常見排水管道接口工藝改進的滲漏特性研究

常見排水管道接口工藝改進的滲漏特性研究

目前，市政常用的管道材料主要有兩種類型：一是傳統(tǒng)的排水管材料，如混凝土和鋼筋混凝土管；其次，塑料管（雙hdpe波紋管和hdpe空旋管）等新材料的管道。在市政排水管道工程的建設和運營中,管道基礎不均勻下沉、管材及其接口施工質量差等原因均可導致排水管道漏水現象的出現。其中,管道接口技術的選用不當是主要原因之一。常用排水管材的接口類型按照連接性質通常分為剛性接口、柔性接口、半剛半柔性接口等三類。剛性接口常用的有水泥砂漿抹帶接口等;柔性接口常用的有橡膠圈承插接口;半柔半剛性接口介于柔性接口和剛性接口兩種形式之間,常用的有預制套環(huán)石棉水泥接口。市政排水管道工程是隱蔽工程,一般在管道安裝完成回填之前應按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50268—2008)進行閉水試驗,只有當實測滲水量小于允許值時驗收才合格。在驗收規(guī)范中,閉水試驗的水頭是2mH2O,但是部分市政排水管段內水壓可能超過2mH2O,而且有些地區(qū)地質條件較差,造成管道的局部地基不均勻沉陷,導致常規(guī)的排水管道接口工藝往往難以適用。因此,試驗針對在管內承壓較高和承受不均勻沉降條件下的巖溶地區(qū)市政排水管道,對常見排水管道接口工藝改進進行滲漏特性研究,為巖溶地區(qū)市政排水管道接口工藝技術選用提供參考。1試驗設計1.1市政排水管道常用接口強化試驗在巖溶地區(qū)市政排水管道設計和施工建設過程中,容易遇到排水管道內壓較高的承壓管段,同時因為地質條件較差,會造成市政排水管道局部承受不均勻沉降。因此,在持續(xù)承壓和承受不均勻沉降條件下,可能導致市政排水管道常用接口滲水漏水嚴重。為研究在上述條件下管道接口的滲漏特性,試驗主要針對以下常見排水管材常用接口進行工藝改進,并對改進后管道接口滲漏特性進行研究。主要研究了以下兩種管材的三種接口工藝。(1)鋼筋混凝土管:雙止水膠圈接口。(2)HDPE雙壁波紋管:雙止水膠圈+雙橡膠圈接口,四橡膠圈+雙止水膠圈套管接口。1.2管道封堵試驗試驗裝置自行設計、加工和安裝,試驗管道總長度為2m。試驗裝置主要包括試驗管道接口、固定支座、可動支座、末端嚴封裝置、注水管道、排氣閥等。(見圖1)末端嚴封裝置。目前國內針對管道的封堵主要采用以下幾種方法:(1)沙袋草包簡易臨時封堵;(2)采用磚石等砌墻進行封堵;(3)機械式封堵;(4)采用固定尺寸氣囊進行封堵;(5)采用多尺寸氣囊封堵。在閉水試驗中,試驗裝置管道兩端封堵嚴的密性很關鍵,通過嘗試多種方法,最終采取了一種簡單有效的管道封堵方法:在末端嚴封裝置與管口接觸斷面中間加止水膠圈(膠圈厚度為2cm),當管道接口安裝完畢后,再用拉力器將其拉緊,從而達到管道封堵的效果。試驗中注水管采用PVC-U給水管,規(guī)格為φ50mm×2.4mm,注水高度為11mH2O,模擬管內高水頭的閉水試驗。另外,通過移動可動支座模擬管道的沉降量,研究接口在持續(xù)承壓和承受不均勻沉降條件下的滲漏特性。1.3投料時和管口注意事項試驗方法采用閉水試驗方法,其具體步驟如下:(1)試驗裝置及接口工藝安裝。