)及設置於壓力鋼管(I)外側的微膨脹混凝土(2)，其特徵在於:所述壓力鋼管(I)上開設有若干灌漿孔(7)，在灌漿孔(7)處焊接有灌漿引出管(4)，在開設的灌漿孔(7)內設置有錐形封堵塞(5)，在錐形封堵塞(5)頂端通過周邊焊透(6)進行封堵。
2.根據權利要求1所述的一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，其特徵在於:所述灌漿弓丨出管⑷採用無縫鋼管制作，其中無縫鋼管的直徑為14mm，長度為10~20cm。
3.根據權利要求1所述的一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，其特徵在於:所述灌漿孔(7)的直徑為14mm，且孔深穿過壓力鋼管(I)壁厚，並通往微膨脹混凝土(2)深度20mm處。
4.根據權利要求1所述的一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，其特徵在於:所述周邊焊透(6)的高度大於或等於5_。
5.根據權利要求1所述的一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿結構，其特徵在於:所述錐形封堵塞(5)的高度大於或等於壓力鋼管(I)的壁厚加上15mm。
6.一種埋藏式壓力鋼管接觸灌漿工藝，其特徵在於:主要包括如下工藝步驟: (1)回填微膨脹混凝土； (2)物探聲波檢查:在混凝土澆築結束60天後進行物探聲波檢查，檢測出脫空範圍和深度，繪製脫空範圍展示圖，再結合壓力鋼管的規模大小和結構設計要求綜合判斷分析臨時開孔範圍及個數； (3)開孔:每一獨立的脫空區布孔不應少於2個，其中I個為灌漿孔，I個為回漿排氣孔，開孔孔徑為Φ 14mm,同時在開設的灌眾孔處焊接Φ 14mm,長度為10~20cm的無縫鋼管，孔深穿過壓力鋼管壁再鑽20mm ； (4)灌漿:接觸灌漿前用壓縮空氣檢查脫空連通情況，吹出脫空範圍內的汙物和積水，風壓為0.2MPa，漿液採用水泥漿，漿液配比採用0.8:1、0.6:1兩個比級依次變漿，灌漿壓力為 0.10 ~0.25MPa ； (5)灌漿結束判斷:在設計灌漿壓力下不吸漿，持續5min為止； (6)灌漿質量檢查:待灌漿結束7天後進行，採用錘擊法進行檢查，脫空面積小於0.5m2為合格； (7)封孔:鋼管開孔封堵應在灌漿質量檢查之後進行，封堵時將孔壁汙物清理乾淨，將錐形封堵塞嵌入混凝土中20_後採用堆焊法封堵； (8)探傷檢查:每個孔採用100%著色劑或磁粉探傷檢查，合格後對開孔表面焊疤磨平並進行防腐處理。
【文檔編號】E02D15/02GK104018476SQ201410211114
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】湛正剛, 申顯柱, 羅玉霞, 李曉彬, 李水生, 楊鵬, 邵凌峰 申請人:中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院有限公司