浅谈小型水库输水涵内衬管施工技术

龚 煜

(中国水利水电第五工程局有限公司,成都 610066)

1 工程概况

目前,全国很多小型水库工程施工任务主要涉及水库三大件:溢洪道、放水建筑物(输水涵)、大坝等。相对来说,输水涵的建设是重点组成部分,主要是用于支撑整个小型水库灌溉、防洪、蓄水等功能,其应用对于缩短施工工期,提高水库功能来说更有优势[1]。

陈洞水库位于广州市白云区钟落潭镇陈洞村,是一座以灌溉为主,兼有防洪的小(2)型水库,现有输水涵为5 m圆形涵和内径1.2 m圆涵管两部分组成,根据陈洞水库大坝安全鉴定结论,输水涵圆涵段相应部位的抗裂安全系数不满足要求。加固措施为拆除重建输水涵、输水涵圆涵段采用内套φ1020 mm,壁厚12 mm钢管加上灌浆加固处理,涵管管身长50m,钢管焊接处布置一道灌浆孔,浆液材料采用水泥砂浆;坝体沿输水涵管中心线两侧,布置二排灌浆孔,采用充填灌浆处理,设两排灌浆孔,孔距2m,排距2m,,梅花形布置,共布置124孔,灌浆孔深度12m,深入坝基1m。

2 内衬管施工前的准备工作

2.1 施工场地规划、设备检测及验收

结合施工总平面图及现场实际地形,根据施工方案,有效规划场地,做到场地安全围蔽内施工,禁止外人进入,材料堆放安全,设备有足够施工空间;根据施工方案对所需设备进行自检、验收,及时收集产品合格证、生产许可证、验收合格后,方可进入施工现场。

2.2 内衬钢管的采购

内衬管施工为重要隐蔽工程施工,因此内衬钢管的质量是工程质量的保障,现场对于钢管的验收管控不严格,现场施工很容易出现质量缺陷,如管道变形、管道渗漏等问题。因此,施工单位应该对管材厂家进行考察,生产厂家必须具备证件、设施齐全,必须采购到货验收后,取样送检具有资质的第三方检测单位检查合格后方可用于现场。

2.3 旧水泥涵管的清理

在对取水口下闸处理时,同时进行围堰封堵,防止库内水进入管道,采取高压水枪对旧水泥涵管内自上而下进行清理,对管道内多余的泥巴、残渣进行冲洗、清理,方便后续管道检测及施工前的检测。

2.4 旧水泥涵管的检测

鉴于涵管内空间较小,内衬进入管道前,无法进行有效的校正,需要对旧水泥涵管内的数据进行CCTV管道检测,主要涉及管道内壁的平面度、直线度、椭圆度等[2],根据CCTV检查视频,对有缺陷部分进行修复,椭圆度进行校正;防止内衬钢管进入旧水泥涵管时,出现内衬钢管卡在旧水泥涵管某位置,因此,必须保证旧水泥涵管数据在施工范围内;修复到范围尺寸后,才能进行下道工序。

2.5 通风、供电的安全措施

根据图纸及施工方案,结合现场具体施工条件,钢管只能从输水涵出口分段进入;管道内施工时的用电、通风只能从取水塔进入,施工用电所用的电缆,需穿套防水、漏电的保护管逐步送入;通风设施需增加三台,两台使用,一台备用,通风设施需增加两根通风管送至入库处;用电、供风需安排专人值班、通过对讲机进行沟通;施工前进行安全技术交底,否则不允许施工[3]。

3 内衬管施工前的施工

3.1 内衬钢管拉入管内

内衬钢管施工前,先固定卷扬机,利用卷扬机分节将内衬管拖入。内衬钢管具备施工条件时,首先取水口下闸,管内通风,检查管内氧气是否超标,在安全前提下,施工人员方可进入。同时,需检查闸门是否漏水,如漏水,需进行处理后,才能按照方案拉入。

3.2 内衬钢管布置

内衬钢管按照分段拖入,每根钢管按照6 m/根进入,内衬钢管内径为1 020 mm,壁厚12 mm,合计内衬钢管外径为1 044 mm;旧输水涵水泥涵管为1 200 mm,旧水泥涵管与内衬管的间隙为78 mm,根据施工方案,在每根内衬管1m位置焊接四套45 mm滑轮,即每根管24套滑轮,误差控制在±10 mm,方便内衬管在旧输水涵管内进行有效的滑动。

3.3 内衬钢管安装

1020 mm内衬钢管理论重量为298.28 m/ kg,6 m内衬钢管总重为1789.68 kg,内衬钢管重量较大,在旧水泥涵管内会增加摩擦力,不能满足施工要求,内衬钢管在内壁上需焊接可靠的拉钩,为高强度材质,允许焊接。滑轮必须与拉钩呈90 °分布,保证内衬钢管顺利拉入到位,拉钩与滑轮必须焊接牢靠,滑轮与旧水泥涵管中心线在安装时要与内衬涵管中心线重合。保证滑轮道接头高低差小于0.8 mm,直线方向错边小于2 mm。