(2)管道浸泡24h。試驗裝置安裝完成后,通過注水管向管內注水,同時打開排氣閥排氣,直到排氣閥處出水為止,然后關閉排氣閥,停止注水。(3)閉水試驗。通過注水管繼續(xù)注水,直到注水管管口有水溢出,此時,管內水壓為11mH2O。保持此水位進行閉水試驗。注水過程檢查管道堵頭、管道,無漏水和嚴重滲水。(4)數據記錄。將水注滿并保持到規(guī)定的水位,開始記錄,對滲水量的測定時間不少于30min,將盛水容器放在接口下面,接住接口滲漏水量,再用量筒或大燒杯測量滲水量。(5)不均勻沉降條件下的閉水試驗。管道注水,保持試驗管內水壓11mH2O。移動可動支座,模擬管道的沉降量2cm或4cm;在相應的沉降量下,試驗時間為30min,將盛水容器放在接口下面,接住接口滲漏水量,再用量筒或大燒杯測量滲水量。2試驗結果2.1接口改進2.1.1柔性橡膠圈接口材料鋼筋混凝土管常用的柔性接口為橡膠圈接口,在閉水試驗2mH2O的情況下,驗收是合格的。但是在巖溶地區(qū),由于管內水壓會超過2mH2O,因此接口滲漏情況會比較嚴重。為改變這一狀況,對鋼筋混凝土管常用的柔性橡膠圈接口進行了工藝改進。改進后的接口材料采用止水膠圈,在插口和承口斷面各安裝一個。鋼筋混凝土管雙止水膠圈接口見圖2。2.1.2橡膠圈和止水膠圈HDPE雙壁波紋管常用的接口為橡膠圈接口。改進后的接口材料為橡膠圈和止水膠圈,在插口和承口斷面各安裝一個止水膠圈,另外在HDPE雙壁波紋管第三個波谷內和第一個波谷內各安裝一個橡膠圈。HDPE雙壁波紋管雙止水膠圈+雙橡膠圈接口見圖3。2.1.3改進的接口材料HDPE雙壁波紋管四橡膠圈+雙止水膠圈套筒接口見圖4。改進后的接口材料為橡膠圈和止水膠圈,在插口和承口斷面各安裝一個止水膠圈,另外在兩段HDPE雙壁波紋管第三個波谷內和第一個波谷內各安裝一個橡膠圈。2.2接口工藝閉水試驗根據閉水試驗的方法,首先進行了試驗管道水平時(沉降0cm)鋼筋混凝土管和HDPE雙壁波紋管的橡膠圈接口閉水試驗,但是由于試驗水頭過高(達到11mH2O),上述兩種常用的接口被水壓擊穿,造成大量漏水,無法測量其漏水量。然后模擬在高水頭(11mH2O)和地基不均勻沉降條件下,對改進后的接口工藝進行閉水試驗(見表1)。從表1中可以看出,在管道水平(沉降0cm)和沉降2cm的情況下,改進后的接口處沒有出現滲水現象;而當管道沉降4cm時,三種接口均出現了滲漏現象。通過比較計算實測的滲水量與相應管材的允許滲水量可知,改進后的鋼筋混凝土排水管雙止水膠圈接口滲水量大約是允許滲水量的1/10,HDPE雙壁波紋管雙止水膠圈+雙橡膠圈接口滲水量也小于相應的允許滲水量,而HDPE雙壁波紋管四橡膠圈+雙止水膠圈套筒接口滲水量也只稍大于相應的允許滲水量。3模擬地基不均勻沉降量不能保證不滲不漏市政排水管道常用接口工藝在管內承壓達到11mH2O且管道水平(沉降0cm)的情況下,管道接口被水壓擊穿,造成接口大量漏水,而改進后的三種接口工藝在管內承壓11mH2O的條件下:(1)當管道水平(沉降0cm)和模擬地基不均勻沉降量為2cm這兩種情況時,都能保證不滲不漏;(2)當地基不均勻沉降量4cm時,改進后的鋼筋混凝土管雙止水膠圈接口、HDPE雙壁波紋管雙止水膠圈+雙橡膠圈接口等兩種接