大口径钢筋混凝土输水管道补漏新技术

——橡胶柔口加双胀圈固定

　　保质保量、安全畅地输送水是供水企业的宗旨，但在实际生产过程中，由于各方面的因素管道漏水有时是不可避免的。管道漏水不仅浪费了大量的水资源，而且影响供水管网运行的安全可靠性。特别是大口径原水输水管线的损坏，将严重制约水厂的安全生产。随着城市规模的扩大，当年处于市区边缘的地下管道，如今可能已是闹市的一部分了，管道漏水会严重影响交通。管道漏水的危害如此之大，成功修补漏水管道的意义就显得更为重要，尤其是在全国缺水最为严重的天津市，补漏更意味着节水。天津市自来水集团有限公司水源厂负责向全市各大水厂输送原水，将滦河水以最小的损失输送到水厂一直是水源厂广干部职工努力追求的目标。本文主要向大家介绍一下水源厂在三元村至凌庄水厂输送原水的φ2200mm混凝土管道大修中的一点经验。

1 φ2200mm混凝土管道概况

　　三元村泵站至凌庄水厂φ2200mm原水管道为砼管（穿过障碍物部分除外），始建于1976年，在当时施工条件下，采用的是现场浇筑混凝土工艺，3m一节，21m一段处加施工伸缩缝，在施工缝中采用预埋65-3型橡胶止水带，沥青木丝板填缝，当时管道的试验压力为严密性试验压力（事实确凿密性试验压为工作压力的1.2倍）。
　　该管线全长11090.54m，位于交通繁华的中环线西半环，运行二十多年来，多处发生漏水，该管线在当时是全市主要的一条输水干管，不能停下来进行全面彻底地维修，在新的φ2200mm原水复线投入使用后对旧φ2200mm管道进行了大修。停水后进入管内检查，通过实地调研，发现该管线共有大小裂缝三百多处，主要的大而长的裂缝都集中在柔性接口附近，而且还有地下不从管道外部渗入到内部，有的接口部位木丝板被挤出，有的部分木丝板已经腐烂，有的止水胶带已经损坏，有的柔性接口在以往的维修中被钢丝网水泥所覆盖，这次检查发现被覆盖的部分又出现了新的裂缝，有的接口裂缝被用像胶止水胶带与单胀圈修补过，但在被修补过的地方两侧耳又出现了新的裂缝。我们对现场情况作了详实记录，其中包括裂缝位置，裂缝宽度、深度与长度，裂缝漏水程度。为什么会屡修屡裂呢？针对现场的情况，我们做了原因分析。

2、裂缝产生的原因

2.1 管基沉降不均
　　该管线们于交通繁华的中环线西半环，当年设计施工时按路面活荷为汽-15级重车设计的，随着经济的发展，城市规模的扩大，路面的负荷在逐年增加，路面的动荷载是影响管道沉降的外力。另外φ2200mm管道属于大口径管道，断面大，管接口及胸腔回填土的密实度受人为影响很大。若管底土质发生变化，就可能发生管道的不均匀沉降，引起管接口应力集中，造成接被破坏，出现裂缝漏水。管道漏水是一种承压状态下的水射现象，漏水量少时可被土壤吸收，漏水量多时，将窜流至下水道、河床等处，漏水的发展引起管基础的破坏，水土流移，加剧了管道更严重的不均匀沉降，产生更大的裂缝。
2.2 热胀冷缩
　　该管线地处北京地方地区，土壤温差大，管内水温差也大。混凝土和钢筋均具有热胀冷缩的性质。在给水管道中因温差变化产生的温度应力会引起管道的纵向伸缩。对于埋在地下的水管因对管壁摩擦力会削弱或抵消这种温度应力，剩余的这种应力将由管材或接口本身去承担。若管道是柔性接口，这种应力将会得到释放。φ2200mm管道由于多次修漏，特别是在施工缝处漏水均采用打内胀圈刚性修漏的办法，或内衬钢丝网水泥砂浆刚性修漏的方法，将原施工缝处由柔性接口变成了刚性接口，造成温度应力无处释放，而使管道拉裂，再度漏水。
2.3 管道老化
　　该管道支行了二十多年，接口处沥青木丝板腐烂，有的被挤出，橡止水带老化变质，造成漏水。
2.4 施工质量欠佳
　　局限于当时的施工条件和施工技术水平，施工质量欠佳，造成部分管段内壁脱浆，有的地方钢筋已经锈蚀。
　　综上所述，要想有效地维修管道，必须保留柔性接口。

