一种双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管及其施工方法与流程

本发明属于压力管结构领域，涉及一种双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管及其施工方法。

背景技术：

1、目前抽水蓄能电站投资较大，单位千瓦造价约6000元左右，其中枢纽工程约占60％。高压钢管是高水头电站输水系统的常用结构，其结构形式主要是单钢衬加外侧回填混凝土，为保证钢衬在外水压力下的稳定性要求需在钢衬外侧加环向加劲肋，环向加劲肋约占高压钢管总量的15％。采用单钢衬结构所需钢衬厚度较大，钢衬环向接缝常采用双面坡口焊，而外侧焊缝由于现场施工空间狭小，不仅施工慢且施工质量难以保证。压力钢管钢衬的单位造价高达1.5-3万元/吨，是钢筋单位造价的2-4倍。因此不管从工期还是从造价考虑都有必要对高压输水钢管结构形式进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，该结构形式节省了外侧环向加劲肋；减小了外侧回填混凝土厚度；钢外衬环向缝采用法兰螺栓连接，钢内衬采用内侧单面坡口焊连接，采用预制结构节省了施工周期；考虑了钢筋的贡献，减小了钢衬总厚度等，设计思路明确，易于实施。

2、为了实现上述目的，本发明采用的方案为：一种双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，包括围岩开挖边界线，回填混凝土和预制组合结构，预制组合结构包括钢外衬、连接钢外衬环向缝的法兰、高强螺栓、衬砌混凝土、环向受力钢筋、钢内衬以及钢筋固定件；

3、回填混凝土位于围岩开挖边界线与预制组合结构之间，预制组合结构从内侧向外侧依次为钢内衬、衬砌混凝土以及钢外衬；衬砌混凝土中设置环向受力钢筋，环向受力钢筋与钢筋固定件相连；钢筋固定件与钢内衬或钢外衬焊接；

4、钢外衬环向接缝通过法兰和高强螺栓连接；钢内衬环向接缝采用内侧单面坡口焊；相邻两段预制组合结构的法兰接缝处设置止水带。

5、回填混凝土与衬砌混凝土采用微膨胀混凝土、纤维混凝土或微膨胀纤维混凝土。

6、止水带径向延伸至衬砌混凝土。

7、钢筋固定件采用栓钉或耳板，同时作为钢外衬或钢内衬与衬砌混凝土的锚固件。

8、环向受力钢筋与钢筋固定件采用绑扎连接。

9、环向受力钢筋采用单层钢筋或双层钢筋。

10、相邻预制组合结构之间采用f型企口连接。

11、相邻预制组合结构之间止水带采用遇水膨胀型止水带。

12、本发明所述双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管的施工方法，包括以下步骤：

13、1)输水管洞室开挖完成后在岩壁预留注浆管；

14、2)施工固结浆管；

15、3)安装预制组合结构，施工预制组合结构钢外衬环向缝与钢内衬环向缝；

16、4)施工回填混凝土；

17、5)施工回填灌浆及接触灌浆；

18、施工步骤4)与施工步骤3)交叉进行。

19、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

20、双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构解决了钢衬在外水压力下的稳定性问题，节省了原结构环向加劲肋，钢外衬采用环向接缝采用法兰和高强螺栓连接，刚内衬环向接缝均采用内侧单面坡口焊，解决了外侧施焊空间狭小施工困难的问题，采用双钢衬结构单层钢衬厚度减小质量减轻，可增加单节钢衬长度，减少环向接缝数量。设置环向受力钢筋可以有效减小钢衬总厚度，降低压力管单位造价；钢筋固定件可兼做锚固构件能有效粘结钢外衬/钢内衬与衬砌混凝土，保证了径向轴力的顺利传递；预制组合结构采用预制构件，节约了施工周期。本发结构不仅节省了工程量，节约了施工周期，同时现场易于实施，整体上节省工程造价。

技术特征：

1.一种双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，包括围岩开挖边界线(1)，回填混凝土(2)和预制组合结构(3)，预制组合结构(3)包括钢外衬(31)、连接钢外衬(31)环向缝的法兰(35)、高强螺栓(36)、衬砌混凝土(32)、环向受力钢筋(33)、钢内衬(34)以及钢筋固定件(37)；

2.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，回填混凝土(2)与衬砌混凝土(32)采用微膨胀混凝土、纤维混凝土或微膨胀纤维混凝土。

3.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，止水带(39)径向延伸至衬砌混凝土(32)。

4.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合组合结构压力管，其特征在于，钢筋固定件(37)采用栓钉或耳板，同时作为钢外衬(31)或钢内衬(34)与衬砌混凝土(32)的锚固件。

5.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，环向受力钢筋(32)与钢筋固定件(37)采用绑扎连接。

6.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，环向受力钢筋(32)采用单层钢筋或双层钢筋。

7.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，相邻预制组合结构(3)之间采用f型企口连接。

8.根据权利要求1所述的双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管，其特征在于，相邻预制组合结构(3)之间止水带采用遇水膨胀型止水带。

9.权利要求1-8中任意一项所述双钢衬-钢筋混凝土预制组合结构压力管的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，施工步骤4)与施工步骤3)可交叉进行。

技术总结
本发明公开一种双钢衬‑钢筋混凝土预制组合结构压力管及其施工方法，包括回填混凝土和预制组合结构，预制组合结构包括钢外衬、衬砌混凝土、钢内衬以及钢筋固定件；回填混凝土位于围岩开挖边界线与预制组合结构之间，预制组合结构从内侧向外侧依次为钢内衬、衬砌混凝土以及钢外衬；衬砌混凝土中设置环向受力钢筋，环向受力钢筋与钢筋固定件相连；钢外衬环向接缝通过法兰和高强螺栓连接；钢内衬环向接缝采用内侧单面坡口焊；法兰接缝处设置止水带，双钢衬‑钢筋混凝土预制组合结构解决了钢衬在外水压力下的稳定性问题，采用双钢衬结构单层钢衬厚度减小质量减轻，可增加单节钢衬长度，减少环向接缝数量，本发明节省了工程量，节约了施工周期。

技术研发人员：李红星,易自砚
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11