聚乙烯管材在混凝土后冷中的应用

　　(3) 冷却水管布置在各浇筑层最后一个铺层底部。这种布置方法是从二滩工程实践中摸索出来的一种较好的PE冷却管铺埋方法，它的铺设过程是：当混凝土平仓振捣密实后，将冷却管按设计位置拉直摆放在混凝土上，然后用榔头将“U”形卡打入混凝土固定管子。“U”形卡的间距约1.5～2.0 m。只要有5 m宽的位置混凝土振实了，即可开始铺管。这种铺管方式的优点有：①冷却水管施工与混凝土浇筑平行作业，冷却管铺埋不占用大坝的施工时间；②上、下铺层混凝土在振捣器工作时有一定的流动性，冷却水管能在混凝土中轻微移动，因而能从振捣器的尖端滑脱而免遭破坏；③万一冷却管被尖石挤压或因其他原因破坏了，可由人工挖除混凝土，修复破管，这既不影响混凝土浇筑，而且劳动强度也不大。

　　3.3　管路连接

　　大体积混凝土结构仓面都较大，如二滩拱坝有近100个仓面(指3 m高的混凝土浇筑仓)面积在1 000 m2以上；单层冷却水管长度在1 000 m以上者有200层(指冷却水管埋设层)。如此长的管路，若采用单根冷却水管，势必影响混凝土的冷却速度和冷却效果。因此，我们把一层冷却水管分了3、4甚至5条子回路用三通并联于同一对进回水主管上(见图1)，主管流量为各子回路流量之和(子回路最小流量为20 L/min)。

　　除大仓面中子回路并联于主管时需要用三通连接外，所有层次的冷却水管都需用弯管接头(弯头)与装在供水盒子里的进出水管连接；φ 40 mm主管末端与φ 32 mm冷却管相接时，需用变径接头(变接)连接；另外，虽然PE冷却管1卷长200 m，但有时1条子回路会长达300 m，这样就需用直管接头(直通)加长。一般情况下，一层含4条子回路的冷却管，共需三通6个、弯头2个、变接2个和直通约4个。由于这些接头大多位于仓面的边缘，因此，所有接头都可在管路铺设完毕后再连接，有些接头(如弯头)可以在混凝土浇筑之前或之后连接。

　　二滩工程中，用的PE冷却管接头主要是尼龙内接头。在用内接头连接PE管时，需先把冷却管用火把或其他热源烘烤至柔软，再将接头插入，待管子恢复一定硬度后，用两股φ2.8 mm的铁丝捆紧，为保险起见，在接头外周缠有3～4层生料带。在二滩工程中，凡缠了生料带的内接头，至今没有发现漏水现象。



　　

图1　冷却水管子回路用三通并联于主管上示意

　　3.4　冷却水管破坏与修复

　　PE冷却管发生破坏的原因主要有以下几种。

　　(1) 混凝土下料不当。若混凝土料较稀而下料高度及速度又控制不当的话，则冷却水管在混凝土急速冲泄而移位的过程中，很容易被钢筋或其他硬物阻拦而弯折甚至割断。当混凝土中大而尖利的石头较多时，下料过高，冷却水管还会被大石冲扁或冲烂。 字串1

　　(2) 混凝土施工设备挤压或振破。大型的混凝土平仓振捣设备都很重，如二滩大坝上采用的平仓机和振捣车分别为11 t和21 t，如此重的施工设备在上面行走，若冷却管上部混凝土垫层过薄的话，则冷却水管很容易被大而尖的石头或设备履带板挤压破坏。当混凝土骨料离散严重，大石集中时，由于混凝土在振捣作用下无流动性，冷却管无法从振捣棒尖端滑离而易为振捣棒振破。

