一种断丝PCCP开挖修复支撑装置及其施工方法与流程

本发明涉及一种断丝pccp开挖修复支撑装置及其施工方法。

背景技术：

随着水利工程在我国大规模的兴起，pccp因其优越的特性，在我国得到大规模的应用。然而，pccp长期运营中由于环境腐蚀、氢脆作用、管材制作误差、管道安装施工、材料缺陷等因素，会造成pccp预应力钢丝出现断裂，如不能及时发现进行修复，极有可能导致pccp在运行过程中发生爆管事故，造成巨大经济损失和社会影响。

常见的修复加固方法包括开挖维修和不开挖维修两类。开挖维修主要包括后张预应力法、外包混凝土法等，后张预应力法是指在断丝管外重新张拉预应力，然后在钢丝外喷射保护层，该方法虽然可在不停水条件下进行管道结构补强加固，但施工工艺复杂，如补强加固单根管还需考虑两侧管道的受力情况以及张拉接头的处理；外包混凝土法是指在损伤管外面包裹一层新的钢筋混凝土，但其沿管轴向却产生了结构和刚度不均匀，仅适用于补强加固地震损伤的管和非均匀沉降导致损伤的小口径管。不开挖维修方法主要包括内部衬钢法和内衬cfrp加固法两类。内衬钢板法是将钢筒管作为内衬插入进损伤管内部，然后将钢筒管恢复到与损伤管相似的圆形程度并进行焊接，最后在内衬与损伤管之间灌入砂浆，这种方法补强加固后的管道耐久性好，但修复过程中需要中断输水，适用于补强加固较长管段，单根管道补强加固不经济；内衬cfrp加固法是在管道内部粘贴纤维织物，粘贴层数和粘贴方向依据管道损伤情况而定，虽然此种修复加固方法不用进行开挖、不影响管周围交通运行，但是修复期间需停水维修、大面积补强加固耗时长、cfrp粘贴完成后需经过足够的时间保证粘接强度。整体而言，由于pccp多用于长距离输水干管，停水维修将严重影响城市居民日常生活用水，因此，pccp维修目前多采用开挖不停水维修方法，然而由于pccp管径较大，多采用承插式连接，开挖维修过程中如果不能对悬空管段进行有效支撑，容易导致管节处出现损伤，甚至爆管事故。因此，亟需一种快捷高效的pccp管节支撑施工方法。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种断丝pccp开挖修复支撑装置及其施工方法，对管道进行有效支撑，防止出现管节损伤，施工快捷方便。

本发明的技术方案具体为：

一种断丝pccp开挖修复支撑的施工方法，具体包括以下步骤，

（1）探测断丝位置及断丝数量，对pccp管道断丝部位的管段进行开挖，开挖至距离pccp底部15cm-30cm处停止开挖；

（2）两段pccp管道接缝处为管节，继续开挖，在管节处正下方挖出（1.5-2m）×（0.8-1m）×（0.5-0.8m）的支撑土方，并将此支撑土方夯实；

（3）将支撑装置对中放置于管节正下方的支撑土方上，支撑装置上的两台千斤顶同步抬升，直至支撑装置与管壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑；

（4）重复步骤（2）、步骤（3）直至所有断丝部位管道全部被支撑；

（5）继续对断丝管道除支撑土方外的其余部位进行开挖，开挖深度至pccp管道管底以下30cm-40cm处，将断丝管道需修复部位全部暴露出来；

（6）对pccp管道进行修复；

（7）待pccp管道的修复和养护完成后对步骤（5）中开挖部分进行回填夯实；

（8）拆除支撑装置，并对支撑土方进行回填；

（9）对步骤（1）中开挖部分进行回填并夯实。

所述步骤中按照1：0.5进行放坡开挖。

所述步骤中使用的支撑装置包括弧形钢片支架和千斤顶，弧形钢片支架端部设置有支托，千斤顶配合支撑在支托下方，千斤顶底部连接有钢板，钢板通过螺栓连接在支撑装置底板上。

所述支托上开设有卡槽，千斤顶顶部设置有端头，端头配合在卡槽中。

所述弧形钢片支架两端均设置有支托，每个支托下方均配合有千斤顶，两台千斤顶为同步千斤顶，千斤顶内设置有力传感器。

所述弧形钢片支架位于pccp管道下方，弧形钢片支架的弧度与pccp管道外径弧度相贴合。

所述支撑装置底板为不易发生变形的高弹模钢材，支撑装置底板下方设置有支撑土方，且支撑装置底板与支撑土方对中设置，两节pccp管道的接缝处为管节，支撑土方位于管节正下方。

