北京第九水廠引水隧洞停水檢修鋼管段檢測與防腐

戴燁軍，劉云鵬

(北京市密云水庫管理處，北京 101512)

1 工程概況

第九水廠引水隧洞工程為北京市第九水廠二期取水工程，位于密云水庫九松山副壩以東1.5km，于1991年12月開工，1995年2月竣工，1995年5月22日開始正式運(yùn)行。設(shè)計(jì)引水流量12.15m3/s，校核引水流量15.05m3/s，隧洞主洞全長3028.6m，洞徑3.5m，為圓形壓力隧洞，襯砌厚度一般為25～60cm，局部加強(qiáng)段襯砌厚度為70～100cm。主洞進(jìn)口底高程117m，閘門底坎高程115m，采用水下巖塞爆破方法打開進(jìn)水口。在樁號2+695m處設(shè)檢修支洞，長87m，洞徑2.5m，襯砌厚度0.4m，為圓形壓力洞，出口高程106m。

引水隧洞出口設(shè)長51.184m的DN3500×δ16mm鋼管與第九水廠取水站相連接。鋼管段內(nèi)防腐采用SZ-1無機(jī)防腐涂料，設(shè)計(jì)涂層厚度為50～70μm，外罩一道防銹漆。

2 隧洞檢修的必要性

第九水廠引水隧洞擔(dān)負(fù)著北京城市供水的重要任務(wù)，是首都的重要生命線。根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》、《水庫大壩安全管理?xiàng)l例》的要求，水庫大壩(包括附屬輸泄水建筑物)需6～10年進(jìn)行安全檢查。第九水廠引水隧洞作為北京市城市供水系統(tǒng)重要的取水建筑物，其能否安全運(yùn)行直接關(guān)系到首都人民的供水安全。因此，應(yīng)定期對工程進(jìn)行全面的安全檢查，對日常管理中存在的問題進(jìn)行處理，并根據(jù)檢查情況制定相應(yīng)的加固改造方案，消除工程的安全隱患，確保工程的安全運(yùn)行，確保首都供水安全。

3 鋼管段的檢測

3.1 第一次停水檢修鋼管段的檢測情況

2001年停水檢修時(shí)，在51m鋼管段均勻布設(shè)5塊測區(qū)，每塊測區(qū)面積為1m×1m，用鋼絲刷將金屬管道表面附著物清理干凈，采用LAT-B涂層厚度測定儀測量漆膜厚度，每個(gè)測區(qū)點(diǎn)不少于20個(gè)(見表1)。

鋼管段內(nèi)防腐采用SZ-1無機(jī)防腐涂料，設(shè)計(jì)涂層厚度為50～70μm，外罩一道防銹漆。經(jīng)過6年的運(yùn)行，經(jīng)檢測防腐漆膜厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)的漆膜厚度，鑒于鋼管段所使用的潮濕環(huán)境，建議采取聚合物水泥砂漿類材料做進(jìn)一步防腐處理措施。

表1 鋼管內(nèi)部防腐漆膜厚度檢測結(jié)果

3.2 第二次停水檢修鋼管段的檢測情況

隧洞鋼管段采用防腐漆進(jìn)行處理，2001年第一次停水檢修漆膜涂層厚度小于設(shè)計(jì)指標(biāo)，采用聚合物水泥砂漿類材料進(jìn)了處理。2009年檢修時(shí)，由于砂漿材料厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原漆膜厚度，無法采用LAT-B涂層測厚儀進(jìn)行檢測。

根據(jù)實(shí)際情況采用對砂漿聚合物表面進(jìn)行觀察，配合敲擊的方法，判斷砂漿防腐層與鋼管壁的結(jié)合程度?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，砂漿聚合物表面密布有點(diǎn)狀白色析出物，用錘敲擊可明顯感覺白點(diǎn)周邊范圍的存在空鼓，用鋼釬砸開空鼓區(qū)，有少量滲水流出。

從檢測結(jié)果分析，底層砂漿與鋼管結(jié)合較好，起到了防銹效果，而表層砂漿與底層砂漿之間出現(xiàn)分離現(xiàn)象，起鼓并產(chǎn)生開裂。建議對表層砂漿進(jìn)行處理，處理過程中盡量避免對底層防腐砂漿的破壞。

3.3 兩次停水檢修鋼管段檢測結(jié)果比較

第一次停水檢修時(shí)，經(jīng)過六年的運(yùn)行，鋼管段內(nèi)層防腐漆膜涂層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，需要防腐處理。

第二次停水檢修時(shí)，2001年所作的防腐表層砂漿和底層砂漿已有分離、空鼓現(xiàn)象，需要對表層砂漿進(jìn)行處理。

4 鋼管段的防腐處理

4.1 第一次停水檢修鋼管段防腐

鋼管段采用SPC聚合物水泥沙漿內(nèi)襯防腐，樁號2+852～2+903。共計(jì)完成工程量600m2。

4.1.1 施工步驟

洞內(nèi)必須通風(fēng)排潮氣，施工程序:搭架、噴砂除銹、驗(yàn)收、涂刷凈漿、第一遍涂抹SPC水泥砂漿、涂刷凈漿、第二遍涂抹SPC水泥砂漿、驗(yàn)收、養(yǎng)護(hù)、涂刷凈漿一遍、養(yǎng)護(hù)、驗(yàn)收。

