三型聚丙烯材料(PP-R)在寶珠寺水電站揚壓孔口裝置改造中的應用

朱 道 雄，　許 小 東，　王　剛

(華電四川發電有限公司寶珠寺水力發電廠，四川 廣元　628003)

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三型聚丙烯材料(PP-R)在寶珠寺水電站揚壓孔口裝置改造中的應用

朱 道 雄，許 小 東，王剛

(華電四川發電有限公司寶珠寺水力發電廠，四川 廣元628003)

摘要：目前大多數水電站揚壓監測均采用鍍鋅鋼管材質，長久使用易出現鋼管銹蝕、漏水等問題。經綜合比較，使用優越性能的PPR管材對寶珠寺水電站揚壓裝置進行了改造設計，新的揚壓裝置耐腐蝕、無漏水、拆除安裝方便、測值可靠，有效的解決了水電站壩基潮濕環境下揚壓孔口裝置銹蝕滲水、絮狀物堵塞等問題。

關鍵詞：揚壓裝置；三丙聚乙烯管材；改造設計；施工工藝；應用效果

0引言

在《混凝土壩安全監測技術規程》(DLT/5178-2003)中規定，測壓管可選用金屬管或硬工程塑料管制作。據調查，目前水電工程基礎廊道內的揚壓孔孔口觀測裝置一般都采用鋼構件制作而成，由于基礎廊道中環境相對潮濕，通風不好，運行管理工作條件差，導致揚壓孔口裝置容易銹蝕，造成局部滲漏，嚴重影響測壓管靈敏度，使得監測數據不準確，同時接頭部位因銹蝕而無法進行檢修和正常更換。

有資料表明，葛洲壩一期工程在檢修的29個基礎排水孔保護設施時，因孔口裝置銹蝕，無法打開孔口法蘭，以至只能把孔口裝置割掉[1]。新豐江電站14個揚壓力觀測孔不能正常運行，究其原因：一是這些孔經歷了幾十年的運行，孔內沉積物堵塞導致揚壓水位上不來或下不去；二是各測壓管均有不同程度的銹蝕，以至滲水現象，影響了實測揚壓水位的真實性[2]……

鋼構件的揚壓孔口觀測裝置，因長期銹蝕，除影響測壓管靈敏度和測值準確性，還影響生產現場的文明環境。

2三丙聚乙烯管材與鍍鋅鋼管性能比較

三型聚丙烯(PP-R)管材又叫無規共聚聚丙烯管，采用無規共聚聚丙烯經擠出成為管材，注塑成為管件，是歐洲90年代開發應用的新型塑料管道產品[3]。產品適用于工業和民用建筑生活、衛生飲用給水及熱水采暖系統。

2.1PP-R管材與鍍鋅鋼管性能比較

表1　PP-R管材與鍍鋅鋼管性能對比表

2.2優勢分析

(1)PP-R管使用壽命優勢明顯，且大壩基礎廊道環境溫度穩定，在PP-R管所適應的溫度范圍內。

(2)PP-R管重量僅為鍍鋅鋼管的1/9，可降低運輸成本和人工搬運強度。

(3)鍍鋅鋼管的耐壓強度優勢明顯，但在壩基防滲帷幕等降壓措施下，PP-R管承受的水壓強度大大降低，完全滿足安全使用要求。

(4)PP-R管的耐腐蝕性能強，更適合于在環境條件復雜的基礎排水廊道。

(5)PP-R管熱熔連接，一旦安裝打壓測試通過后，接頭能保證牢固不漏水，而且連接方便快捷美觀；鍍鋅鋼管連接一般采用焊接或法蘭盤連接，密封性能較差。

(6)PP-R管從生產到施工、安裝、使用等全過程都比較環保，不會造成水體的重金屬污染。

(7)大壩基礎廊道環境溫度穩定，無紫外線照射，完全可避免PPR管材抗紫外線能力較差和線膨脹系數較大的缺陷。

3寶珠寺水電站的揚壓管概況

寶珠寺水電站位于中國四川省廣元市嘉陵江支流白龍江下游，距昭化18 km?；炷林亓危畲髩胃?32 m。水電站裝機容量70萬kW，工程以發電為主，兼有防洪、灌溉效益。

