氣囊芯膜在大壩排水管中的應(yīng)用

林耀

（中國水利水電第十六工程局有限公司）

氣囊芯膜在大壩排水管中的應(yīng)用

林耀

（中國水利水電第十六工程局有限公司）

通過使用特質(zhì)材料制成的氣囊芯膜由氣囊芯膜管、進(jìn)氣管、閥門組成。采用30L空壓機(jī)進(jìn)行充氣，其壓力為0.02MPa。安裝前在該氣囊芯膜管周圍采用牛皮紙包裹，有利于成孔后放氣拆卸；氣囊芯膜管周邊采用鋼筋支撐固定，確保排水孔垂直度。重復(fù)上述循環(huán)完成壩體全部排水孔的施工。具有操作簡(jiǎn)單、施工輕便，造孔速度快、精度高；避免了施工工序間的干擾，實(shí)現(xiàn)RCC快速筑壩，且不占用任何工期，做到與RCC快速同步施工；可重復(fù)循環(huán)施工，節(jié)約材料、降低了施工成本，減少了勞動(dòng)力的強(qiáng)度，不影響結(jié)構(gòu)物的美觀；可避免因排水孔鉆孔施工對(duì)碾壓筑壩混凝土的影響，滿足環(huán)保、綠色施工的需要，實(shí)用性廣。

氣囊芯膜；大壩排水管；應(yīng)用

充氣橡膠芯模為屬于一種具有收縮和膨脹兩種特性的柱形袋子，最初主要應(yīng)用于橋梁工程混凝土空心構(gòu)件的澆筑中，具有良好的氣密性和彈性，抗壓強(qiáng)度大，可以重復(fù)使用，并且可以任意卷曲和折疊，在碾壓混凝土排水孔中應(yīng)用氣囊芯膜可以有效降低施工成本，提高施工進(jìn)度，解決傳統(tǒng)施工方法孔易坍塌堵塞、上下孔位誤差過大、施工費(fèi)用過高等缺陷。

1 研究背景

隨著科技發(fā)展浪潮的不斷推進(jìn)，新技術(shù)。新理念層出不窮，很多企業(yè)在生產(chǎn)中也使用了一些新興技術(shù)，大大增強(qiáng)了企業(yè)的生產(chǎn)效率。當(dāng)前，在碾壓混凝土壩體排水孔施工中有多種方法可供選擇，比如埋設(shè)塑料盲溝排水管法、拔管法、地質(zhì)鉆造孔法等，在實(shí)際應(yīng)用中給施工帶來了一定的便利，但其也存在一些不盡如人意的地方，具體列舉如下：

（1）埋設(shè)塑料盲溝排水管法在施工中由于塑料的柔韌性再加之相關(guān)特性，在使用中極易出現(xiàn)破損等不良現(xiàn)象，使得一些碎石、砂漿等順著破損部位流入管道內(nèi)，造成管道堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。此外考慮到材料不能被重新利用，這無疑會(huì)加大施工成本。

（2）拔管法存在的不足之處是容易出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象，拔管施工效率低下而且失敗率較高，不僅會(huì)加大施工成本而且還會(huì)影響正常的工期。

（3）地質(zhì)鉆造孔法的缺點(diǎn)是工程成本較高，所有的碾壓混凝土施工結(jié)束后并經(jīng)過施工人員驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行造孔施工，這會(huì)造成資源的無故浪費(fèi)[1]。此外造孔施工隊(duì)鉆孔垂直度要求較為精確，一旦存在一點(diǎn)失誤就會(huì)引發(fā)不良情況。

研究人員通過對(duì)施工中多種方法的綜合比對(duì)分析并結(jié)合工程實(shí)際特征最終選取氣囊芯模技術(shù)作為此次碾壓混凝土壩體排水孔施工中的主要方法，目的在于一方面可盡可能地節(jié)省工程支出，另一方面也為現(xiàn)場(chǎng)管理的科學(xué)化提供一定的保障。

2 氣囊芯膜的應(yīng)用特點(diǎn)