　　(3) 管路铺设不当或接头连接不好。当PE管铺在尖石上时，第二种破坏情形极易发生；而当接头没接好时，不仅接头漏水难以避免，而且接头很容易被扯脱。

　　(4) 管材质量不好。管材方面的问题主要表现在管子质量不好，如管子硬而脆、柔而不韧、管壁厚薄不匀、管子在包装运输过程中受过损伤等，这时各种破坏情况都有可能发生。

　　管子一旦破了，需立即挖除混凝土进行修复。

　　3.5　冷却水管通水

　　冷却水管铺好后应立即通入0.34 MPa以上的压力水，以便监测冷却水管在混凝土浇筑过程中是否因意外而破坏。在施工过程中，冷却水管的通水方式有两种：一种是直接用弯头把冷却主管与装在供水盒子中的竖向管连接，从供水盒子供水；另外一种供水方式，是在冷却水管铺好后，用在浇筑仓附近的清基或养护水临时通水，混凝土浇完后再从仓外用弯头与竖向管连接从供水盒子通冷却水，在施工过程中这种供水方式很方便，不仅弯头可留在混凝土浇完后再连接，还能观察水流的变化(回水自由排放不回收)，一旦管子破了，能立急停水，修复破管，但这种供水方式需要在浇筑仓附近有足够压力的水源，且水温不宜太高(因混凝土浇筑温度为10℃或13℃)。因此在二滩工程中，高温季节我们采用前一种通水方式。 字串5

　　4　存在的问题与改进措施

　　二滩水电站在国内首次把PE塑料管用作大坝混凝土冷却水管。在长达3年多的实践中，发现过一些缺陷，相应作了一些改进。

　　4.1　管材的质量问题

　　管材质量是决定PE冷却管在工程实践中能否成功应用的关键。二滩工程早期，采用的PE冷却管都是从贵阳市塑料厂购买的，抛开价格不议，仅是运输、贮存就有很多不便。攀枝花市塑料一厂也生产有PE管，但初期质量不佳，内水压力和外围冲击强度都达不到使用要求，后来我们与二滩工程公司的有关人员及攀枝花市塑料一厂共同努力，从原材料的选取、配方，到生产工艺等都进行了了改良，生产出工程后期质量较好的PE冷却管。另外，在管壁厚度方面也作了一些调整，即由原来的2 mm加厚到2.3 mm(指规格为φ 32的管子)，使之能承受更大的内外荷载。

　　4.2　管接头的改进

　　在二滩工程初期，连接PE冷却管用的管接头全是从意大利进口的塑料快速接头，我们称之为外接头。这种接头不仅造价昂贵(约为同类尼龙内接头的10倍)，而且使用起来有诸多缺陷。外接头是套在冷却管外周使用的，它靠带齿的卡环和丝冒盖箍在管子周围固定和锁紧冷却管，而起止水作用的是一个夹在冷却管与卡环之间的橡皮环。这种接头结构复杂、体积大，在穿套管子的时候也费力，丝盖须借助管钳才能拧紧。更严重的是，当冷却管的外径因各种原因而偏小时，则不仅止水环止不了水，而且管子也会因锁不紧而被拉出。在二滩拱坝施工中，冷却管从外接头脱出的现象曾发生过好几次。

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　　为了解决这一问题，我们设计了尼龙内接头(简称“内接头”)，它是一种以尼龙为主要原料生产的通过插入管子内部连接管子的管接头。以φ 40、φ 32、φ 40 mm的三通为例，内接头的基本构造和尺寸如图2所示。从图中我们可以看出，内接头的结构是非常简单的，使用也很方便。内接头靠接头前端的倒台阶和管子外的铁丝捆绑固定，在倒台阶和捆绑铁丝的共同作用下其牢固性相当好。由于内接头的外径一般都做得比管子内径稍大，接头是在管子被烤热变柔软时强行插入的，加上管外有柔性较好的铁丝箍紧，因此，其自身的止水效果已很不错，可以不需辅助以其他止水材料，为保险起见，在二滩工程中，我们在接头外周缠了4～5层生料带。
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