CN104018475B - 一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构及其灌浆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构及其灌浆工艺，所述灌浆结构包括压力钢管和设置于压力钢管外部的排水洞，所述压力钢管外侧通过回填混凝土预埋有若干纵向灌浆管和横向灌浆管，在回填混凝土外表面设置有喷混凝土，所述排水洞上设置有岩孔，在岩孔内预埋有灌浆管，所述灌浆管分别与纵向灌浆管和横向灌浆管连通；所述灌浆工艺包括钻孔、埋管、灌浆、灌浆结束及封孔、质量检查步骤。本发明结合排水洞布置，通过岩孔中预埋灌浆管与压力钢管外部预埋灌浆管相互连通，并采用推赶灌浆法工艺进行灌浆，使压力钢管和围岩联合受力，保证内水压力的充分传递，既保证了钢管、混凝土与围岩整体受力，又解决了回填混凝土与围岩之间的脱空问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构及其灌浆工艺，属于水利水电技术领域。
背景技术
水电站压力管道是指从水库、前池或调压室向发电厂房水轮机输送水量的管道，其中埋藏式压力钢管是指埋入岩体内并在钢管与围岩间充填混凝土的钢管。根据水电工程建设发展情况，大多数工程因压力钢管结构布置、开挖面凹凸不平、混凝土收缩或施工工艺不当等因素，导致坡度缓于45°的压力钢管回填混凝土衬圈顶拱与围岩间存在较大“脱空”，影响钢管运行的安全性时，应对脱空部位进行回填灌浆。目前，回填灌浆处理方式主要有在钢管顶拱预留孔或沿岩壁预埋灌浆管两种，预留孔方式开孔数量多、盲目性大、孔径通常大于50mm、焊接补强工艺要求高以及漏焊存在内水外渗的安全隐患，预埋管方式在施工期间容易被堵而影响后期灌浆效果，且施工周期长、工艺复杂、盲目性大、工程投资较、安全可靠性较差。因此如何提供一种施工周期短，安全可靠的埋藏式压力钢管回填灌浆结构，是目前水电站压力管道施工技术领域亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构及其灌浆工艺，从而达到有效提高回填灌浆施工效果的目的。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构及其灌浆工艺，包括压力钢管和设置于压力钢管外部的排水洞，所述压力钢管外侧通过回填混凝土预埋有若干纵向灌浆管和横向灌浆管，在回填混凝土外表面设置有喷混凝土，所述排水洞上设置有岩孔，在岩孔内预埋有灌浆管，所述灌浆管分别与纵向灌浆管和横向灌浆管连通。
所述岩孔的直径为75mm。
所述纵向灌浆管顶部设置有若干纵向灌浆口。
所述横向灌浆管顶部设置有若干横向灌浆口。
所述纵向灌浆口的直径为30mm，孔距1000mm。
所述纵向灌浆口的直径为30mm，孔距300mm。
所述灌浆管采用φ50mm聚乙烯硬管，并通过带垫片的水泥钉固定在喷混凝土。
所述灌浆管外侧设置有止浆塞。
本发明还提供了一种埋藏式压力钢管回填灌浆工艺，主要包括如下工艺步骤：
(1)钻孔：在混凝土回填之前从压力钢管顶部的排水洞中钻φ75mm岩孔，并在岩孔中预埋φ50mm聚乙烯硬管灌浆管；
(2)埋管：在混凝土回填之前在压力钢管外部顶拱120°预埋纵向灌浆管和横向灌浆管，灌浆管采用φ50mm聚乙烯硬管，并采用带垫片的水泥钉将灌浆管固定在喷混凝土上；
(3)灌浆：在相应区域的衬砌混凝土达到70％设计强度后，进行回填灌浆，顶拱回填灌浆采用分区段进行，每一标准段纵向灌浆管长12m，非标准段长按一个施工段确定；在分区段的端部用砂浆或混凝土封堵密实，以形成隔离区，灌浆施工自较低的一端开始，向较高的一端逐环推进；
(4)灌浆结束及封孔：当进浆管进浆量和出浆量相等时，延续灌注10min，即可结束；灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，应排除孔内积水和污物，采用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平；
(5)质量检查：检查孔的钻孔从压力钢管顶部的排水洞中进行。
