用于PCCP管承插口接缝的结构、管道及施工方法与流程

本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种用于pccp管承插口接缝的结构、管道及施工方法。
背景技术：
：预应力钢筒混凝土管(prestressedconcretecylinderpipe，简称pccp管)是国内近十多年发展起来的新型管道材料。该管道材料是一种具备高强度、高抗渗性和高密封性的复合型管材，可应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、电厂循环水工程下水管道等，在我国引调水工程中被广泛采用。pccp管的两个连接端采用承插口形式将多个pccp管连通成一个较长的管道，承插口部位接缝在基础沉降或压力变化情况下会产生微小形变，可能导致接缝渗漏，长期的渗漏可影响管道基础稳定性，带来运行安全隐患。也可能对pccp管造成腐蚀，影响安全运行和使用寿命。pccp管材承插口接缝的处理一直以来都是行业的一个难题，目前多数工程采用水泥砂浆灌浆或者聚硫密封膏处理，水泥砂浆灌浆处理一段时间后容易产生收缩裂缝，最终导致间隙处理失效，带来安全隐患并严重影响管材的使用寿命。采用聚硫密封膏处理时，对涂刷的界面要求比较高，必须清洁干净，否则就会影响到聚硫密封膏与接口环的结合。然而由于承插口结构及施工现场条件的限制，要做到基面清洁干净很难实现，因此容易造成聚硫密封膏与接口环处结合不紧密，出现间隙分离的现象，给施工质量带来很大的隐患。pccp管输水工程中由于管材生产、施工水平、环境因素、地质因素等造成管口接缝轻微渗漏的情况时常出现。因此，有效封堵大口径pccp管承插口接缝结构设计及修补方法，对整个输水工程的维护至关重要。在长距离pccp管输水工程中，由于管道所处地势不同，导致承插口安装后的接缝宽度不同。在水流压力、温度、地质沉降等环境变化条件下，pccp管承插口接缝的最大张开度的设计要求不同。因此接缝封填材料应有一定的延展性，并且整个接缝结构设计可以根据不同接缝宽度及张开度的设计要求进行调整，以便能适应管道接缝的伸缩变形。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种用于pccp管承插口接缝的结构、管道及施工方法。该结构及施工方法在适度保持pccp管承插口变形能力的同时，具有施工简单、抗背水压力强、抗冲磨性能好的特点。为了完成上述目的，本发明提供的用于pccp管承插口接缝的结构依次包括底胶、塑性密封材料、环氧腻子、隔离层、底层高韧性环氧涂层、浸胶玻璃纤维带和表层高韧性环氧涂层，其中，底胶用于刷涂在接缝的内壁上，塑性密封材料、环氧腻子、隔离层、底层高韧性环氧涂层、浸胶玻璃纤维带和表层高韧性环氧涂层依次排列。一个优选的方案是，底胶为sk底胶；塑性密封材料的厚度为2厘米至5厘米；塑性密封材料为止水密封条；隔离层为弹性涂层或透明胶带；弹性涂层为弹性聚氨酯或聚脲类涂层；底层高韧性环氧涂层、表层高韧性环氧涂层均比隔离层宽10厘米至20厘米。一个优选的方案是，止水密封条的性能为：伸长率大于200％，拉伸强度大于0.1mpa；抗渗压力大于2.0mpa；环氧腻子的拉伸强度≥5mpa，环氧腻子与混凝土粘接的强度≥4mpa；弹性聚氨酯、聚脲类涂层的性能为：断裂伸长率大于200％，拉伸强度大于5mpa；玻璃纤维带为平纹型玻璃纤维带，玻璃纤维带的性能为：厚度为0.2毫米至0.4毫米，拉断伸长率大于3％，拉伸强度大于300n/25mm；环氧涂层为环氧涂层，环氧涂层的性能为：拉伸强度大于15mpa，断裂伸长率大于5％。本发明提供的pccp管连接形成的管道，包括多个首尾相连的pccp管，且相邻两个pccp管之间的承接口的位置形成接缝，接缝具有填充结构，填充结构依次包括底胶、塑性密封材料、环氧腻子、隔离层、底层高韧性环氧涂层、浸胶玻璃纤维带和表层高韧性环氧涂层。底胶刷涂在接缝的内壁上，塑性密封材料、环氧腻子、隔离层、底层高韧性环氧涂层、浸胶玻璃纤维带和表层高韧性环氧涂层依次排列；并且，底胶、塑性密封材料、环氧腻子设置在所述接缝的内侧，隔离层、底层高韧性环氧涂层、浸胶玻璃纤维带和表层高韧性环氧涂层设置在接缝的外侧。