3.4 内衬管固定

利用吊车将内衬钢管运输至旧水泥涵管出口位置,借助吊车,可以顺利将内衬钢管吊放至有利安装位置,方便卷扬机拉动;现场测量人员需对基准台、中线位置进行放线,与现场作业人员进行中心线、高程的调整;现场调整好后,即可以对卷扬机进行试运行,将第一节内衬钢管拉入到位后,采取在旧水泥涵管位置植入钢筋,方便内衬钢管固定于旧水泥涵管处,植入的钢筋根据现场实际需要进行,当第一个钢管固定在旧水泥涵管后,需以此为基础,调整内衬钢管的中心线、高程,方便后续钢管跟进,后续第二根、第三根采取同样的方式进行,同时,采取激光水准仪、吊锤进行数据校正,保证各钢管之间的焊缝高程差约±5 mm。

4 内衬管焊接

4.1 焊接设备选型

根据内衬管钢材的材质,现场选择适合轻巧、使用性比较强的电焊机。

4.2 焊工证件检查

如果是采取焊接工艺,要在操作之前检查施工人员的相应技术证件,还要准备好焊接材料、环境、设备,设置好设备的参数,详细检查没有问题后进行施工。比如要检查电焊机的工作状态,接地线是否接线正确等。

4.3 内衬管焊接的安全管控

当出现极端天气或者出现特殊工况时,内衬钢管施工必须停止作业:(1)吊装时内衬钢管时,风速大于10 m/s;(2)内衬钢管焊接时,管内湿度大于80 %;(3)内衬钢管焊接时,管内氧气超标;(4)内衬钢管焊接时,水库闸门漏水较大。

4.4 内衬管焊接要求及工艺

内衬钢管的焊接应满足如下要求:(1)内衬钢管满足二类焊缝,焊接工艺和对焊工的要求与主缝二类焊缝相同;(2)内衬钢管焊接前,现场焊点有问题,需进行处理后,再进行焊接;(3)内衬钢管焊接前,对焊口的坡口、毛刺及两侧的铁锈、油污需进行处理干净;(4)焊接时,按照安装焊缝的顺序逐条焊接,不得跳跃;(5)在完成一侧的焊缝焊接后,另一侧用碳弧气刨清根,清根后用砂轮磨削机去除渗碳层;(6)焊接材料,要做好焊条的储存、烘烤和发放工作,并及时做好烘烤试验温度和焊条的发放和回收记录,烘烤温度按规定焊条焊接执行,烘烤好的焊条不能有脱落和明显的裂纹。

4.5 内衬管焊接焊缝检验

对于现场内衬管焊缝的检验,应做到如下几点:(1)内衬钢管焊接后,项目质检人员与焊接工人对焊缝进行检查,焊缝合格的,用油漆标记,保证后续焊缝合格的唯一性;(2)内衬管所有的焊缝需进行外观检测,外观不确认时,必要时采取探伤检查,保证焊缝的质量满足设计要求。

4.6 内衬管焊接缺陷处理

现场焊接的内衬钢管有质量缺陷,需与技术人员对接沟通,给出质量返修方案,应先对本焊接区域进行焊接情况的检查。焊接完成后,需对接口焊缝进行全方位的检查,确定第一条与第二条内衬管焊缝无误后,才能进行下一个钢管焊缝的焊接。项目现场技术人员必须对内衬钢管的焊接质量规范熟悉,保证现场焊缝的质量合格。主要对内衬钢管的焊缝处是否存在气泡、裂纹等问题进行检查,同时,还需要对焊缝是否存在咬边情况进行检查,为保证质量要求,最好对焊缝区域采取探伤检测[4]。

5 内衬管封堵及灌浆

5.1 灌浆设备、材料准备

根据设计要求,选择灌浆机(BW-150)一台,灰浆搅拌机(HJ200)一台,水泥采用普通硅酸盐水泥(强度等级≥42.5)。

5.2 灌浆的质量控制

内衬钢管施工焊接完毕后,需进行灌浆处理,对灌浆容易出现的质量问题,应采取如下措施:(1)灌浆前,对重要隐蔽工程进行专项安全、技术交底,要求“人、材、机”、施工方法、施工环节等各方面进行控制;(2)现场质检、试验人员需持证上岗,否则不允许灌浆;(3)加强质量管控,下发项目实施细则,严格执行质量一票否决权;(4)培训上岗;(5)对进场设备进行验收,满足施工需求,否则更换设备;(6)现场灌浆纪录据实填写,水泥采用普通硅酸盐水泥(强度等级≥42.5),水泥粘土比为1∶4,泥浆容重达到1.5 t/m3,灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定一次,并进行记录。如浆料发生变化,应随时调整。灌浆压力现场试验确定,防止破坏路面。在施工过程中,灌浆压力可根据现场具体情况进行调整。

6 结语

在小型水库工程中,内衬管具备施工工艺简单,质量可靠,效果明显等优点,即能节省投资,又可以加快施工进度,值得在同类工程施工中推广应用。