预应力钢筒混凝土管接头漏水分析和处理.pdf

! 鱼 ! = 坠 广东水利电力职业技术学院学报 2 0 1 1 年 第 9 卷 第 3 期 C N 4 4 - 1 5 8 7 Z J o u r n a l o f G u a n g d o n g T e c h n i c a l C o l l e g e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c E n g in e e r i n g ， 2 0 1 1 ，V o 1 9， No 3 预应力钢筒混凝土管接头漏水分析和处理 钟德 培 ( 广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 ：深圳市东部供水工程是为解决深圳市水资源短缺、满足社会发展对水的需求，特别 是 满足居 民生活用水 的要 求 ，由深圳 市负责兴建 的一 宗大型境 外引水工程 。 它分 为 两期进 行建设 ，一期主要采用预应力钢筒混凝土管( 以下简称 P C C P ) ，管径为 DN2 6 0 0 ，单胶圈 接 头形式 ；二期主要 采用 P C C P管材 ，管径为 D N3 6 0 0 ，双胶 圈接 头形 式 。根据 预应 力钢 筒混凝土管规范要求，二期管道 P C C P管子接头允许相对转角单胶圈接头为 0 5 度，但局 部软基基础部分 P C C P管还没有达到规范允许转角就出现漏水现象。针对该漏水现 象进行 多方面原 因分析 ，通过 方案 比较 ，总结接 头漏水处理相应措 施。 关键词：预应力钢筒混凝土管；接头漏水分析；处理措施 中图分类号 ：T V 3 3 文献标识码：A 文章编号 ：1 6 7 2 - 2 8 4 1( 2 0 1 1 )0 3 0 0 0 5 0 4 深圳市东部供水水源工程 ，是为了解决深圳市 东部地区城镇的急需用水 ， 由深圳市负责兴建的工 程 。根据广东省水利厅 、广东 省计划委员会和国家 计委的批准 ，深圳市东部供水水源工程( 一期)供 水量按 3 5亿 m3 年设计 ，相应取水流量为 1 1 m3 s ， 其 中在东江取水 7 m 3 s ，在西枝 江取水 4 m3 s 。工程 分别从惠阳境 内的东江和西枝 江设抽水站取水 ，东 江抽水站位于惠 阳水 口镇上游 约 6 k m左岸 的廉福 地 ，西枝江抽水站位于 惠阳马安镇上游约 3 k m左 岸 的老二 山。输水线 路经惠 阳的水 口、平潭 、马 安、永湖 、秋长 、新墟镇和深圳市 的坑梓镇 ，沿途 主要采用管道、箱涵和隧洞输水 ，中间设有两座加 压站，将水送至深训市东部的松子坑水库 ，输水线 路全长约 5 6 6 k m。 深圳市东部供水水源工程分两期进行建设 ，一 期工程供水量按 3 5亿 m3 年设计 ，相应取水流量 为 l 1 m3 ， s ，其 中在 东江取水 7 mS s ，在西枝 江取水 4 m s s 。二期为一期 的扩建工程 ，在一期 工程 的基 础上增加年取水量 3 7亿 m ，主要建设内容有 ：对 东江取水口进行改造 、扩建东江抽水站和永湖加压 站 、扩建东江至西河潭输水管线。 1 地形地质条件 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 6 2 3 作者简介：钟德培，男，主要从事水利水电工程设计工作。 根据工程布置隋况，从东江廉福地至西河潭隧 洞进 口为丘陵 区 ，高程 1 5 m1 2 0 m，分布有东 江 河流阶地及五雷岭等残丘 ；沿东江两侧分布有河流 冲积平原 ，有两级阶地 。 本区分布有古生界和中生界地层，其中下侏罗 系统是一套海陆交互相砂页岩分布广泛 ，第四系松 散层以河流阶地冲积层和残坡积层为主。由老至新 地层特征及分布如下 ： ( 1 ) 古 生界 石 炭 系下 统 大塘 阶测 水段 下亚 段 ( c 。 ：由砾岩 、石英砂岩 、粉砂岩 、泥质页岩夹 透镜状煤层组成 ，厚度 2 0 0 m。在东江输水隧洞以 东 的小 孤 山见 有 出露 ，岩 层 产 状 ：N 5 0 。E S W Z 4 0。 。 ( 2 ) 中生界侏罗系下统蓝塘群第一亚群( J ： 由底砾 岩 、粉砂岩 、页岩夹透镜状煤 层组成 ，厚 1 5 0 m7 5 0 m。分布于厦 良村东侧 的残丘 ，岩层产 状 ：N 2 0 o 3 0 。 