[发明专利]一种水电站引水压力钢管灌浆封堵结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种水电站引水压力钢管灌浆封堵结构及其施工方法。水电站引水压力钢管灌浆封堵结构，包括压力钢管，压力钢管开设有灌浆孔，灌浆孔的里侧设置有内坡口；补强板，补强板设置于压力钢管的外壁上，补强板开设有安装孔，安装孔与灌浆孔连通；堵头，堵头设置于灌浆孔和安装孔内，堵头上设置有应力释放槽；填塞环，填塞环嵌设于应力释放槽内。水电站引水压力钢管灌浆封堵结构施工方法，包括以下步骤：将补强板焊接于压力钢管上；清理压力钢管的灌浆孔，将堵头安装于灌浆孔及安装孔内；预热灌浆孔的内坡口；定位点焊灌浆孔与堵头，并清理干净焊渣；在内坡口内进行焊接封堵，分多层完成焊接；将填塞环放入应力释放槽内。

技术领域

本发明涉及水电站引水压力钢管灌浆施工领域，特别是涉及一种水电站引水压力钢管灌浆封堵结构及其施工方法。

背景技术

水电站引水压力钢管灌浆工作完成后，通常需要封堵灌浆孔，以密封灌浆孔。灌浆孔是压力钢管的薄弱部位，其封堵工艺要求严格，且受地下水影响较大，一旦形成缺陷对工程运行将产生不利影响。目前压力钢管灌浆孔封堵方法主要有2种，即焊接封堵法和环氧树脂封堵法，前者是国内工程常用的方案，但由于施工要求高、工艺复杂等原因，易发生质量缺陷；后者在国外多个工程中得到成功应用，国内工程应用经验则很少，目前仅有黄河小浪底工程由于工期紧等原因采用该方案。

目前，国内水电站建设600PMa级引水压力钢管安装已很普遍，灌浆孔封堵普遍采用同级别材料的加工堵头，高强钢的采用对灌浆孔堵头焊接封堵质量提出了更高的要求。在工程实践中，各项目大都是通过改善现场灌浆孔焊接工艺措施，加强焊接工作监督等手段来保障焊接质量。但实际上，引起灌浆孔堵头焊接封堵裂纹的主要原因是焊接残余应力，没有消除堵头封堵焊接残余应力，焊接封堵堵头出现焊接裂纹缺陷的问题也就一直无法到根本解决。

在水电站建设600PMa级引水压力钢管工程实践中，由于钢管管壁厚度较厚，通常为40mm左右，有些高水头电站，钢管壁厚达到50mm-80mm，整体约束钢性大。灌浆孔堵头采用圆钢加工，属小尺、焊接拘束度大条件下进行焊接，焊接过程中，焊接接头因金属材料温度变化膨胀、收缩受到限制，且现场焊接环境条件较为复杂，焊缝裂纹易发且不易检测发现，已有多个项目因灌浆孔堵头出现裂纹引起压力钢管漏水，需排空隧洞进行处理的情况发生，经济损失也较大。

针对这种情况，在国标(GB50766-2012)《水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范》条文说明4.2.6条中，对600MPa级钢材灌浆孔焊接裂纹的易发及危害给予了专门说明，并对灌浆孔堵头焊接工艺方面提出了建设性探讨建议，而解决因焊接残余应力引起灌浆孔堵头封焊裂纹的问题一直困扰引水压力钢管建设安装行业，已运行水电站的灌浆孔裂纹缺陷处理问题也得不到彻底解决。

针对引水压力钢管灌浆孔堵头出现焊接裂纹缺陷一直未彻底解决的实际情况，需要开展对堵头的结构研究、设计，通过一些理论分析、评估焊接可行性分析，找到满足今后工程建设需要和灌浆孔裂纹缺陷处理的可靠措施。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种水电站引水压力钢管灌浆封堵结构及其施工方法。

本发明的水电站引水压力钢管灌浆封堵结构，包括

压力钢管，所述压力钢管开设有灌浆孔，所述灌浆孔的里侧设置有内坡口；

补强板，所述补强板设置于所述压力钢管的外壁上，所述补强板开设有安装孔，所述安装孔与所述灌浆孔连通；

堵头，所述堵头设置于所述灌浆孔和所述安装孔内，所述堵头上设置有应力释放槽；

填塞环，所述填塞环嵌设于所述应力释放槽内。

本发明的水电站引水压力钢管灌浆封堵结构通过在灌浆孔和安装孔内设置堵头，在堵头上开设应力释放槽，并在应力释放槽内嵌设填塞环，消除堵头封焊过程中的焊接残余应力，解决了焊接残余应力引起堵头产生焊接裂纹缺陷的问题，消除压力钢管质量和安全隐患，保证压力钢管安全运行。