新型鋼管冒水孔施工技術及工程應用

周建東， 吳 盛， 曹馳宇， 華 臻

(1.江陰市水利工程公司， 江蘇 無錫 214400； 2.江陰市華士水利建設工程有限公司， 江蘇 無錫 214400；3.南京市水利規劃設計院股份有限公司， 江蘇 南京 210006)

冒水孔作為水利護砌工程中的重要組成部分，具有排水減壓、保障護砌穩定的重要作用，其施工成孔率將直接影響著護砌工程的質量[1-3]。常見冒水孔施工工藝多為先鋪設1層砂石墊層，然后放置PVC管并用鋼筋做固定，或者在澆筑混凝土達到一定強度后采用鉆機鉆孔[4-5]。雖然PVC管材采購及制作均較為便捷，但其固定安裝困難，澆筑過程中易變形位移，影響表面觀感，一次性使用無法回收，施工成本相對較高[6-8]。鉆機鉆孔雖然不需要制作、安裝、拆除，節省澆筑前準備和澆筑后的清理時間。但其開孔器開孔工作量太大，施工成本較高，開孔器固定需要打膨脹螺栓孔，容易造成混凝土表面二次污染[9]。本文提出一種新型的鋼管冒水孔施工裝置，通過該裝置部件構成介紹其施工工藝及特點，總結相關施工質量控制關鍵點及保障措施，并應用于某水利樞紐工程的冒水孔施工中，對冒水孔施工質量進行分析評價。為類似工程提供參考。

1 新型鋼管冒水孔工作原理及特點

用于冒水孔施工所用到的新型鋼管(圖1)，包括1個鋼管主體、2根圓鋼、1片頂部鋼蓋板和4個定位螺母。圓鋼由定位螺母固定在主體鋼管內壁，用于冒水孔布置定位，可根據具體工程需要進行拆卸或加長，便于后期鋼管拔除重復利用。頂部鋼蓋板用于避免主體鋼管內灌入澆筑混凝土，提高冒水孔成孔率。通過對該施工技術原理分析可知，鋼管冒水孔具有材料強度高，澆筑過程中不會變形和位移，混凝土表面觀感均勻一致，安裝拆除方便，并且可以回收，類似工程均可反復使用，施工成本相對較低等特點。首次使用需要根據圖紙尺寸進行制作加工，澆筑前埋設以及澆筑后拆除清理需要時間，工期影響較小。

圖1 新型鋼管部件組成示意圖

2 質量控制關鍵點

冒水孔施工使用埋設鋼管，并要確保其質量達到優良標準，關鍵控制點在于定型冒水孔成品加工質量、安裝質量和拆除時成品保護質量。

2.1 成品加工質量控制

采購優質原材料，選用工地高水平的焊工師傅加工制作，保證鋼管冒水孔的制作質量優良，不但可以在本工地反復多次周轉使用不變形，還能夠在今后的類似冒水孔施工中繼續使用，物盡其用，最大限度地降低冒水孔施工成本。制作加工尺寸精準，孔深控制不得大于±2%。

2.2 安裝質量控制

安裝前應對作業人員進行技術交底；按照2 m×2 m的方格網，采用尼龍線在已澆筑成型的混凝土格梗上布置橫線和豎線；尼龍線應拉緊，嚴格按照線的位置和高程精確埋設冒水孔；冒水孔垂直度偏差控制采用水平尺檢查，孔深偏差控制采用水準儀抄平；安裝成型的冒水孔澆筑前要嚴格檢查，要求橫成排、豎成行、高平齊；定位桿鋼筋必須打嚴實，以保證澆筑過程中無晃動、無位移、無升降。安裝精度控制在平面位置偏差不大于±10 cm。

2.3 成品保護質量控制

待混凝土終凝時，逐一拔出移除鋼管；冒水孔內按照設計圖紙要求灌填濾水材料；拔出鋼管時抓住2根定位桿旋轉、晃動，同時緩慢垂直向上提拉，必要時用小錘輕輕敲擊松動，嚴禁重錘和生拉硬拽破壞已澆筑成型的混凝土表面；拆除出的鋼管收集整理入庫留作反復循環使用。傾斜度偏差不大于±2%，優良率不小于92%。

3 工程應用

3.1 工程概況

某水利樞紐工程位于錫澄運河與長江交匯口處，主要包括總凈寬48 m節制閘、120 m3/s雙向泵站(裝機4臺套，單機設計流量30 m3/s)及附屬引河等工程，其中節制閘布置在東岸，泵站布置在西岸。本工程建設的主要目的是擴大區域洪澇水外排長江出路，提高區域防洪除澇能力，兼顧區域供水和改善水環境，促進區域經濟社會發展。定波樞紐長江側引河護坡(圖2)及護底長度130 m，內河側引河護坡及護底長度280 m，護坡及護底每4 m2設置1個冒水孔，共需設置5 800個冒水孔，設計直徑為10 cm的無砂混凝土塊體。

圖2 某樞紐閘站護砌工程布置圖

3.2 設計參數

經多次現場試驗，最終確定冒水孔鋼管具體尺寸及細部構造，本次冒水孔鋼管設計廣泛適用于15～20 cm厚度、冒水孔徑10 cm的素混凝土護底、護坡施工。具體設計參數如下：

(1)鋼管采用DN100壁厚4 mm鋼管，冒水孔鋼管高度20 cm；

(2)定位螺母為4只內徑20 mm六角螺母；

(3)定位桿為2根長度60 cm直徑16 mm圓鋼，一般土質60 cm長度可以固定鋼管，如果遇淤泥質土定位桿長度可以視土質情況適當加長；

(4)頂部蓋板為3 mm厚鋼板，作用是防止澆筑時混凝土灌進鋼管內；

(5)螺母及鋼蓋板與鋼管點焊固定；

(6)根據項目護坡、護底每次澆筑工程量大小決定加工套數，本項目共加工100套。

3.3 實施過程

根據護底厚度尺寸切割好鋼管，鋼管長度為15 cm和20 cm，里面焊接4個螺母。并加工準備拔出鋼管使用的圓鋼，在鋼管表面涂刷脫模劑防止生銹。安裝前對作業人員進行技術交底，按照2 m×2 m的方格網，采用尼龍線在已澆筑成型的混凝土格硬上布置橫線和豎線。尼龍線應拉緊，定位桿鋼筋應打嚴實。待混凝土終凝時，逐一拔出移除鋼管。冒水孔內按照設計圖紙要求灌填濾水材料，拆除的鋼管收集整理入庫留作反復循環使用。

3.4 應用效果分析

對澆筑完成后的50個冒水孔，進行現場實體檢查。從素混凝土護底平面位置偏差、傾斜度偏差、孔深偏差3個方面進行評價，實測值與質量控制目標值對比詳見圖3～5。由圖3～5可知，平面位置偏差均不大于±10 cm；傾斜度偏差不大于±2%，優良率不小于92%；孔深偏差均不大于±2%，冒水孔的施工質量均達到設定目標值。

圖3 孔口平面位置偏差實測值與目標值對比

圖4 孔口傾斜度偏差實測值與目標值對比

圖5 孔口深度偏差實測值與目標值對比

4 結 語

通過對某樞紐護坡工程中新型鋼管冒水孔施工技術的成功應用，論證其施工可行性，可有效提高冒水孔成孔率，其素混凝土護底平面位置偏差、傾斜度偏差、孔深偏差均能滿足設計要求，從而保證相關護砌工程質量。本次應用不僅積累了冒水孔的施工經驗，還推動了水利施工技術的優化改進和技術創新，為提高冒水孔施工技術及質量提供了新方法、新思路。