相对于现有技术，本发明能够对管道进行有效支撑，防止出现管节损伤，能为外部修复pccp提供保障，施工快捷方便且支撑位置可任意移动，施工成本低。本发明中支撑装置轻便可轻松安装拆卸，且可重复利用，成本较低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明使用状态结构图。

具体实施方式

一种断丝pccp开挖修复支撑的施工方法，具体包括以下步骤，

（1）精确探测断丝位置及断丝数量，对pccp管道断丝部位的管段进行开挖，开挖至距离pccp管道底部15cm-30cm处停止开挖，可按照1：0.5进行放坡开挖，距离pccp管道底部15cm-30cm处为第一次开挖基准面；

（2）两段pccp管道接缝处为管节，继续开挖，在管节处正下方挖出（1.5-2m）×（0.8-1m）×（0.5-0.8m）的支撑土方，并将此支撑土方底面夯实，支撑土方不应太大，防止管节处出现损伤；

（3）将支撑装置对中放置于管节正下方的支撑土方上，支撑装置上的两台千斤顶同步抬升，直至支撑装置与管壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑，优选的，支撑部位位于pccp管道之间连接处，即支撑在管节处，保证管道接口两侧不会发生不均匀沉降；

（4）重复步骤（2）、步骤（3）直至所有断丝部位管道全部被支撑；

（5）继续对断丝管道除支撑土方外的其余部位进行开挖，开挖深度至pccp管道管底以下30cm-40cm处，将断丝管道需修复部位全部暴露出来；

（6）对pccp管道进行修复，可以体外施加预应力或外包纤维布、外包混凝土进行修复；

（7）待pccp管道的修复和养护完成后对步骤（5）中开挖部分进行回填夯实；

（8）拆除支撑装置，并对支撑土方进行回填，支撑装置的拆除顺序与安装时相反；

（9）对步骤（1）中开挖部分进行回填并夯实。

如图1中所示，步骤（3）中使用的断丝pccp管道开挖修复支撑装置，包括弧形钢片支架6，弧形钢片支架6的弧度与pccp管道1外径弧度相贴合，以使pccp管道1能受到稳定均匀的顶升力，弧形钢片支架6位于pccp管道1下方。支撑装置5还包括千斤顶，弧形钢片支架6两端均设置有支托7，千斤顶10配合支撑在支托7下方，具体的，支托7上开设有卡槽8，千斤顶10顶部设置有端头9，端头9配合在卡槽8中，通过卡槽与端头的配合使千斤顶10支撑在支托下方。千斤顶10底部连接有钢板11，钢板11通过螺栓12连接在支撑装置底板13上。

每个支托7下方均配合有千斤顶10，两台千斤顶10为同步千斤顶，两台千斤顶10可进行同步顶升，千斤顶10内设置有力传感器，在千斤顶10顶升过程中控制对pccp管道1的顶升力。

支撑装置底板13为不易发生变形的高弹模钢材，支撑装置底板13下方设置有支撑土方4，且支撑装置底板13与支撑土方4对中设置，两节pccp管道1的接缝处为管节3，支撑土方4位于管节3正下方。

支撑装置5的使用方法为：

（1）将支撑装置底板13放置在支撑土方上，并进行对中，使支撑装置底板放置在支撑土方上平面的中心处；

（2）使用螺栓12将千斤顶10与支撑装置底板连接在一起；

（3）将弧形钢片支架6两侧支托7放置在千斤顶的端头9上方，端头配合在支托的卡槽内；

（4）使两台千斤顶10进行同步顶升，直至弧形钢片支架6与管道1外壁紧密贴合，形成对管道结构的支撑；

（5）所有的断丝管道全部被支撑装置支撑好后，继续对除支撑土方4外其余部位进行开挖，将断丝管道全部暴露出来，管道下方通过两次分别开挖，防止直接将管道下方挖空造成管节处的不均匀沉降。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。