上述步骤(3)中灌浆采用水灰比为0.6或0.5：1的水泥浆，灌浆压力0.2～0.3Mpa。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明结合排水洞布置，通过岩孔中预埋灌浆管与压力钢管外部预埋灌浆管相互连通，并采用推赶灌浆法工艺进行灌浆从较低的一端开始向较高的一端逐环推进，使压力钢管和围岩联合受力，；回填灌浆通过灌注水泥浆(或水泥砂浆)形成结石，用以充填回填混凝土衬圈顶拱与围岩之间的脱空，保证内水压力的充分传递，不仅保持了钢管的完整性，保证了钢管、混凝土与围岩整体受力，而且解决了回填混凝土与围岩之间的脱空问题，增加钢管运行的安全性；本发明结构简单易行，有效提高回填灌浆施工效果，大大缩短工期和节省工程投资，具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的埋藏式压力钢管灌浆纵剖面结构示意图；
图2是图1的A处结构放大示意图；
图3是图1的B-B剖面图；
图4是图3的C处结构放大示意图。
图中：1-压力钢管，2-排水洞，3-岩孔，4-纵向灌浆管，5-横向灌浆管，6-回填混凝土，7-喷混凝土，8-止浆塞，9-灌浆段分界线，31-灌浆管，41-纵向灌浆口，51-横向灌浆口。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示，本发明所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，包括压力钢管1和设置于压力钢管1外部的排水洞2，所述压力钢管1外侧通过回填混凝土6预埋有若干纵向灌浆管4和横向灌浆管5，在回填混凝土6外表面设置有喷混凝土7，所述排水洞2上设置有岩孔3，在岩孔3内预埋有灌浆管31，所述灌浆管31分别与纵向灌浆管4和横向灌浆管5连通。
所述岩孔3的直径为75mm。
所述纵向灌浆管4顶部设置有若干纵向灌浆口41。
所述横向灌浆管5顶部设置有若干横向灌浆口51。
所述纵向灌浆口41的直径为30mm，孔距1000mm。
所述纵向灌浆口51的直径为30mm，孔距300mm。
所述灌浆管31采用φ50mm聚乙烯硬管，并通过带垫片的水泥钉固定在喷混凝土7上或围岩壁上。
所述灌浆管31外侧设置有止浆塞8。这样可克服灌浆浆液外溢的风险。
采用上述技术方案在施工时，通过φ75mm岩孔3及预埋灌浆管构成贯通回路；灌浆施工可以采用推赶灌浆法，即施工自较低的一端开始，向较高的一端逐环推进。回填灌浆是通过灌注水泥浆(或水泥砂浆)形成结石，用以充填回填混凝土6衬圈顶拱与围岩之间的脱空，满足钢管和围岩联合受力，保证内水压力的充分传递，这一点对于考虑围岩分担内水压力的埋藏式压力钢管很重要。采用该技术方案不仅保持了钢管的完整性，保证了钢管、混凝土与围岩整体受力的特点，而且解决了回填混凝土6与围岩之间的脱空问题，增加钢管运行的安全性。
本发明的实施例：当压力钢管1因结构布置、开挖面凹凸不平、混凝土收缩或施工工艺不当等因素，导致坡度缓于45°的压力钢管回填混凝土衬圈顶拱与围岩之间出现“有害脱空”现象，影响钢管运行的安全性时，应按本发明所述结构对脱空部位进行回填灌浆，其具体回填灌浆实施步骤如下：
(1)钻孔：在混凝土回填之前按照图1至图4所示从压力钢管1顶部的排水洞2中钻φ75mm岩孔3，且确保不钻到压力钢管1；并在岩孔3中预埋φ50mm聚乙烯硬管灌浆管31；
(2)埋管：在混凝土回填之前在压力钢管1外部顶拱120°预埋纵向灌浆管4和横向灌浆管5，灌浆管采用φ50mm聚乙烯硬管，并采用带垫片的水泥钉将灌浆管固定在喷混凝土7上或围岩壁上。在纵向灌浆管4顶部设置φ30mm的纵向灌浆口41，孔距1000mm；在横向灌浆管5顶部设置φ30mm的横向灌浆口，孔距300mm。预埋管连接后应进行受力检查和充、回气检查，确保灌浆管路贯通；在回填混凝土时应对回填灌浆管加以保护，以免堵塞孔口。
(3)灌浆：回填灌浆必须在相应区域的衬砌混凝土达到70％设计强度后，方可进行。顶拱回填灌浆应按照如图1所示的灌浆段分界线9分区进行，每一标准段纵向灌浆管长12m，非标准段长按一个施工段确定；如图2所示，灌浆段分界线9处区段的端部用砂浆或混凝土封堵密实，以形成隔离区；灌浆工艺采用“推赶灌浆法”，即施工自较低的一端开始，向较高的一端逐环推进，图1、图2中的a表示进浆方向，b表示出浆方向；灌注水灰比为0.6(或0.5):1的水泥浆，衬圈顶拱与围岩间存在较大空隙的部位应灌注水灰比较低的水泥砂浆，灌浆压力0.2～0.3Mpa，根据灌浆实际情况可进行调整，压力应由小到大逐级增大；在灌浆过程中，应注意观测钢管的变形，防止钢管管壁失稳；
