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      大口徑PCCP管道接口漏壓處理方案探究

      2016-09-12 07:03:14杜麗潔
      中國(guó)水利 2016年14期
      關(guān)鍵詞:膠圈聚脲密封膠

      杜麗潔

      (遼寧省沈陽(yáng)市水利科學(xué)研究所,110006,沈陽(yáng))

      大口徑PCCP管道接口漏壓處理方案探究

      杜麗潔

      (遼寧省沈陽(yáng)市水利科學(xué)研究所,110006,沈陽(yáng))

      PCCP管道;接口漏壓;接口復(fù)壓法;物理復(fù)原法;化學(xué)修復(fù)法

      預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,簡(jiǎn)稱PCCP)管道接口安裝質(zhì)量的好壞直接關(guān)系整個(gè)管線的使用壽命,而往往由于出現(xiàn)接口滲漏出水,影響整個(gè)工程的質(zhì)量,尤其大口徑PCCP管道由于各種原因更易造成接口第三次打壓不合格的現(xiàn)象,存在一定的安全隱患。遼寧省重點(diǎn)輸水工程采用DN3200~DN3800大口徑 PCCP作為主要輸水管材,管道安裝期間接口第三次打壓不合格一度成為影響工程進(jìn)度的難點(diǎn)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)參建單位的專題研究以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),最終根據(jù)不同原因形成了三種可行的遞進(jìn)式漏壓修復(fù)方案,不僅節(jié)約了工程投資,也保障了后期的分段水壓試驗(yàn)順利進(jìn)行,為整個(gè)工程質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

      一、漏壓原因分析

      根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及本工程規(guī)定:須在管道回填后對(duì)接口進(jìn)行第三次打壓試驗(yàn),壓力實(shí)驗(yàn)值為設(shè)計(jì)值+0.3MPa,并穩(wěn)壓2分鐘,壓力值不下降即為合格。本工程PCCP在進(jìn)行接頭第三次打壓時(shí),存在PCCP管道接口壓力值降低現(xiàn)象,未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,分析其原因主要有以下幾點(diǎn):一是春秋季節(jié)進(jìn)行的PCCP管道安裝,因凍融現(xiàn)象導(dǎo)致部分PCCP管道膠圈收縮變形,發(fā)生不可逆形變;二是PCCP管道安裝后,管道基礎(chǔ)發(fā)生微沉降,接頭膠圈錯(cuò)位,起不到密封作用;三是 PCCP管道安裝時(shí),膠圈摩擦管壁而發(fā)生扭轉(zhuǎn),起不到密封作用;四是第一次、第二次打壓過(guò)程中,試壓壓力過(guò)高,導(dǎo)致膠圈變形。

      二、漏壓處理方案研究

      針對(duì)本工程PCCP管道接口第三次打壓不合格的現(xiàn)象,本工程結(jié)合可能的壓降原因采用接口復(fù)壓法、物理復(fù)原法 (管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法—管外振動(dòng)復(fù)原法)、化學(xué)修復(fù)法三種方案進(jìn)行了遞進(jìn)式處理,最終有效解決了第三次打壓不合格的管道接口壓降問(wèn)題,為保障工程安全提供了有力支撐。

      1.接口復(fù)壓法

      在進(jìn)行管道修復(fù)前,先對(duì)第三次打壓不合格的PCCP管接口進(jìn)行復(fù)壓,復(fù)壓壓力按設(shè)計(jì)工況+0.3MPa實(shí)施,穩(wěn)壓2分鐘不泄壓,判定合格,修復(fù)結(jié)束;如若仍不合格,需進(jìn)一步采用物理復(fù)原法進(jìn)行處理。

