FUKO管在高強壓力鋼管接觸灌漿中的應用

夏 旋，李發龍

（1.中國水利水電第四工程局有限公司，新疆 昌吉 831800；2.西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710018）

0 前言

齊熱哈塔爾水電站工程是一座低閘壩、長隧洞、高水頭引水式水電站，工程主要任務是發電。樞紐工程主要由首部攔河閘壩、左岸發電引水隧洞、電站主副廠房及開關站等組成。岸邊式地面廠房，內設3臺單機容量為70 MW的立式混流發電機組，水輪機額定水頭為311.49 m。總裝機容量210 MW，多年平均年發電量6.973億kW·h。

齊熱哈塔爾水電站壓力管道全長約773 m，其中560 m壓力管道（高強鋼）采用FUKO管進行接觸灌漿，剩余213 m采用鋼管上開孔接觸灌漿后封孔的方法。由于本工程壓力管道壓力鋼管大部分為高強鋼（07MnCrMoVR），鋼管管壁厚度24mm～48 mm。因本工程地質條件差，對壓力鋼管及混凝土之間縫隙填充要求高，高強壓力鋼管過多的開孔、封孔焊接直接影響鋼管整體安全性。綜合考慮，設計單位在高強鋼壓力鋼管上應用FUKO管進行灌漿，一是FUKO管應用可大大減少高強鋼管壁開孔、封孔數量；二是FUKO管可重復灌漿，反復灌漿更有利于達到施工質量標準要求。高強壓力管道采用國際先進的FUKO管灌漿工藝，成功地解決了高強鋼大范圍開孔降低壓力鋼管整體完整性的弊端，具有經濟、高效、快捷、可重復灌漿的優點。本文就FUKO管在齊熱哈塔爾水電站高強壓力管道接觸灌漿中的應用進行分析。

1 FUKO管構造及工作原理

FUKO管灌漿施工技術屬德國專利技術，FUKO是FUGENKONTAKT的縮寫，德語意思是接縫[1]。FUKO管設計理念先進，管內芯骨架設計為螺旋體形狀，具有良好的柔韌性。FUKO管的輸漿管道呈十字型，管道外徑38 mm，內徑22 mm，十字管道凹部交錯布置有4排直徑5 mm的出漿孔，出漿孔口有4條橡膠帶覆蓋，4條橡膠帶與十字型輸漿管構成子母扣，外圍有一層塑料編織網將子母扣牢固地捆在一起。FUKO管結構圖見圖1。

圖1 FUKO管結構圖

FUKO管工作原理：FUKO灌漿管體直接與基面、鋼管表面緊密接觸。灌漿時，灌漿設備施壓，漿液通過FUKO管內側向外側施壓，漿液壓力頂開布置在FUKO管出漿孔上的橡膠壓條，漿液通過出漿孔均勻地注入混凝土與基面、鋼管與混凝土面之間的縫隙中，灌漿設備減壓，出漿孔上的橡膠壓條復位壓住出漿孔，防止漿液倒流[2]。本次灌漿結束后，清水清洗FUKO管，具備可重復灌漿條件。FUKO管工作原理圖見圖2。

圖2 FUKO管工作原理圖

2 FUKO可重復灌漿管特點

1）FUKO管具有單向開關功能、漿液不倒流。FUKO管上設置的橡膠壓條能夠保證漿液通過管內向外注漿，泄壓后橡膠壓條因不受管內壓力而復位，封閉出漿口防止漿液回流。

2）全斷面出漿。FUKO管上交錯布置的出漿孔保證了漿液沿灌漿管理布置線路向四周擴散，填充壓力鋼管與混凝土之間的縫隙。

3）材料價格低廉，安裝方便。FUKO管市場價格低。采用專用的固定夾具、鋼釘或支撐筋將灌漿管牢固地固定在基巖面、壓力鋼管、鋼板等表面，安裝方便。

4）防堵性能好、可灌性好、有很強的適應性。將傳統的斷續點灌漿改為連續線狀灌漿，灌漿范圍更廣、連續性更好、適用性更強，可灌材料多。

5）可重復灌漿的特點。傳統的接觸灌漿，通過壓力鋼管表面的孔進行局部灌漿，灌漿結束漿液凝固后，若灌漿效果不理想，需要重新開孔進行灌漿。FUKO管一次灌漿結束后，清洗管路后可重復灌漿。灌漿效果與初次灌漿無異，簡單方便，可灌性好。

6）減少或避免了壓力鋼管上大范圍開孔。傳統的接觸灌漿，因單點灌漿法漿液擴散范圍有限，為達到理想灌漿效果需要在壓力鋼管上開很多孔，降低了壓力鋼管完整性，增加了封孔的工作。FUKO管通過布置在壓力鋼管外側的線狀灌漿管路，僅在混凝土外側或一定距離的壓力鋼管上開極少數的灌漿孔即可達到灌漿效果。

3 高強壓力鋼管接觸灌漿施工程序

FUKO灌漿管施工程序：壓力鋼管安裝驗收→FUKO管安裝→澆筑壓力鋼管外側混凝土→灌前脫空檢查→FUKO管接觸灌漿→清水洗管→真空泵管內水泥漿、積水抽除→灌后脫空檢查（不合格，復灌）→檢測合格→FUKO管灌漿孔封堵（封堵完后，壓力鋼管孔焊接封孔并防腐）。

4 高強壓力鋼管接觸灌漿施工

4.1 FUKO可重復灌漿管路布置

齊熱哈塔爾水電站壓力管道高強鋼壓力鋼管全長560 m，鋼管內徑4.5 m，在壓力鋼管底部90°范圍內布置3組FUKO接觸灌漿管，FUKO灌漿管穿過加勁環上預留的串漿孔緊貼鋼管外壁布置。如圖FUKO管在壓力鋼管上布置斷面見圖3。

