三型聚丙烯材料(PP-R)在宝珠寺水电站扬压孔口装置改造中的应用

朱 道 雄，　许 小 东，　王　刚

(华电四川发电有限公司宝珠寺水力发电厂，四川 广元　628003)



三型聚丙烯材料(PP-R)在宝珠寺水电站扬压孔口装置改造中的应用

朱 道 雄，许 小 东，王刚

(华电四川发电有限公司宝珠寺水力发电厂，四川 广元628003)

摘要：目前大多数水电站扬压监测均采用镀锌钢管材质，长久使用易出现钢管锈蚀、漏水等问题。经综合比较，使用优越性能的PPR管材对宝珠寺水电站扬压装置进行了改造设计，新的扬压装置耐腐蚀、无漏水、拆除安装方便、测值可靠，有效的解决了水电站坝基潮湿环境下扬压孔口装置锈蚀渗水、絮状物堵塞等问题。

关键词：扬压装置；三丙聚乙烯管材；改造设计；施工工艺；应用效果

0引言

在《混凝土坝安全监测技术规程》(DLT/5178-2003)中规定，测压管可选用金属管或硬工程塑料管制作。据调查，目前水电工程基础廊道内的扬压孔孔口观测装置一般都采用钢构件制作而成，由于基础廊道中环境相对潮湿，通风不好，运行管理工作条件差，导致扬压孔口装置容易锈蚀，造成局部渗漏，严重影响测压管灵敏度，使得监测数据不准确，同时接头部位因锈蚀而无法进行检修和正常更换。

有资料表明，葛洲坝一期工程在检修的29个基础排水孔保护设施时，因孔口装置锈蚀，无法打开孔口法兰，以至只能把孔口装置割掉[1]。新丰江电站14个扬压力观测孔不能正常运行，究其原因：一是这些孔经历了几十年的运行，孔内沉积物堵塞导致扬压水位上不来或下不去；二是各测压管均有不同程度的锈蚀，以至渗水现象，影响了实测扬压水位的真实性[2]……

钢构件的扬压孔口观测装置，因长期锈蚀，除影响测压管灵敏度和测值准确性，还影响生产现场的文明环境。

2三丙聚乙烯管材与镀锌钢管性能比较

三型聚丙烯(PP-R)管材又叫无规共聚聚丙烯管，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件，是欧洲90年代开发应用的新型塑料管道产品[3]。产品适用于工业和民用建筑生活、卫生饮用给水及热水采暖系统。

2.1PP-R管材与镀锌钢管性能比较

表1　PP-R管材与镀锌钢管性能对比表

2.2优势分析

(1)PP-R管使用寿命优势明显，且大坝基础廊道环境温度稳定，在PP-R管所适应的温度范围内。

(2)PP-R管重量仅为镀锌钢管的1/9，可降低运输成本和人工搬运强度。

(3)镀锌钢管的耐压强度优势明显，但在坝基防渗帷幕等降压措施下，PP-R管承受的水压强度大大降低，完全满足安全使用要求。

(4)PP-R管的耐腐蚀性能强，更适合于在环境条件复杂的基础排水廊道。

(5)PP-R管热熔连接，一旦安装打压测试通过后，接头能保证牢固不漏水，而且连接方便快捷美观；镀锌钢管连接一般采用焊接或法兰盘连接，密封性能较差。

(6)PP-R管从生产到施工、安装、使用等全过程都比较环保，不会造成水体的重金属污染。

(7)大坝基础廊道环境温度稳定，无紫外线照射，完全可避免PPR管材抗紫外线能力较差和线膨胀系数较大的缺陷。

3宝珠寺水电站的扬压管概况

宝珠寺水电站位于中国四川省广元市嘉陵江支流白龙江下游，距昭化18 km。混凝土重力坝，最大坝高132 m。水电站装机容量70万kW，工程以发电为主，兼有防洪、灌溉效益。