3 制定施工方案

　　我们先比较一下前几次维修方案：
　　1 内壁抹钢丝网水泥，短期解决了漏水问题。
　　2 橡胶止水带加单胀圈，未留伸缩缝，当时效果不错，时间一长，在原施工缝处两侧耳出现新的裂缝。
　　3 粘补处理并作引流处理，解决了大面积漏水问题，但却白白浪费了大量的滦河水，在可利用水资源及其匮乏的今天，这种浪费是令人痛惜的。
　　吸取以往的经验教训，我们采取下述方法补漏：
　　1 刚性内胀圈修漏法：是一种传统的补漏方法，特别是对于大口径输水管线，敷设于重要交通管线下，无法明开槽施工，效果明显。其缺点是增加局部水头损失，需停水施工，并且只能用于砼管直线段，不宜使用在施工缝处。
　　2 橡胶柔口加双胀圈固定：主要用于施工缝处的修漏，其施工方法是：
　　首先对砼管在对接口中处的漏点韩上水处理。一般先打防水胶条止水，外打一道油麻使胶条固定，最外层打柔性橡脱棒φ2.5--3cm，对伸缩缝保留其应用的伸缩效果。
　　然后采用橡胶内衬双胀圈做法：钢胀圈三瓣组成环行，法兰连接。
　　（1）将接口缝按上述四道工序处理后与管内圆打平口。
　　（2）加环形像胶圈桶，厚度6cm，宽为60cm。（请像胶厂订做）
　　由于该管线是水源管道，所加的橡胶圈桶首先不能对水质产生污染不能危害人的生命健康。其次，还要注意该材料的物理力学和化学性能。根据《生活饮用水卫生标准》和《给水排水常用数据手册》对橡胶圈桶提出技术要求如下：
　　以天然橡胶为主要原料，胶圈成分不应析出有毒物质，其含量（指在检验水中）不得超过GB5749-85《生活饮用水卫生标准》规定的限量数。
　　受拉极限强度＞150kg/cm²
　　受接断裂伸长率＞550%
　　残余伸长率25%　
　　疲乏系数24小时70℃0.8
　　横向压力系数平均值0.6
　　含胶量氯酊橡胶50%
　　抗酸系数0.7
　　（3）加双钢胀圈，按刚性打口法固定橡胶圈桶，胀圈厚度为15mm，宽度为15cm压到环行胶圈里侧，两侧耳各留出胶圈边口2cm。 　　
　　（附施工草图一张）

4 效益

　　该管线修补以后，投入使用效果良好。一次性投资虽然大些，但较彻底地解决了管道修漏问题，减少漏子复发率。从长远观点来看，回报也是相当可观的。都住裂缝，年节约宝贵水资源约200万吨，节约维修费用约40万元，节约各种赔偿费用约10万元。这项在实践工作经验基础之上总结出来的补漏技术，应用于大口径砼管，特别是对于解决因温度应力引进的裂缝十分有效。

参考书目：

　　1）《钢筋混凝土基本构件设计》（第二版）庄崖屏、江见鲸、荆树英等编著
　　2）《城市给水管道》何维华编著
　　3）《供水管漏水预测模型》，《中国给水排水》2001.6
　　4）《φ2200mm水源管道竣工图》
　　5）维修施工记录