圖3 FUKO管在壓力鋼管上布置斷面圖

4.2 施工準備

高強壓力鋼管在鋼管廠制作時，按照48 m的長度在高強鋼鋼管上開兩組孔（一組3孔，孔徑50 mm。一組用于鋼管底部接觸灌漿，一組用于頂部回填灌漿）。

4.3 FUKO管安裝

FUKO管安裝隨鋼管管節施工進度進行，在48m鋼管的首節鋼管和末節鋼管開孔，FUKO管從已開孔鋼管外伸進鋼管內部。FUKO管在鋼管底拱90°范圍內，緊貼鋼管外壁布置3組接觸灌漿管。由于FUKO管是可以彎曲的軟管，所以管身的固定采用金屬夾片（每隔25 cm布置一個）將其固定在鋼管外壁（如圖4），固定金屬夾片用粘結劑粘在鋼管上，同時采用鋼筋做成的支架將灌漿管緊貼固定在鋼管外壁上（如圖5），鋼筋支架間距25 cm，壓力鋼管外側加固示意圖見圖6，起到雙重固定保護。FUKO管通過鋼管加勁環上開設的串漿孔（寬200 mm，高50 mm）穿過。灌漿管兩端分別插入專用接頭和導管（內徑為22 mm的專用波紋管）。灌漿管安裝完成后，用膠帶保護灌漿管的兩端頭，以防堵塞。加強對灌漿管的保護，確保灌漿系統的完整性。

圖4 FUKO管專用夾具

圖5 FUKO管鋼筋支架

圖6 FUKO管壓力鋼管外側加固示意圖

4.4 FUKO管接觸灌漿施工

①接觸灌漿應在混凝土澆筑待強28 d后進行。灌漿前對管路進行通氣檢查，吹出管內污物和積水，風壓為灌漿壓力的70%。②灌漿壓力采用0.4 MPa，水灰比采用0.55∶1～0.8∶1。③灌漿按照單元劃分分區進行施工，由較低處向較高處施工。接觸灌漿采取全孔一次灌漿法。

④灌漿過程中敲擊震動鋼襯，待回漿、排氣管排出濃漿，且灌漿管停止吸漿，延續灌注5 min即可結束灌漿。

⑤FUKO管清洗、封堵

a.灌漿結束后立即進行FUKO管路的清洗工作，清洗采用真空管將管內的水泥漿吸出并用水將FUKO管清洗干凈，以待復灌。

b.接觸灌漿結束后，對鋼管灌漿前脫空部位進行逐項檢查。檢查合格后直接進行封孔。

c.本單元接觸灌漿驗收后，采用同母材強度的鋼板對開孔位置進行封孔，封堵鋼板與孔間采用滿焊并采用無損探傷檢驗。最后涂刷防腐漆。

4.5 質量檢查

接觸灌漿完成并達到凝期后，采用錘擊法對接觸灌漿進行質量檢查，要求鋼板連續脫空范圍不大于設計要求的0.16 m2（或0.4 m×0.4 m），若不合格，需再次灌漿。壓力鋼管FUKO管接觸灌漿質量檢查每次灌漿前后進行檢查并繪制脫空范圍示意圖，并在脫空部位采用紅油漆進行標注，后進行復灌，最終灌漿檢查圖由監理工程師繪制。

5 應用效果

以齊熱哈塔爾水電站壓力管道下平段為例（長388 m）。

灌前脫空檢查：在壓力管道（管0+367～管0+755）具備灌漿條件后，對灌區進行灌前脫空檢查，共檢查出續脫空范圍大于0.16m2（或0.4m×0.4m）13處，小于0.16m2（或0.4m×0.4m）18處。

灌后脫空檢查：14天內對壓力管道管0+367～管0+755脫空范圍進行灌漿兩次，接觸灌漿面積2056 m2，日平均接觸灌漿146.9 m2/d。壓力鋼管接觸灌漿結束后，對灌后采用敲擊法和穩態表面波法檢查。灌前檢查出的續脫空范圍大于0.16 m2（或0.4 m×0.4 m）12處已全部灌密實，1處灌后不密實區域小于0.16 m2（或0.4 m×0.4 m）；18處灌后不密實區域已全部密實；采用穩態表面波法對壓力管道管0+367～管0+755段灌后檢測，未見不密實區域，鋼管與混凝土面接觸良好。

6 結語

齊熱哈塔爾水電站高強壓力管道通過采用FUKO管這種先進的灌漿技術，脫空率控制在設計要求范圍內，在新疆乃至國內創造了又一個成功的范例。齊熱塔爾水電站壓力鋼管接觸、回填灌漿均采用FUKO管，從開始施工至灌漿結束，共完成接觸灌漿2967 m2，回填灌漿4761 m2，壓力管道灌漿灌實率達到設計要求，說明FUKO可重復灌漿管是成功的。施工進度上得到了建設單位、設計和監理單位的充分肯定，產生了較為明顯的工期效益、經濟效益和安全效益。

FUKO管施工方法無論在技術上、安全上、質量上、進度上較傳統的開孔接觸灌漿工藝有絕對的優勢。不僅可應用于高強鋼接觸灌漿，還可以應用至回填灌漿、蝸殼接觸灌漿、鋼板接縫灌漿、大壩基礎接觸灌漿、尾水管接觸灌漿等部位。摻加不同的灌漿材料，還可用于施工縫面、伸縮縫面、缺陷部位防滲、防水等，應用范圍極廣。