W S W L1 8 o 3 0 o N 3 0 o 4 0 o W SW 40 。 45 。 。 ( 3 ) 中生界侏罗系下统蓝塘群第二亚群( J b ) ： 由不等粒复矿砂岩 、石英砂岩 、泥质页岩夹流纹斑 岩组 成 ，厚 1 3 0 m6 3 0 m。在 西河 潭 隧 洞 进 出 口段 出露 ，岩层产状 ：N 4 0 。W S W 3 0 o- 4 0 。 ，此地 层与蓝塘群第一亚群 ( J h la)为整合接触。 6 广东水利电力职业技术学院学报 2 0 1 1 ， 9 ( 3 ) ( 4 ) 第四系坡积层( Q ) ：分布于小山或残丘的 表层 ，局部分布在冲积层 的上部 ，主要为含砾粉质 粘土。 ( 5 ) 第四系冲积层 ( Q ) ：分布于现代河床，漫 滩和阶地以及洼地 ，一级阶地多为二元结构 ，上为 褐黄 灰黄色粉质粘土，下部为含砾卵砂层。 2 管道基础形式及基础处理 管道基础形式主要采用两种：一种管道基础形 式采用 1 2 0 。C 1 5砼管座 ；一种为管道基础采用全 包 C 1 5 砼厚度 5 0 0 m m管座。管底基础处理主要为 管底基础软弱夹层厚度2 m时采用换填碎石夹砂 处理，管底基础软弱夹层厚度 2 m采用碎石桩加 固处理设计 ，局部软弱基础根据现场开挖情况采用 换填 C 1 5素砼或者碎石垫层 ，黑色淤泥采用底板 先挤压块石 ，然后采取碎石垫层 ，再进行浇筑管道 基础。 3 P C CP管道接头漏水原 因分析 在基坑开挖完成、基座垫层施工完成后将 P C c P 管道放进基坑进行安装 ，各项安装和压水试验 完成后进行回填土方。土方回填后发现局部输水管 道接头出现漏水或渗水现象，影响 P C C P 管道正产 通水试验要求。现主要针对 P C C P 管道接头漏水具 体位置、地质情况 、基础处理形式进行分析 ，具体 详见 C C P管道主要接头漏水或渗水情况 。 P G CP管道主要接头漏水或渗水情况表 桩号位置 地质情况 基础处理形式 漏水或渗水情况 备注 G1 +7 4 5 8 5 2 GI +8 7 5 3 5 2 G2 + 0 0 0 3 5 2 G2 + 7 3 0 1 5 2 G3 + 3 2 7 0 3 7 G3 + 5 7 1 9 0 5 G4 +4 7 1 0 0 0 G4 +9 5 0 O 0 0 紫红色粉质粘土，地基承载力 fl = 2 0 0 2 5 0 a 灰白色粘土， 地基承载力 f k = 1 2 0 1 5 0 k P a 灰黑色粘土，承载力低， 含水量高 泥质中细砂， 承载力 fl = 1 6 0 1 8 0 k P a ，地下水丰富 泥质中细砂 承载力 tk = 1 6 0 1 8 0 k P a 地下水丰富 花斑粘土承载力 fl c = 2 0 0 - 2 5 0 k P a 泥质中细砂央灰白色粘 土，承载力 t k = l O 0 1 2 0 k P a 灰白色粘土， 承载力 tk = l O O - 1 2 O k P a G 5 + 3 8 5 1 3 7 灰色泥质砂岩， 地基承载力 fl =- 2 0 0 2 5 0 k P a G 6 + 1 9 0 0 0 0 软塑状粘士夹层 ，承载力 t k = 1 2 0 1 5 0 k P a G 6 + 2 3 5 0 0 0 灰 白 色 粘 土 和 灰 黑 色 淤 质 粘 土 ， 承 载 力 f k =- 8 0 - l O O k P a 边坡 以软塑状粘性 土为 主 G 7 + 2 2 0 0 0 0 黑色淤质粘土和淤泥，承载力 t k = 8 0 1 2 0 k P a G 7 + 6 2 9 0 0 0 灰白色泥质细砂，地基承载力 = 1 2 0 1 5 0 k P a 原状基础 换填 O 3 mC1 5 砼 原状基础 原状基础 原状基础 原状基础 换填碎石夹砂 换填 C 2 0砼 0 4 m。 中1 6 2 0 0钢筋 网 原状基础 换填碎石夹砂 碎石桩 碎石桩 换填 Cl 5 砼厚 0 3 m 管 内接头打压孔有渗水 管 内接头底 部渗水 管内接头底部渗水 接 口处中部有可见渗水 打压孔流水不断 管内接头底部渗水 管内接头底部渗水 打压时管缝有渗漏水现象 接头处砼出现空鼓 插 口处出现裂缝 插 口处出现裂缝 安装管道过程中有胶圈断 裂现象 基座砼浇筑不密实 接头处 出现裂缝现象 接头处裂缝较大 管 内接头底部渗水 管道对拉时接头出现裂缝 接 口处中部有可见渗水 管内接头底部渗水 此处地形较高 接 口处有可见渗水 管道顶部接头出现漏水 管道接 口为镇墩砼 经现场查看、 综合分析研究后，笔者总结接头 漏水的主要原因有下述几个方面。 ( 1 ) 回填土方在管道两侧碾压过程中可能由于 受力不均匀，造成地基的不均匀沉降。 ( 2 )管基基础为泥质 中细砂 ，地下水位十分丰 富，管道基础形式采用 C 1 5砼管座 ，浇筑砼时地 下水位没有降到建基 面以下 ，造成基础 C 1 5砼成 为水下浇筑， 抗压强度降低，同时由于砼浇筑振捣 不密实 ，造成管座砼有孔洞 ，局部底板砼 出现冒水 现象。当回填土方后 ，管基基础又产生不均匀沉 降 ，接头允许转角超过规范要求 的允许值 0 5度 ， 接头明显出现漏水情况 ；水通过砼孑 L 洞渗进 P C C P 管道接 口处而出现渗水 。 ( 3 )管基基础为红色花斑粘土 ，基础地基承载 力达到 2 2 0 k P a ，远超过设计 的地基 承载力 ，管道 接头处出现地基沉降可能性不大的问题 ，渗水的主 要原 因是 由于安装管道不规范，在接头对拉的过程 中将 已经安装好 的管道接头拉开 ，从而造成管道回 填后接头渗水。 ( 4 )管道在打压完成后 ，由于双胶圈内的水没 有排干，打压孔封闭后 ，里面的水只能从接头缝渗 透出来。现场技术人员要求将接头处凿开，对管道 进行接头打压试验，工作压力满足设计技术要求， 然后将接头处的水清理干净 ，没有发现渗水现象 。 ( 5 )局部基础承载力不高，同时管道接头前后 为大体积砼 ，例如前后管道接 口为体积 比较大的镇 墩砼基础 ，由于前后镇墩压力太大造成管道接头出 现拱起 ，从而出现渗水或者漏水现象。 ( 6 )管基基础为泥质黑色粘土 ，地基 承载力很 低 ，局部基础没有完全处理好 ，造成 P C C P管道接 钟德培：预应力钢筒混凝土管接头漏水分析和处理 7 头出现渗水 。 ( 7 ) 管 道 结 构 问 题 。 由 于 管 道 在 插 口端 3 0 0 mm范围内出现混凝 土不 同长度 和宽度 的裂缝 现象， 在安装管道完成后进行接头打压试验也会 出 现漏水 ，局部裂缝出现 “ 泌钙”问题 ，也是管道接 头漏水的现象。 ( 8 )管接头处胶圈断裂也是可能造成接头漏水 的直接原因，胶圈质量的好坏直接影响到管道接头 是否容易漏水。由于在现场安装过程中出现 了胶 圈 断裂现象 ，因此不能确定在管道接头胶 圈安装完后 是 否断裂。 ( 9 )由于局部地形较高 、坡度较大 ，因管 自重 较大而产生位移也易导致接 口漏水或渗水 。 ( 1 0 )P C C P管道结构 问题 。由于 P C C P管插 口 属于薄弱环节 ，钢筒焊接的质量要求很高 ，插 口钢 筒与管钢筒焊接存在 问题 ，导致插 口处 出现渗水。 由此可见 ，造成 P C C P管道接头渗水或漏水可 能的因素很多 ，因根据实际情况进行具体分析 ，进 而得出相应的解决方法。 4 P C CP管道接 头 漏水处理 方 法 由于 P C C P 管道接头漏水的可能因素较多，因 此相应处理的办法也有所 不 同 ，不 同技术人 员也 有不 同的处 理方 法 。P C C P管 道接 头漏 水处 理方 法应进行多方案 比较 ，下 面介 绍管道 接头处理 的 几 种方法 。 ( 1 ) 管道重新开挖 出来 ，将漏水 接头左右两侧 P C C P管改成钢管 ，重新进行安装和压水试验 ，但 是这个方法造价较高 ，需要废除一节 P C C P管 ，增 加一节钢管 。 ( 2 )管道重新开挖出来 ，将外部接缝处的砼凿 开 ，施工前将基坑内积水 降到原管座砼 以下 ，清理 干净管道接头处水泥砂浆 、被粘表面的油污 、附着 物 、灰尘等杂物 ，保证接头处表面干燥 、平整 、无 杂物 ，以防止粘接不 良或者脱落。向外部接缝处灌 填双组份聚硫密封胶 ，然后进行外表包防渗砼 。 ( 3 ) 管道重新开挖出来 ，对基础较差地段采用 向 管座两侧挤压块石 ，尽 量让块 石挤 到管座基础 以 下 ，避免再次出现管基沉降 。同o ,- f x # b 部接头进行 水泥灌浆 ，然后进行外表包防渗砼 。 ( 4 )外部接头处 采用外 表包 防渗砼 ，然后 在 外部接缝处预 留灌浆 孔 ，最后通 过灌浆孔 进行水 泥灌浆。 ( 5 )找 出打压孔 的位置 ，向打压孔里面进行水 泥灌浆或灌填双组份聚硫密封胶。 ( 6 )将内部接缝处的砼凿开 ，灌填 5 0 mm灌填 双组份聚硫密封胶 ，然后表面灌填 3 0 m m环氧树脂 砂浆 ，以保护双组份聚硫密封胶的耐久性 。