為了克服上述施工缺點(diǎn)，降低施工成本，加快施工進(jìn)度；主要解決地質(zhì)鉆造孔法、埋設(shè)塑料盲溝排水管法、拔管法等方法造成費(fèi)用高、上下孔位偏差大、孔易坍塌堵塞等諸多問題。選擇特質(zhì)材料制成的氣囊芯膜，氣囊膜由氣囊芯膜管、進(jìn)氣管、閥門組成。采用30L空壓機(jī)進(jìn)行充氣，其壓力為0.02MPa。安裝前在該氣囊芯膜管周圍采用牛皮紙包裹，有利于成孔后放氣拆卸；氣囊芯膜管周邊采用鋼筋支撐固定，確保排水孔垂直度。重復(fù)上述循環(huán)完成壩體全部排水孔的施工。

如圖1所示。主要具有下述特點(diǎn)：

圖1 氣囊芯膜成孔示意圖

（1）在設(shè)計(jì)上較為規(guī)范化與合理化：主要采用的是橡膠充氣膜，而且所選取的構(gòu)件均與實(shí)際所需相吻合，可操作性強(qiáng)，施工流程簡(jiǎn)單，為施工人員提供一定的便捷。

（2）具有較強(qiáng)的耐老化特性，使用年限長：由于此產(chǎn)品所采用的是天然橡膠與加強(qiáng)層硫化形成，不僅具有一定的柔韌性，而且抗老化性較強(qiáng)，可在不同工作環(huán)境下應(yīng)用。

（3）滿足不同溫度的需求：該產(chǎn)品可滿足不同溫度下的施工需求，而且材料不會(huì)出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。

（4）提供便捷的施工環(huán)境：由于產(chǎn)品是由質(zhì)地較輕的橡膠充氣芯模組成，可大大降低建筑物上部結(jié)構(gòu)的承重力，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供一定的便捷。

（5）施工可操作性強(qiáng)，安全無公害：采用橡膠芯?？蓽p少工具的使用量。施工人員在具體的施工中也只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作環(huán)節(jié)即可完成工作流程。此外該產(chǎn)品對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，可為施工人員創(chuàng)設(shè)一個(gè)安全、無污染的施工環(huán)境。充氣芯模相關(guān)物理機(jī)械性能見表1所示。

表1 充氣芯模用膠布物理機(jī)械性能

3 施工方法

氣囊芯膜充氣及牛皮紙安裝：采用30L空壓機(jī)通過進(jìn)氣管對(duì)氣囊芯膜進(jìn)行充氣，其壓力控制為0.02MPa。充氣完成后，在該氣囊芯膜管周圍包裹牛皮紙。采用加固鋼筋將氣囊芯膜固定至相應(yīng)的孔位，加固時(shí)需確保氣囊芯膜管垂直，氣囊芯膜加固完成后，進(jìn)行大壩碾壓混凝土澆筑及氣囊芯膜管周邊變態(tài)混凝土澆筑，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)確保整體水平上升。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，即可打開閥門對(duì)氣囊芯膜管進(jìn)行排氣拆管。

3.1 充氣芯模入模

（1）在充氣芯模入模前施工人員首要的一步是進(jìn)行充氣處理，并全面檢查充氣芯模有無質(zhì)量問題，待檢查合格后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

（2）當(dāng)橋梁底部混凝土澆筑施工完成后應(yīng)將充氣芯模置入鋼筋籠內(nèi)。若充氣芯模體積較大的話則可借助卷揚(yáng)機(jī)加以牽引。但要注意的是切不可使用鋼絲繩直接接觸充氣芯模，防止發(fā)生不良現(xiàn)象。

（3）在進(jìn)行充氣芯模穿入過程中應(yīng)將縱向接口朝上防止，盡可能地減少其與混凝土結(jié)構(gòu)的接觸，引發(fā)摩擦事故。

（4）充氣芯模長度比板梁長60cm，兩端各長30cm，充氣芯模就位充氣后，才能保證與板梁端膜相交處拼縫的密實(shí)，以免造成在混凝土澆注過程中的跑漿、漏漿現(xiàn)象，給施工造成麻煩（如圖2所示）。