一个优选的方案是，底胶为sk底胶；塑性密封材料的厚度为2厘米至5厘米；塑性密封材料为止水密封条；隔离层为弹性涂层或透明胶带；弹性涂层为弹性聚氨酯或聚脲类涂层；底层高韧性环氧涂层、表层高韧性环氧涂层均比隔离层的宽10厘米至20厘米。一个优选的方案是，止水密封条的性能为：伸长率大于200％，拉伸强度大于0.1mpa；抗渗压力大于2.0mpa；环氧腻子的拉伸强度≥5mpa，环氧腻子与混凝土粘接的强度≥4mpa；弹性聚氨酯、聚脲类涂层的性能为：断裂伸长率大于200％，拉伸强度大于5mpa；玻璃纤维带为平纹型玻璃纤维带，玻璃纤维带的性能为：厚度为0.2毫米至0.4毫米，拉断伸长率大于3％，拉伸强度大于300n/25mm；环氧涂层为环氧涂层，环氧涂层的性能为：拉伸强度大于15mpa，断裂伸长率大于5％。一个优选的方案是，若设计张开度β≤接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝接缝宽度ω+(2～4)cm；玻纤带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻纤带宽度b+(2～4)cm；若设计张开度β＞接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝设计张开度β/0.03+(2～4)cm；玻纤带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻纤带宽度b+(2～4)cm。本发明提供的对pccp管承插口接缝结构的施工方法，其采用下列步骤：步骤一:清洗接缝；步骤二:在接缝内缝涂刷底胶；步骤三：填充与接缝同宽的塑性密封材料；步骤四：在塑性密封材料上填充环氧腻子至与承插口外缘平齐；步骤五:在环氧腻子表面涂刷隔离层；步骤六:在玻璃纤维带上辊涂环氧浸渍胶，晾置一定时间；步骤七:在隔离层表面涂刷底层高韧性环氧涂层；步骤八：将负载有环氧浸渍胶的玻璃纤维带铺设在底层高韧性环氧涂层上，用滚筒压实，排除玻璃纤维带和底层高韧性环氧涂层之间的气泡；步骤九：在玻璃纤维带表层涂刷表层高韧性环氧涂层。一个优选的方案是，底胶为sk底胶；塑性密封材料的厚度为2厘米至5厘米，塑性密封材料为止水密封条，止水密封条的性能为：伸长率大于200％，拉伸强度大于0.1mpa；抗渗压力大于2.0mpa；隔离层为弹性涂层或透明胶带，弹性涂层为弹性聚氨酯或聚脲类涂层，弹性聚氨酯、聚脲类涂层的性能为：断裂伸长率大于200％，拉伸强度大于5mpa；底层高韧性环氧涂层、表层高韧性环氧涂层均比隔离层的宽10厘米至20厘米；环氧腻子的拉伸强度≥5mpa，环氧腻子与混凝土粘接的强度≥4mpa，环氧涂层为环氧涂层，环氧涂层的性能为：拉伸强度大于15mpa，断裂伸长率大于5％；玻璃纤维带为平纹型玻璃纤维带，玻璃纤维带的性能为：厚度为0.2毫米至0.4毫米，拉断伸长率大于3％，拉伸强度大于300n/25mm。一个优选的方案是，若设计张开度β≤接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝接缝宽度ω+(2～4)cm；玻纤带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻纤带宽度b+(2～4)cm；若设计张开度β＞接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝设计张开度β/0.03+(2～4)cm；玻纤带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻纤带宽度b+(2～4)cm。本发明的有益效果如下：1.本发明提出的用于pccp管承插口接缝的结构具有适应接缝变形的能力，同时具有出色的抗背水压力能力，避免了采用弹性防护涂层材料极易出现的鼓包、脱落问题，大大提高了接缝部位防渗的可靠性。2.本发明接缝表面涂覆的玻璃纤维带复合环氧涂层材料，与干燥及潮湿混凝土基材均具有优良的粘结性能，粘结强度大于3mpa，抗渗压力大于2.5mpa、抗漏水、抗压力性能较好。3.本发明提供的方法的施工简单、接缝抗冲磨性能好。4.