電站壩基揚壓力監測項目布置了58個測壓管，主要用于監測壩基基巖及深層(斷層夾層帶)揚壓力變化情況，測壓管為普通鋼管，由深入孔內的進水管段、導管段和管口裝置(含壓力表、悶頭、閥門、水龍頭、三通等)等部分組成。壩基揚壓力觀測孔分A、B、C三類，A類為垂直孔，B類為斜孔，其揚壓鋼管直徑為φ108 mm； C類為深層(斷層夾層帶)揚壓力測孔，其揚壓鋼管直徑為φ140 mm；揚壓鋼管均外露40～60 cm。原揚壓孔口測壓管深入揚壓鋼管內1 m左右，采用瀝青麻絲和水泥基材料灌注密封鋼管間縫隙。

自1996年投運以來，測壓管管口裝置長期在潮濕的環境下工作，銹蝕、滲水嚴重，造成部分壓力表進水孔堵塞，揚壓測值錯誤，嚴重影響壩基揚壓力監測工作的正常開展。

2014年，為解決在潮濕環境下，提高壓力表測值穩定性和測壓管口裝置的使用年限的問題，經綜合研究決定，采用PP-R管材對揚壓孔口裝置進行改造。

4寶珠寺水電站壩基揚壓孔口裝置中的改造

4.1設計方案

圖1　壩基揚壓孔口裝置構造圖

壩基揚壓設施分A、B、C三類孔，其改造設計方法和施工工藝基本一樣，以下設計方案僅以A類孔為例進行介紹，孔口裝置結構圖見圖1。 4.1.1拆除孔口裝置

將測壓管口周圍混凝土地面鑿深20 cm，在地面以下20 cm處將測壓管鋼管割除，鑿深的混凝土坑長寬40×40 cm，具體長寬以方便鋼管割除為宜。鋼管切割后，清除埋深1m范圍內鋼管內壁鐵銹、水銹等附著污垢。

4.1.2孔口裝置與導管段連接

本次測壓管管口裝置選用S5系列PP-R管材，對于A類測壓管，選用公稱外徑90 mm、壁厚8.2 mm的PP-R管材，其深入?108 mm鋼 管0.9 m，外露20 cm。深入鋼管內的PPR管周用瀝青麻絲纏繞，鋼管與PPR管材其余縫隙用柔性嵌縫材料封堵。

4.1.3PP-R管口固定

在坑洞內對稱鉆2個孔，孔內灌入水泥素漿后插入長40 cm的φ20螺紋鋼筋。在PP-R管距坑底10cm處安裝鋼質管箍(鋼質管箍厚度2 mm，寬度4 cm)，與φ20螺紋鋼筋點焊在一起，再澆筑混凝土與廊道地面填平。

4.1.4孔口裝置上下段連接

孔口裝置上下段采用帶凹狀環形槽并加橡膠密封條密封的PP-R法蘭盤進行連接，要求密封后不滲水，法蘭盤用不銹鋼螺栓連接。對于A類測壓管，選用?90 mm、厚20 mm的PP-R八孔法蘭盤，熱熔法與?90 mmPPR管材連接，上法蘭盤用厚30 mm的PP-R板材自行加工，要求能與下法蘭盤連接牢固并密封良好，上法蘭盤預留兩個直徑25 mm、40 mm的圓孔，其中40 mm的圓孔要加工內絲扣，圓孔處于法蘭盤內徑邊緣呈對稱布置，以備連接S4系列公稱外徑25 mm管材和?40絲扣堵頭，見圖2。

圖2　上法蘭盤

4.1.5孔口裝置上段制安

上法蘭盤25 mm圓孔處熱接20 cm長S4系列公稱外徑25 mm、壁厚2.8 mm的PP-R管材，管材頂部接等徑四通，四通左側孔熱接一段PP-R管后再加裝出水閥門，四通頂孔加一不銹鋼變徑頭后接自動化壓力傳感器或其信號電纜引出線，四通右側孔接等徑三通。三通頂孔加不銹鋼變徑頭接M20×1.5壓力表，壓力表與PPR管之間裝銅質閥門，三通余下一孔用軟管與墻面安裝的透明有機玻璃管相接；有機玻璃管長1.8 m，管徑3 cm，最小刻度單位標示10 cm，安裝鉛直、牢固，底部與管口裝置頂部同高；PPR板材(即上法蘭盤)?40 mm圓孔用絲扣堵頭封堵，要求方便卸下以便人工用電測水位計測無壓孔水位，能承受20 m水頭且不漏水。