4.1.2 材料選擇及保管

a.由于送氣距離遠(yuǎn)，所以動力設(shè)備選用12m3柴油空壓機(jī)，并配有油水分離器，膠管選用大口徑高壓膠管，以保證噴嘴處的壓力，磨料選用天然礦物石英砂(一級)并做烘干處理。

b.石英砂、水泥不得受潮，在兩次運(yùn)輸過程中嚴(yán)防掉入水中。到施工現(xiàn)場后用木板墊起來，再用塑料布包起。乳液要求5℃以上存放，膠料到達(dá)后及時(shí)運(yùn)入隧洞施工現(xiàn)場保存，洞內(nèi)溫度基本保持在6～10℃，保管條件符合設(shè)計(jì)要求。

4.1.3 施工及質(zhì)檢過程

a.底部處理:壓縮空氣經(jīng)過濾不含油水，壓力為60～70N/cm2，施工部位干燥。噴砂后的金屬表面呈灰白色金屬本色，有一定的粗糙度，雙方代表驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一道工序。

b.涂刷凈漿:SPC水泥砂漿施工環(huán)境溫度要求不低于5℃。所以，原φ600管口必須封閉，支洞出口封閉，以保證施工場地在5℃以上，但封閉后環(huán)境潮濕，按設(shè)計(jì)要求邊刷凈漿邊涂抹砂漿。但施工面積大，在較短時(shí)間內(nèi)涂抹不完，噴砂除銹后鋼管會重新返銹。征得設(shè)計(jì)同意，噴砂結(jié)束驗(yàn)收合格后，及時(shí)涂刷一遍凈漿，將除銹后的鋼管保護(hù)起來。

c.涂抹SPC水泥砂漿層驗(yàn)收無漏涂后，涂抹一遍SPC水泥砂漿，厚度約5～7mm，第一遍初凝后涂抹第二遍砂漿，以達(dá)到設(shè)計(jì)10～12mm厚度，潮濕養(yǎng)護(hù)三天。

d.驗(yàn)收厚度及平整度符合設(shè)計(jì)要求后，涂刷一遍SPC水泥凈漿，然后自然養(yǎng)護(hù)。

e.砂漿內(nèi)襯施工前將臺稱、工具、灰漿車、干凈水桶、毛刷等準(zhǔn)備好，按砂漿配比要求嚴(yán)格控制各種材料用量及涂抹時(shí)間，并做詳細(xì)記錄。

4.2 第二次停水檢修鋼管段防腐

2009年5月31日，北京市密云水庫管理處組織召開了第九水廠引水隧洞停水檢修專家會，根據(jù)專家會意見，對鋼管段內(nèi)防腐表層進(jìn)行修補(bǔ)處理。

針對鋼管段檢測結(jié)果，借鑒以往防腐處理的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提出處理方案。

4.2.1 防腐處理方案

本次采用SPC聚合物水泥砂漿加SPC聚合物涂層綜合處理方法，將表層空鼓脫層的砂漿鑿除，并對基面進(jìn)行處理后，依次分別涂刷SPC界面劑、SPC聚合物水泥砂漿(厚約5mm)和SPC聚合物涂層。

4.2.2 施工工藝

4.2.2.1 基面處理

采用人工將原表層空鼓的聚合物砂漿層清除至新鮮的基面，并用角磨機(jī)或剁斧鑿毛，然后用高壓水將表面沖洗干凈。

4.2.2.2 抹面施工

按產(chǎn)品說明書的要求配制SPC界面劑和SPC聚合物砂漿。首先均勻涂刷1道SPC界面劑，然后抹SPC聚合物砂漿，抹面厚度約5mm。

4.2.2.3 養(yǎng)護(hù)

SPC聚合物砂漿硬化后，潮濕養(yǎng)護(hù)3天。

4.2.2.4 刮涂SPC聚合物涂層

潮濕養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，刮涂兩道SPC聚合物涂層。

4.2.3 主要產(chǎn)品技術(shù)要求

SPC聚合物水泥砂漿主要技術(shù)指標(biāo)要求如下:

a.抗壓強(qiáng)度:≥30MPa;

b.抗折強(qiáng)度:≥8MPa;

c.粘結(jié)強(qiáng)度:≥1.5MPa;

d.抗?jié)B標(biāo)號:≥W12;

e.抗凍標(biāo)號:≥F150

SPC聚合物水泥砂漿配比:

a.SPC界面劑: 粉料∶膠料=0.8∶1;

b.SPC聚合物水泥砂漿:粉料∶膠料=6.5∶1;

c.SPC聚合物涂層: 粉料∶膠料=2.5∶1

4.3 兩次停水檢修鋼管段防腐情況比較

第一次停水檢修時(shí)，經(jīng)過六年的運(yùn)行鋼管段內(nèi)層防腐漆膜涂層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，采用了SPC聚合物水泥沙漿對鋼管段進(jìn)行了內(nèi)襯。

第二次停水檢修時(shí)，第一次檢修所作的防腐表層砂漿和底層砂漿已有分離、空鼓現(xiàn)象，對空鼓區(qū)進(jìn)行了修補(bǔ)處理。

5 結(jié)論與建議

2001年和2009年的兩次停水檢修，檢測結(jié)果表明鋼管段整體情況良好，針對內(nèi)防腐層存在的不同問題采取了相應(yīng)的工程措施進(jìn)行處理，耐久性可以堅(jiān)持8～10年，可以滿足規(guī)范規(guī)定檢修間隔時(shí)間，也為其他引水隧洞鋼管段防腐層處理提供借鑒?！?/p>

1 北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.北京市第九水廠(二期)引水隧洞工程2001年停水檢修工作報(bào)告［R］.2002.

2 北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.2009年密云水庫第九水廠引水隧洞停水檢修技術(shù)方案［R］.2009.

3 北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.2009年密云水庫第九水廠引水隧洞停水檢修洞身處理方案［R］.2009.