本发明通过环形裂缝模型试验数据，得出了接缝表面环氧涂层复合浸胶玻璃纤维带在不同隔离层宽度x与最大变形量y的函数关系，提出了不同裂缝宽度及最大张开度相适应的隔离层宽度的设计方法。5.本发明涉及的材料优选为无溶剂环氧体系，无毒、挥发性小，适宜在隧洞、管道等施工环境较为封闭的输水工程中使用；同时，本发明涉及的混凝土表面防护涂层材料应符合国家卫生标准《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》(gb/t17219-1998)，因此，不会对水质造成影响。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明的用于pccp管承插口接缝的结构的示意图。图2为本发明的用于pccp管承插口接缝的结构的环形接缝模型修补示意图。图3为本发明的用于pccp管承插口接缝的结构的不同隔离层宽度环形接缝模型拉伸试验结果图。图4为本发明的用于pccp管承插口接缝的结构的隔离层宽度x与最大变形量y的函数关系图。图5为本发明的大口径pccp管承插口接缝修补结构宽度尺寸示意图。附图中编号为：2、塑性密封材料；3、环氧腻子；4、隔离层；5、底层高韧性环氧涂层；6、玻璃纤维带；7、表层高韧性环氧涂层；a、隔离层宽度；b、玻璃纤维带宽度；c、高韧性环氧涂层宽度。具体实施方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本实施例的用于pccp管承插口接缝的结构包括底胶、塑性密封材料2、环氧腻子3、隔离层4、底层高韧性环氧涂层5、浸胶玻璃纤维带6和表层高韧性环氧涂层7。底胶用于刷涂在接缝的内壁上。塑性密封材料2、环氧腻子3、隔离层4、底层高韧性环氧涂层5、浸胶玻璃纤维带6和表层高韧性环氧涂层7依次延伸排列。其中，优选的，底胶为sk底胶，sk底胶是由北京中水科海利工程技术有限公司生产提供的型号为sk底胶的底胶。塑性密封材料的厚度为2厘米至5厘米，塑性密封材料为止水密封条。隔离层为弹性涂层或透明胶带，弹性涂层为弹性聚氨酯或聚脲类涂层。底层高韧性环氧涂层、表层高韧性环氧涂层均比隔离层宽10厘米至20厘米。止水密封条的性能为：伸长率大于200％，拉伸强度大于0.1mpa；抗渗压力大于2.0mpa。环氧腻子的拉伸强度≥5mpa，环氧腻子与混凝土粘接的强度≥4mpa。弹性聚氨酯、聚脲类涂层的性能为：断裂伸长率大于200％，拉伸强度大于5mpa。玻璃纤维带为平纹型玻璃纤维带，玻璃纤维带的性能为：厚度为0.2毫米至0.4毫米，拉断伸长率大于3％，拉伸强度大于300n/25mm。环氧涂层为环氧涂层，环氧涂层的性能为：拉伸强度大于15mpa，断裂伸长率大于5％。第二实施例本实施例的pccp管连接形成的管道包括多个首尾相连的pccp管，且相邻两个pccp管之间的承接口的位置形成接缝，接缝具有填充结构，填充结构包括底胶、塑性密封材料2、环氧腻子3、隔离层4、底层高韧性环氧涂层5、浸胶玻璃纤维带6和表层高韧性环氧涂层7，其中，底胶用于刷涂在接缝的内壁上，塑性密封材料2、环氧腻子3、隔离层4、底层高韧性环氧涂层5、浸胶玻璃纤维带6和表层高韧性环氧涂层7依次排列。其中，填充结构的延伸方向与pccp管的延伸方向相同，并且，底胶、塑性密封材料2、环氧腻子3设置在接缝的内侧，隔离层4、底层高韧性环氧涂层5、浸胶玻璃纤维带6和表层高韧性环氧涂层7设置在接缝的外侧。底胶为sk底胶，塑性密封材料的厚度为2厘米至5厘米，塑性密封材料为止水密封条。隔离层为弹性涂层或透明胶带，弹性涂层为弹性聚氨酯或聚脲类涂层。底层高韧性环氧涂层、表层高韧性环氧涂层均比隔离层的宽10厘米至20厘米。止水密封条的性能为：伸长率大于200％，拉伸强度大于0.1mpa；抗渗压力大于2.0mpa。环氧腻子的拉伸强度≥5mpa，环氧腻子与混凝土粘接的强度≥4mpa。弹性聚氨酯、聚脲类涂层的性能为：断裂伸长率大于200％，拉伸强度大于5mpa。玻璃纤维带为平纹型玻璃纤维带，玻璃纤维带的性能为：厚度为0.2毫米至0.4毫米，拉断伸长率大于3％，拉伸强度大于300n/25mm。环氧涂层为环氧涂层，环氧涂层的性能为：拉伸强度大于15mpa，断裂伸长率大于5％。