(4)灌浆结束标准和封孔方法：在设计规定的压力下，当进浆管进浆量和出浆量相等时，延续灌注10min，即可结束；灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，应排除孔内积水和污物，采用“全孔灌浆封孔法”用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平；
(5)质量检查：检查孔的钻孔从压力钢管顶部的排水洞中进行，且防止钻到压力钢管。
Claims (10)
1.一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，包括压力钢管(1)和设置于压力钢管(1)外部的排水洞(2)，其特征在于：所述压力钢管(1)外侧通过回填混凝土(6)预埋有若干纵向灌浆管(4)和横向灌浆管(5)，在回填混凝土(6)外表面设置有喷混凝土(7)，所述排水洞(2)上设置有岩孔(3)，在岩孔(3)内预埋有灌浆管(31)，所述灌浆管(31)分别与纵向灌浆管(4)和横向灌浆管(5)连通。
2.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述岩孔(3)的直径为75mm。
3.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述纵向灌浆管(4)顶部设置有若干纵向灌浆口(41)。
4.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述横向灌浆管(5)顶部设置有若干横向灌浆口(51)。
5.根据权利要求3所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述纵向灌浆口(41)的直径为30mm，孔距1000mm。
6.根据权利要求4所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述纵向灌浆口(51)的直径为30mm，孔距300mm。
7.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述灌浆管(31)采用φ50mm聚乙烯硬管，并通过带垫片的水泥钉固定在喷混凝土(7)上。
8.根据权利要求1所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆结构，其特征在于：所述灌浆管(31)外侧设置有止浆塞(8)。
9.一种埋藏式压力钢管回填灌浆工艺，其特征在于：主要包括如下工艺步骤：
(1)钻孔：在混凝土回填之前从压力钢管(1)顶部的排水洞(2)中钻φ75mm岩孔(3)，并在岩孔(3)中预埋φ50mm聚乙烯硬管灌浆管(31)；
(2)埋管：在混凝土回填之前在压力钢管(1)外部顶拱120°预埋纵向灌浆管(4)和横向灌浆管(5)，灌浆管采用φ50mm聚乙烯硬管，并采用带垫片的水泥钉将灌浆管固定在喷混凝土(7)上；
(3)灌浆：在相应区域的衬砌混凝土达到70％设计强度后，进行回填灌浆，顶拱回填灌浆采用分区段进行，每一标准段纵向灌浆管长12m，非标准段长按一个施工段确定；在分区段的端部用砂浆或混凝土封堵密实，以形成隔离区，灌浆施工自较低的一端开始，向较高的一端逐环推进；
(4)灌浆结束及封孔：当进浆管进浆量和出浆量相等时，延续灌注10min，即可结束；灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，应排除孔内积水和污物，采用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，孔口压抹齐平；
(5)质量检查：检查孔的钻孔从压力钢管顶部的排水洞中进行。
10.根据权利要求9所述的一种埋藏式压力钢管回填灌浆工艺，其特征在于：所述步骤(3)中灌浆采用水灰比为0.6或0.5：1的水泥浆，灌浆压力0.2～0.3Mpa。
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