或者重 新进行充填水泥砂浆 ，同时必须保证水泥砂浆的密 实度 ，这种情况适用于打压孔内部预留水没有清理 干净的情况 。 ( 7 )对于 P C C P管在插 口端 3 0 0 m m范 围内出 现混凝土不同长度和宽度 的裂缝现象 ，出现渗水问 题 ，采取将内部接头进行喷环氧树脂砂浆的方法来 解决 。 ( 8 )将管道重新开挖 出来 ，将外部接缝处 的砼 凿开 ，向外部接缝处灌填双组份聚硫密封胶 ，然后 进行外表包防渗砼 。同时将 内部接缝处的砼凿开 ， 灌填 5 0 m m灌填双组份聚硫密封胶 ，然后表面灌填 3 0 m m环氧树脂砂浆 ，以保护双组份聚硫密封胶 的 耐久 性。这种办法相对 于二次开挖 回填价格 比较 高 ，但是 比较保守 ，在管道接头处理 中经常使用 。 ( 9 )对于已经外包砼 的 P C C P管 ，清理管道接 口，重新进行水泥灌浆 ，同时将两个胶圈之间的空 隙也进行水泥灌浆或者双组份聚硫密封胶处理。 以上方法具体详见 ( 诼 插 口接头处理大样图 。 管道接 口处理方法基本都依照 “ 内堵外封”的 原则 ，对软弱地基必须进行基础处理 ，以免通水试 验 的时候 出现爆 管等 现象 ，需慎 重选择管道接 口 处 理方案 ，避免 由于二次沉降造成管 道接 头漏水 现象 。 l I _ d 保护层 保护 层 壅 氢 脂 砂 浆 毗 C 划 P C C P 管 蜘 2 5 P c c P I 灌 填 双 组 份 聚 硫密 封 胶 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 7 d - 隧 7 7 7 7 ， 黟 多 至 插 口 钢 环 l 2 5 灌 填 藏 组 份 聚 菇 密 封 胶 灌 填 环 氧 树 脂 砂 浆 科 普 C 站皿 既 B 0 承插 口接头处理大样 图 ( 1 ： 5) 8 广东水利电力职业技术学院学报 2 0 l l ， 9 ( 3 ) 5 P c C P管道接 头漏水处理 总结 由于工程地质不同 ，P C C P管道较重 ，故在特 殊地形设计坡度不宜过大。同时对软基土层厚度不 均匀、含水量高、压缩性大、承载力较低、输水管 道的不均匀沉降是影响管道正常运行的最重要因 素，因此必须做好软基基础处理。综上所述，针对 P C C P 管道接头漏水情况 ，必须分析出其漏水的主 要原因，才能正确、合理提出相应处理方案，更好 地保证管道的输水安全。 参考文献 ： 【 1 1广东省水利电力勘测设计研究院 深圳市东部供水水源工 程( 二期) ( 东江 西河潭段) 初步设计报告【 R 】 广州： 广东省 水利电力勘测设计研究院， 2 0 0 5 ： 1 7 2 0 【 2 】 陈玉青， 欧阳越， 徐忠辉， 等 P C C P 管道在南水北调中线京 石段应急供水工程( 北京段) 中的运用【 J 】 水利水电技术 。 2 0 0 8 ， ( 5 ) ： 5 1 - 5 5 【 3 】郑国萍 湿磨细水泥灌浆在某工程基础处理中的的应用【 J 】 广东水利水电， 2 0 1 1 ， ( 1 ) ： 3 5 - 3 6 4 张自胜 水泥土搅拌桩在水利工程中的应用叨 水利规划与 设计， 2 0 1 l ， ( 1 ) ： 7 5 7 7 J o i n t s Le a k An a l y s i s a n d P r o c e s s i n g o f t h e P r e s t r e s s e d Co n c r e t e Cy l i n d e r P i p e ZHONG De - pe i ( G u a n g d o n g P r o v i n c i a l I n v e s t i g a t i o n ， D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y and E l e c t r i c P o w e r ， C u a n g z h o u 5 1 0 6 3 5 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： Wa t e r s u p p l y p r o j e c t i n e a s t e r n S h e n z h e n i s a l arg e - s c a l e w a t e r d i v e r s i o n p r o j e c t s c o n n e c t e d t o o t h e r p l a c e s t o a d d r e s s w a t e r s h o r t a g e s i n S h e n z h e n a n d t o me e t t h e w a t e r n e e d s o f s o c i a l d e v e l o p me n t ， e s p e c i a l l y o f h o u s e - h o l d w a t e r r e q u i r e me n t s f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e S h e n z h e n C i t y E a s t e r n S h e n z h e n w a t e r s u p p l y p r o j e c t S c o n - s t r u c t i o n i s d i v i d e d i n t o t w o p h a s e s T h e f i r s t p h a s e m a i n l y a p p l i e s t h e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c y l i n d e r p i p e ( h e r e i n a f t e r r e f e r r e d t o a s P C C P ) w i t h a d i a me t e r o f D N 2 6 0 0 a n d a s i n g l e rub b e r r i n g j o i n t t y p e ； t h e s e c o n d p h a s e ma i n l y a d o p t s P C C P p i p e w i t h a d i a m e t e r o f D N 3 6 0 0 a n d d o u b l e r u b b e r r i n g j o i n t f o r m A c c o r d i n g t o p r e - s t r e s s e d c o n c r e t e c y l i n d e r p i p e r e g u l a t o r y r e q u i r e m e n t s ， P C C P p ip e j o i n t s i n p h ase t w o a l l o w th e r e l a t i v e a n g l e o f 0 5 d e g r e e s fo r a s i n gl e r u b b e r r i n g j o i n t s ， b u t p a r t o f t h e l o c a l s o f t gro u n d b ase d P C C P p i p e h a s r e s u l t e d i n w a t e r l e a k a g e w h i l e n o t r e a c h i n g t h e al - l o w e d d e gre e T h e r e a s o n s f o r s u c h p h e n o me n o n a r e ana l y z e d a n d c o r r e s p o n d i n g m e asu r e s t o d e a l w i th j o i n t l e a k a g e a l e c o n c l u d e d t h r o u g h c o mp a r i n g t h e h and l i n g p l ans K e y w o r ： p r e s t r e s s e d c o n c r e t e c y l i n d e r p i p e ； j o i n t l e a k a g e a n a l y s i s ； h a n d l i n g m e a s u r e s