另外，本实施例通过环形接缝模型试验，考察了接缝表面环氧涂层复合浸胶玻璃纤维带在不同隔离层宽度x下的最大变形量y。模型试验示意图如图2所示，在图2中，a表示隔离层宽度，b表示浸胶玻璃纤维带宽度，c表示环氧涂层宽度。图3和表1为不同隔离层宽度，环形接缝模型中，复合浸胶玻璃纤维带的环氧涂层的破坏力值及最大变形量试验数据。表1不同隔离层宽度环形接缝模型拉伸试验结果图4拟合出隔离层宽度x与最大变形量y的函数关系为y＝0.03x。由此，pccp管承插口接缝结构的施工方法中，参见图5大口径pccp管承插口接缝修补结构宽度尺寸，其中，ω表示接缝宽度，a表示隔离层宽度、b表示玻璃纤维带宽度、c表示高韧性环氧涂层宽度。在不同接缝宽度ω以及工程设计最大接缝张开度β情况下，隔离层宽度a、玻璃纤维带宽度b、高韧性环氧涂层宽度c的取值计算方式按照下面两种方式计算得到：a.若设计张开度β≤接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝接缝宽度ω+(2～4)cm；玻璃纤维带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻璃纤维带宽度b+(2～4)cm；b.若设计张开度β＞接缝宽度ω×0.03，则隔离层宽度a＝设计张开度β/0.03+(2～4)cm；玻璃纤维带宽度b＝隔离层宽度a+(10～20)cm；高韧性环氧涂层宽度c＝玻璃纤维带宽度b+(2～4)cm计算。pccp管承插口接缝结构的施工方法的具体实施步骤中，根据pccp输水管道接缝宽度ω和设计最大张开度β的值，按照上文取值计算方法，确定隔离层宽度a、玻璃纤维带宽度b和高韧性环氧涂层宽度c的值。然后进行如下施工方法。本实施例提供的对pccp管承插口接缝结构的施工方法，其采用下列步骤：步骤一:清洗接缝；步骤二:在接缝内缝涂刷底胶；步骤三：填充与接缝同宽的塑性密封材料；步骤四：在塑性密封材料上填充环氧腻子至与承插口外缘平齐；步骤五:在环氧腻子表面涂刷隔离层；步骤六:在玻璃纤维带上辊涂环氧浸渍胶，晾置一定时间；步骤七:在隔离层表面涂刷底层高韧性环氧涂层；步骤八：将负载有环氧浸渍胶的玻璃纤维带铺设在底层高韧性环氧涂层上，用滚筒压实，排除玻璃纤维带和底层高韧性环氧涂层之间的气泡；步骤九：在玻璃纤维带表层涂刷表层高韧性环氧涂层。本实施例还给出了优选的施工方法，其步骤更为具体：步骤一、接缝内外的打磨清洗。使用钢丝刷进行手工或动力清洗内缝，清理完毕后，使用鼓风机吹净。接缝两侧设计高韧性环氧涂层宽度范围内将砂浆表面打磨平整并清洗干净。步骤二、内缝涂刷sk底胶，填充与缝同宽、厚度为(2-5)cm的gb止水密封材料，gb止水密封材料优选是由北京中水科海利工程技术有限公司生产提供的型号为gb止水密封材料的密封材料，其密封效果更好。其上填充环氧腻子至表面平齐。sk底胶、gb止水密封条、环氧腻子的性能符合表2的要求。表2缝内填充材料性能要求步骤三、环氧腻子表面涂刷弹性聚氨酯/聚脲类涂层或粘贴透明胶带，作为隔离层。隔离层的宽度为a，优选弹性涂层，弹性聚氨酯/聚脲涂层的性能满足表3的要求。表3弹性聚氨酯/聚脲涂层性能要求项目性能要求抗拉强度(mpa)≥5伸长率(％)≥200步骤四、选取厚度为0.2mm、宽度为b厘米的玻璃纤维带。在玻璃纤维带上均匀辊涂环氧浸渍胶，浸胶量为(200～300)g/m2。晾置1-2h(小时)。玻璃纤维带和浸渍胶的性能满足表4的要求。表4玻璃纤维带及浸渍胶性能要求步骤五、隔离层表面涂刷(1.0-1.5)mm厚、宽度为c厘米的高韧性环氧涂层。然后将浸胶的玻璃纤维带铺设在底层高韧性环氧涂层上，用滚筒压实，排除两层之间的气泡。(1-2)h(小时)后，在玻璃纤维带表层涂刷与下层同宽的(1.0-1.5)mm厚的高韧性环氧涂层。高韧性环氧涂层的性能满足表5的要求。表5高韧性环氧涂层性能要求采用本实施例的pccp管承插口接缝结构及其施工方法，在预应力钢混凝土管施工中，能够在适度保持pccp管承插口变形能力的同时，具有施工简单、抗背水压力强、抗冲磨性能好、满足饮用水卫生标准等特点。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12