气囊芯膜在大坝排水管中的应用

林耀

（中国水利水电第十六工程局有限公司）

气囊芯膜在大坝排水管中的应用

林耀

（中国水利水电第十六工程局有限公司）

通过使用特质材料制成的气囊芯膜由气囊芯膜管、进气管、阀门组成。采用30L空压机进行充气，其压力为0.02MPa。安装前在该气囊芯膜管周围采用牛皮纸包裹，有利于成孔后放气拆卸；气囊芯膜管周边采用钢筋支撑固定，确保排水孔垂直度。重复上述循环完成坝体全部排水孔的施工。具有操作简单、施工轻便，造孔速度快、精度高；避免了施工工序间的干扰，实现RCC快速筑坝，且不占用任何工期，做到与RCC快速同步施工；可重复循环施工，节约材料、降低了施工成本，减少了劳动力的强度，不影响结构物的美观；可避免因排水孔钻孔施工对碾压筑坝混凝土的影响，满足环保、绿色施工的需要，实用性广。

气囊芯膜；大坝排水管；应用

充气橡胶芯模为属于一种具有收缩和膨胀两种特性的柱形袋子，最初主要应用于桥梁工程混凝土空心构件的浇筑中，具有良好的气密性和弹性，抗压强度大，可以重复使用，并且可以任意卷曲和折叠，在碾压混凝土排水孔中应用气囊芯膜可以有效降低施工成本，提高施工进度，解决传统施工方法孔易坍塌堵塞、上下孔位误差过大、施工费用过高等缺陷。

1 研究背景

随着科技发展浪潮的不断推进，新技术。新理念层出不穷，很多企业在生产中也使用了一些新兴技术，大大增强了企业的生产效率。当前，在碾压混凝土坝体排水孔施工中有多种方法可供选择，比如埋设塑料盲沟排水管法、拔管法、地质钻造孔法等，在实际应用中给施工带来了一定的便利，但其也存在一些不尽如人意的地方，具体列举如下：

（1）埋设塑料盲沟排水管法在施工中由于塑料的柔韧性再加之相关特性，在使用中极易出现破损等不良现象，使得一些碎石、砂浆等顺着破损部位流入管道内，造成管道堵塞现象的发生。此外考虑到材料不能被重新利用，这无疑会加大施工成本。

（2）拔管法存在的不足之处是容易出现堵塞等现象，拔管施工效率低下而且失败率较高，不仅会加大施工成本而且还会影响正常的工期。

（3）地质钻造孔法的缺点是工程成本较高，所有的碾压混凝土施工结束后并经过施工人员验收合格后才能进行造孔施工，这会造成资源的无故浪费[1]。此外造孔施工队钻孔垂直度要求较为精确，一旦存在一点失误就会引发不良情况。

研究人员通过对施工中多种方法的综合比对分析并结合工程实际特征最终选取气囊芯模技术作为此次碾压混凝土坝体排水孔施工中的主要方法，目的在于一方面可尽可能地节省工程支出，另一方面也为现场管理的科学化提供一定的保障。

2 气囊芯膜的应用特点

为了克服上述施工缺点，降低施工成本，加快施工进度；主要解决地质钻造孔法、埋设塑料盲沟排水管法、拔管法等方法造成费用高、上下孔位偏差大、孔易坍塌堵塞等诸多问题。选择特质材料制成的气囊芯膜，气囊膜由气囊芯膜管、进气管、阀门组成。采用30L空压机进行充气，其压力为0.02MPa。安装前在该气囊芯膜管周围采用牛皮纸包裹，有利于成孔后放气拆卸；气囊芯膜管周边采用钢筋支撑固定，确保排水孔垂直度。重复上述循环完成坝体全部排水孔的施工。

如图1所示。主要具有下述特点：

图1 气囊芯膜成孔示意图

（1）在设计上较为规范化与合理化：主要采用的是橡胶充气膜，而且所选取的构件均与实际所需相吻合，可操作性强，施工流程简单，为施工人员提供一定的便捷。

（2）具有较强的耐老化特性，使用年限长：由于此产品所采用的是天然橡胶与加强层硫化形成，不仅具有一定的柔韧性，而且抗老化性较强，可在不同工作环境下应用。

（3）满足不同温度的需求：该产品可满足不同温度下的施工需求，而且材料不会出现变形等现象。

（4）提供便捷的施工环境：由于产品是由质地较轻的橡胶充气芯模组成，可大大降低建筑物上部结构的承重力，为现场施工提供一定的便捷。

（5）施工可操作性强，安全无公害：采用橡胶芯模可减少工具的使用量。施工人员在具体的施工中也只需进行简单的操作环节即可完成工作流程。此外该产品对环境不会造成污染，可为施工人员创设一个安全、无污染的施工环境。充气芯模相关物理机械性能见表1所示。