4.1.6壓力表、透明有機玻璃測壓管和放水閥門

孔內水位距孔口超過1 m時，不裝壓力表、透明有機玻璃測壓管和放水閥門；孔內水位距孔口距離在-1.2 m(即水壓高過孔口但小于1.2 m)到1 m之間時，裝透明有機玻璃測壓管和放水閥門；孔內水位距孔口距離小于-1.2(即水壓高過孔口1.2 m)時，裝壓力表和放水閥門。不裝上述配件時，必須用堵頭堵住PPR管材配件出口，除熱接部分外，所有接口、出口要滿足日后的方便維修、更換。

4.2揚壓孔口裝置中設計改造的實施

本次壩基揚壓孔口裝置中改造中，與原結構相比，具體方面如下表2所示：

5揚壓裝置施工工藝及注意事項

(1)管口裝置拆卸后，要用高壓水洗孔底，至測壓管流出的沖洗水不再渾濁為止，測量各揚壓孔深并與原竣工深度進行對比，相差不大于5 cm。

(2)對于孔內水位高于地面的測壓孔，必須采取抽水措施，降低孔內水位再施工。

(3)管材切割前，必須正確丈量和計算好所需長度，用記號筆在管表面劃出切割線和熱熔連接深度線，連接深度和加熱時間均應符合下表-3的要求[5]；管材與管件的連接端面和熔接面必須清潔、干燥、無油污。

(4)管材的水壓試驗應符合揚壓孔設計管壓的規定。

(5)壓力表選用量程合適、精度不得低于0.4級(即允許誤差為量程的千分之四)的精密壓力表。

6應用效果

由于PPR管材的的耐腐蝕性強，使用一年多的揚壓裝置無腐蝕現象；密封措施到位，揚壓裝置無滲水；所有部件大多用絲口連接，拆除安裝方便，定期進行排水并清理絮狀物；φ40 mm堵頭拆除后可立即人工觀測孔內水位，自動化讀數穩定可靠；改造后的揚壓裝置運行工況良好。

表2　揚壓孔口裝置設計改造對比表

表3　PPR管材熱熔技術參數表

7結語

三丙聚乙烯管材在寶珠寺水電站壩基揚壓裝置改造中的應用，有效的解決了水電站壩基潮濕環境下揚壓孔口裝置銹蝕滲水、絮狀物堵塞等問題。與傳統鋼結構相比，新型揚壓孔口裝置耐腐蝕性更好，維護更方便、使用壽命更持久，可為類似工程作為參考。

參考文獻：

[1]符能江.葛洲壩工程壩基排水孔、揚壓力觀測孔裝置的改進[J].人民長江，1991(2):(30-32).

[2]郭潔惠,許岳城,林俊高.新豐江大壩壩基揚壓力觀測孔的更新改造[J].大壩與安全,1998,01:33-36.

[3]陳婷婷.PP-R塑料管在釆暖工程應用中的技術和施工方法分析[J].江西建材,2016,03:55+58.

[4]殷濤.PPR管材及管件在山東高速科研樓給水系統中的設計與施工[J].居業,2015,04:37-40+46.

[5]GB/T 18742.2-2002,冷熱水用聚丙烯管道系統第2部分：管材[S].

朱道雄(1989-)，男，湖北孝感人，學士，助理工程師，主要從事大壩安全監測管理和建筑物維護工作；

許小東(1983-)，男，湖北松滋人，碩士，工程師，主要從事大壩安全監測與管理工作；

王 剛(1989-)，男，湖北廣水人，學士，助理工程師，主要從事大壩安全監測管理和建筑物維護工作.

(責任編輯：卓政昌)

水電七局多布水電站全部投產發電

1月17日，由水電七局機電安裝分局承擔安裝任務的西藏多布水電站最后一臺(1號)機組順利完成72小時試運行，成功并網發電，成為繼墨脫亞讓之后，水電七局在西藏獨立承擔全部機組安裝、且全投發電的第二座水電站。國電西藏尼洋河流域水電開發有限公司、咨詢西北公司西藏多布監理中心等共同見證了這一時刻。多布水電站位于西藏自治區林芝縣多布村，裝設4臺單機容量為30兆瓦的燈泡式貫流機組，總裝機120兆瓦，是西藏自治區“十二五”能源發展規劃重點項目，是尼洋河綜合治理與保護規劃優選項 目；首臺(4號)機組于2015年8月29日發電，實現水電七局在西藏水電裝機投產發電的“零突破”；第二臺(3號)機組于2015年10月26日發電；第三臺(2號)機組于2016年1月9日發電。

作者簡介:

收稿日期:2015-01-11

文章編號:1001-2184(2016)01-0108-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7；TQ325.1+4