圖2 充氣芯模支設(shè)示意圖

3.2 充氣芯模的有效固定

為了最大限度地確保橋梁鋼筋保護(hù)層以及相關(guān)尺寸與設(shè)計(jì)要求相吻合，提高施工的成效性，可借助一定的工具比如強(qiáng)度較高的鋼筋對(duì)充氣芯模進(jìn)行固定處理，但要注意的是鋼筋與充氣芯模之間應(yīng)留有一定的空隙，而且定位鋼筋內(nèi)徑尺寸與空腔尺寸應(yīng)相符合，為后續(xù)施工的順利實(shí)施提供可靠的保障。

3.3 充氣芯模充氣

（1）待充氣芯模到達(dá)指定位置后施工人員即可打開進(jìn)氣閥門，向空氣芯模內(nèi)充氣。在充氣時(shí)要注意做好檢測(cè)工作，確保氣壓處于可控范圍內(nèi)，等到氣壓趨于穩(wěn)定狀態(tài)且達(dá)到相關(guān)要求后便可終止充氣工作，并迅速關(guān)閉閥門。

（2）嚴(yán)禁超過可允許范圍內(nèi)的充氣壓力。

（3）在使用前需對(duì)充氣芯模進(jìn)行預(yù)試充氣，以檢測(cè)該裝置的各項(xiàng)參數(shù)是否與要求相符合，在實(shí)際使用中應(yīng)按照混凝土的初凝時(shí)間做好空壓機(jī)數(shù)量的有效協(xié)調(diào)工作，盡可能地減少資源的無故浪費(fèi)，提高施工的整體效率[2]。通過實(shí)地測(cè)試顯示使用每分鐘6m3的空壓機(jī)充氣而且每套充氣芯模充氣時(shí)間為15～20min效果更好，對(duì)混凝土施工縫的形成不利因素也越少。

3.4 混凝土澆注

（1）施工中若使用的是高標(biāo)號(hào)的混凝土，為了延緩初凝速率可在其中加入一定量的緩凝劑，以確保橋梁下部混凝土能夠在初凝前完成充氣芯模等一系列施工過程。

（2）在進(jìn)行充氣芯模兩側(cè)混凝土澆筑中，施工人員應(yīng)從兩側(cè)向周圍進(jìn)行振搗，而且要避免觸碰充氣芯模，為后續(xù)施工的順利實(shí)施提供一定的保障。

3.5 充氣芯模拆模階段

（1）待混凝土終凝結(jié)束后便可將閥門打開進(jìn)行放氣工作，根據(jù)施工需要抽出充氣芯模。

（2）水灰比以及環(huán)境溫度都會(huì)影響充氣芯模的抽取時(shí)間，在實(shí)際施工中相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)行全面觀測(cè)，確保在第一時(shí)間將充氣芯模進(jìn)行抽出。

4 結(jié)論

氣囊芯膜成孔法是一種使用高分子材料制成的一種高強(qiáng)度的克收縮、膨脹的模，將壓縮氣充入后氣囊甚至膨脹率會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有使用簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，通過在大壩排水管施工中應(yīng)用此技術(shù)具有施工精度高、造孔速度快等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)RCC快速筑壩，且不占用任何工期，做到與RCC快速同步施工；可重復(fù)循環(huán)施工，節(jié)約材料、降低了施工成本，減少了勞動(dòng)力的強(qiáng)度，不影響結(jié)構(gòu)物的美觀；可避免因排水孔鉆孔施工對(duì)碾壓筑壩混凝土的影響，滿足環(huán)保、綠色施工的需要，實(shí)用性廣。

[1]北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司.《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268-2009）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：23.

[2]北京中環(huán)工程設(shè)計(jì)監(jiān)理有限責(zé)任公司.《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2008）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：19.

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2016-7-1