表1 充气芯模用胶布物理机械性能

3 施工方法

气囊芯膜充气及牛皮纸安装：采用30L空压机通过进气管对气囊芯膜进行充气，其压力控制为0.02MPa。充气完成后，在该气囊芯膜管周围包裹牛皮纸。采用加固钢筋将气囊芯膜固定至相应的孔位，加固时需确保气囊芯膜管垂直，气囊芯膜加固完成后，进行大坝碾压混凝土浇筑及气囊芯膜管周边变态混凝土浇筑，混凝土浇筑时应确保整体水平上升。待混凝土强度达到设计强度的70%时，即可打开阀门对气囊芯膜管进行排气拆管。

3.1 充气芯模入模

（1）在充气芯模入模前施工人员首要的一步是进行充气处理，并全面检查充气芯模有无质量问题，待检查合格后方可进行后续施工。

（2）当桥梁底部混凝土浇筑施工完成后应将充气芯模置入钢筋笼内。若充气芯模体积较大的话则可借助卷扬机加以牵引。但要注意的是切不可使用钢丝绳直接接触充气芯模，防止发生不良现象。

（3）在进行充气芯模穿入过程中应将纵向接口朝上防止，尽可能地减少其与混凝土结构的接触，引发摩擦事故。

（4）充气芯模长度比板梁长60cm，两端各长30cm，充气芯模就位充气后，才能保证与板梁端膜相交处拼缝的密实，以免造成在混凝土浇注过程中的跑浆、漏浆现象，给施工造成麻烦（如图2所示）。

图2 充气芯模支设示意图

3.2 充气芯模的有效固定

为了最大限度地确保桥梁钢筋保护层以及相关尺寸与设计要求相吻合，提高施工的成效性，可借助一定的工具比如强度较高的钢筋对充气芯模进行固定处理，但要注意的是钢筋与充气芯模之间应留有一定的空隙，而且定位钢筋内径尺寸与空腔尺寸应相符合，为后续施工的顺利实施提供可靠的保障。

3.3 充气芯模充气

（1）待充气芯模到达指定位置后施工人员即可打开进气阀门，向空气芯模内充气。在充气时要注意做好检测工作，确保气压处于可控范围内，等到气压趋于稳定状态且达到相关要求后便可终止充气工作，并迅速关闭阀门。

（2）严禁超过可允许范围内的充气压力。

（3）在使用前需对充气芯模进行预试充气，以检测该装置的各项参数是否与要求相符合，在实际使用中应按照混凝土的初凝时间做好空压机数量的有效协调工作，尽可能地减少资源的无故浪费，提高施工的整体效率[2]。通过实地测试显示使用每分钟6m3的空压机充气而且每套充气芯模充气时间为15～20min效果更好，对混凝土施工缝的形成不利因素也越少。

3.4 混凝土浇注

（1）施工中若使用的是高标号的混凝土，为了延缓初凝速率可在其中加入一定量的缓凝剂，以确保桥梁下部混凝土能够在初凝前完成充气芯模等一系列施工过程。

（2）在进行充气芯模两侧混凝土浇筑中，施工人员应从两侧向周围进行振捣，而且要避免触碰充气芯模，为后续施工的顺利实施提供一定的保障。

3.5 充气芯模拆模阶段

（1）待混凝土终凝结束后便可将阀门打开进行放气工作，根据施工需要抽出充气芯模。

（2）水灰比以及环境温度都会影响充气芯模的抽取时间，在实际施工中相关人员应进行全面观测，确保在第一时间将充气芯模进行抽出。

4 结论

气囊芯膜成孔法是一种使用高分子材料制成的一种高强度的克收缩、膨胀的模，将压缩气充入后气囊甚至膨胀率会达到设计要求，具有使用简便，经济耐用等优点，通过在大坝排水管施工中应用此技术具有施工精度高、造孔速度快等优点。实现RCC快速筑坝，且不占用任何工期，做到与RCC快速同步施工；可重复循环施工，节约材料、降低了施工成本，减少了劳动力的强度，不影响结构物的美观；可避免因排水孔钻孔施工对碾压筑坝混凝土的影响，满足环保、绿色施工的需要，实用性广。

[1]北京市政建设集团有限责任公司.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2009）[S].北京：中国建筑工业出版社，2009：23.

[2]北京中环工程设计监理有限责任公司.《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2008）[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：19.

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1004-7344（2016）20-0124-02

2016-7-1