      2.物理復(fù)原法

      (1)管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法

      采用管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法時(shí),將復(fù)壓用水換成植物油,以利于膠圈的潤(rùn)滑復(fù)位。復(fù)壓壓力按設(shè)計(jì)工況+0.3MPa,達(dá)到規(guī)定壓力值后,用木槌敲擊PCCP管內(nèi)壁承口端一側(cè),做環(huán)向敲擊,再次復(fù)壓檢驗(yàn),如合格,改用水進(jìn)行復(fù)壓,達(dá)到規(guī)定壓力值后 (設(shè)計(jì)工況+0.3MPa),穩(wěn)壓2分鐘,無(wú)泄壓,則可判定為合格,修復(fù)結(jié)束;如復(fù)壓不合格,重復(fù)進(jìn)行敲擊振動(dòng),再行復(fù)壓檢測(cè),如此反復(fù)10次仍復(fù)壓不合格,則判定該接口處修復(fù)措施失效,需進(jìn)一步采用管外振動(dòng)復(fù)原法。

      (2)管外振動(dòng)復(fù)原法

      ①管道開挖及保護(hù)

      采用管外振動(dòng)復(fù)原法前,需對(duì)已回填的管道進(jìn)行開挖,首先按照安裝記錄確定樁號(hào),找準(zhǔn)需處理的管道接口位置,再使用GPS對(duì)已回填的管道精確定位,確定PCCP管軸線、邊界線,然后采用挖掘機(jī)開挖至接近管頂0.5m時(shí),改用人工開挖機(jī)械配合,開挖至PCCP管道腰線后人工整平開挖面。之后對(duì)裸露的PCCP管道采用單層土工布進(jìn)行防護(hù),同時(shí)在擬振動(dòng)的PCCP管道表面用厚5 cm、寬20 cm、長(zhǎng)2m的木板進(jìn)行遮擋。

      ②管外振動(dòng)復(fù)原

      完成開挖后,在管道內(nèi)部壓入豆油,以利于膠圈潤(rùn)滑,同時(shí)在管道外側(cè)采用GX160平板振動(dòng)夯對(duì)PCCP管體進(jìn)行環(huán)向振動(dòng),利用振動(dòng)力傳遞給第三次打壓不合格的管道接口,減小PCCP管道接口間隙,使PCCP管口密封膠圈復(fù)位。

      管道外壁振動(dòng)修復(fù)的同時(shí),管道內(nèi)部作接頭豆油復(fù)壓,復(fù)壓程序同管

      內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法。復(fù)壓合格后即停止振動(dòng)作業(yè),改用水再次進(jìn)行復(fù)壓,達(dá)到規(guī)定壓力后修復(fù)完成;如反復(fù)5次仍復(fù)壓不合格,則判定該接口處物理復(fù)原方案失效,改用化學(xué)修復(fù)法。

      3.化學(xué)修復(fù)法

      接口復(fù)壓法和物理復(fù)原法均失效后,需要采用化學(xué)法進(jìn)行修復(fù)?;瘜W(xué)修復(fù)法采用雙組分聚硫密封膠注入接縫處理,即采用在接縫內(nèi)注入2.5 cm雙組分聚硫密封膠,接口剩余部分灌入砂漿,接口表面涂刷SK手刮聚脲復(fù)合胎基布的方法進(jìn)行處理。

      (1)雙組分聚硫密封膠配置及注入工藝

      ①密封膠配置要求

      在進(jìn)行注膠前必須將PCCP接縫內(nèi)及周圍的雜物清除干凈,除去灰塵,并保證基面干燥。密封膠的配置與裝槍均按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。密封膠位于工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)露面,直接與飲用水水源接觸,需要一定的抗老化和無(wú)毒性。

      配置好的密封膠必須隨配置隨使用,配置后的密封膠超過(guò)2小時(shí)后不得使用。密封膠使用后必須等待48小時(shí)方可遇水。

      ②密封膠注入工藝

      a.將槍嘴插入PCCP接口內(nèi),按設(shè)計(jì)深度均勻地將密封膠注入PCCP接口內(nèi),然后用帶弧度的專用整形工具刮壓整形,整形后縫面呈月牙形,固化后的膠體表面應(yīng)光滑平整無(wú)氣泡,膠體內(nèi)部應(yīng)保持密實(shí)無(wú)斷頭,并保持黏結(jié)牢固,無(wú)脫膠斷裂、滲水現(xiàn)象。

      b.聚硫密封膠施工完成后等強(qiáng)時(shí)間為7天,因此在底漆等強(qiáng)完成后方可實(shí)施下一步。

      c.底漆完成后在PCCP管道接口底部注入深度為2.5 cm左右的聚硫密封膠,注膠時(shí)可一次成型。

      (2)砂漿抹縫

      待聚硫密封膠養(yǎng)護(hù)完成后,報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格后對(duì)管道接口剩余部分進(jìn)行灌漿工序,砂漿抹縫一次完成,按以下技術(shù)要求執(zhí)行:

      表1 SK手刮聚脲物理力學(xué)性能

      圖1 管道接口表層柔性防護(hù)的示意圖

      a.砂采用堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然砂,除符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法》(JGJ 52—2006)外,其含泥土、云母及其他有害雜質(zhì)重量不應(yīng)大于總重量的2%。砂粒徑級(jí)配應(yīng)根據(jù)施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工條件,在砂漿配合比設(shè)計(jì)中選定。

      b.水泥應(yīng)采用P.O.42.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥。

      c.拌和水采用對(duì)水泥砂漿強(qiáng)度、耐久性無(wú)影響的潔凈水,用水除應(yīng)滿足《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定外,且要求其pH值大于6.5,氯離子含量小于100mg/L,硫酸根離子含量小于350mg/L。

      d.摻和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償收縮材料使之成為非收縮水泥砂漿。

      e.水泥砂漿強(qiáng)度不小于20MPa。

      f.砂漿配合比按照管道接頭內(nèi)側(cè)砂漿配合比執(zhí)行。

      (3)SK手刮聚脲要求

      ①SK手刮聚脲物理力學(xué)性質(zhì)

      SK手刮聚脲物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

      ②SK手刮聚脲施工要求

      一是砂漿抹縫施工完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后,對(duì)管口周邊混凝土表面(寬30 cm)進(jìn)行打磨、清洗;二是在清洗面干燥后涂刷寬度為28 cm的BE14界面劑;三是待界面劑表干后直接刮涂第一層SK手刮聚脲 (寬度25 cm),并進(jìn)行伸縮縫部位10 cm范圍內(nèi)的胎基布鋪蓋(要求在半小時(shí)內(nèi)完成),最后涂刷2~3遍SK手刮聚脲。要求手刮聚脲作業(yè)時(shí)間為2小時(shí),成型后的伸縮縫中間部位聚脲厚度達(dá)4mm、兩邊厚2mm;四是SK手刮聚脲與混凝土搭邊之間的收邊按圖1所示處理,邊緣打磨成三角形,邊緣深度2mm,邊沿柔性涂料與混凝土平滑過(guò)渡;五是保證管口部位涂層厚度大于4mm(15 cm范圍內(nèi));六是涂刷均勻,涂刷一次成型,不要來(lái)回涂,防止出現(xiàn)小包。

      三、結(jié)論

      文章首次系統(tǒng)提出了PCCP管道接口漏壓三種修復(fù)方案,其中接口復(fù)壓法為進(jìn)一步驗(yàn)證存在漏壓的必要措施;物理復(fù)原法采用管道內(nèi)外振動(dòng)的措施使膠圈復(fù)位;化學(xué)修復(fù)法采用雙組分聚硫密封膠、砂漿以及SK手刮聚脲使漏點(diǎn)“封口”,三種方案循序遞進(jìn),有效解決了遼寧省重點(diǎn)輸水工程大口徑PCCP管道第三次打壓不合格現(xiàn)象,規(guī)避了工程質(zhì)量安全隱患,為下一步分段水壓試驗(yàn)提供了良好的條件,也節(jié)省了工程投資,為其他輸水工程類似問(wèn)題提供了積極有益的參考。

      [1]張社榮,等.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工及數(shù)值分析[M].北京:中國(guó)水利電力出版社,2009.

      [2]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB 50268—208)[S].2008.

      責(zé)任編輯 軒 瑋

      TV52

      B

      1000-1123(2016)14-0033-02

      2016-04-15

      杜麗潔,工程師。

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