电站坝基扬压力监测项目布置了58个测压管，主要用于监测坝基基岩及深层(断层夹层带)扬压力变化情况，测压管为普通钢管，由深入孔内的进水管段、导管段和管口装置(含压力表、闷头、阀门、水龙头、三通等)等部分组成。坝基扬压力观测孔分A、B、C三类，A类为垂直孔，B类为斜孔，其扬压钢管直径为φ108 mm； C类为深层(断层夹层带)扬压力测孔，其扬压钢管直径为φ140 mm；扬压钢管均外露40～60 cm。原扬压孔口测压管深入扬压钢管内1 m左右，采用沥青麻丝和水泥基材料灌注密封钢管间缝隙。

自1996年投运以来，测压管管口装置长期在潮湿的环境下工作，锈蚀、渗水严重，造成部分压力表进水孔堵塞，扬压测值错误，严重影响坝基扬压力监测工作的正常开展。

2014年，为解决在潮湿环境下，提高压力表测值稳定性和测压管口装置的使用年限的问题，经综合研究决定，采用PP-R管材对扬压孔口装置进行改造。

4宝珠寺水电站坝基扬压孔口装置中的改造

4.1设计方案

图1　坝基扬压孔口装置构造图

坝基扬压设施分A、B、C三类孔，其改造设计方法和施工工艺基本一样，以下设计方案仅以A类孔为例进行介绍，孔口装置结构图见图1。 4.1.1拆除孔口装置

将测压管口周围混凝土地面凿深20 cm，在地面以下20 cm处将测压管钢管割除，凿深的混凝土坑长宽40×40 cm，具体长宽以方便钢管割除为宜。钢管切割后，清除埋深1m范围内钢管内壁铁锈、水锈等附着污垢。

4.1.2孔口装置与导管段连接

本次测压管管口装置选用S5系列PP-R管材，对于A类测压管，选用公称外径90 mm、壁厚8.2 mm的PP-R管材，其深入Ø108 mm钢 管0.9 m，外露20 cm。深入钢管内的PPR管周用沥青麻丝缠绕，钢管与PPR管材其余缝隙用柔性嵌缝材料封堵。

4.1.3PP-R管口固定

在坑洞内对称钻2个孔，孔内灌入水泥素浆后插入长40 cm的φ20螺纹钢筋。在PP-R管距坑底10cm处安装钢质管箍(钢质管箍厚度2 mm，宽度4 cm)，与φ20螺纹钢筋点焊在一起，再浇筑混凝土与廊道地面填平。

4.1.4孔口装置上下段连接

孔口装置上下段采用带凹状环形槽并加橡胶密封条密封的PP-R法兰盘进行连接，要求密封后不渗水，法兰盘用不锈钢螺栓连接。对于A类测压管，选用Ø90 mm、厚20 mm的PP-R八孔法兰盘，热熔法与Ø90 mmPPR管材连接，上法兰盘用厚30 mm的PP-R板材自行加工，要求能与下法兰盘连接牢固并密封良好，上法兰盘预留两个直径25 mm、40 mm的圆孔，其中40 mm的圆孔要加工内丝扣，圆孔处于法兰盘内径边缘呈对称布置，以备连接S4系列公称外径25 mm管材和Ø40丝扣堵头，见图2。

图2　上法兰盘

4.1.5孔口装置上段制安

上法兰盘25 mm圆孔处热接20 cm长S4系列公称外径25 mm、壁厚2.8 mm的PP-R管材，管材顶部接等径四通，四通左侧孔热接一段PP-R管后再加装出水阀门，四通顶孔加一不锈钢变径头后接自动化压力传感器或其信号电缆引出线，四通右侧孔接等径三通。三通顶孔加不锈钢变径头接M20×1.5压力表，压力表与PPR管之间装铜质阀门，三通余下一孔用软管与墙面安装的透明有机玻璃管相接；有机玻璃管长1.8 m，管径3 cm，最小刻度单位标示10 cm，安装铅直、牢固，底部与管口装置顶部同高；PPR板材(即上法兰盘)Ø40 mm圆孔用丝扣堵头封堵，要求方便卸下以便人工用电测水位计测无压孔水位，能承受20 m水头且不漏水。

4.1.6压力表、透明有机玻璃测压管和放水阀门

孔内水位距孔口超过1 m时，不装压力表、透明有机玻璃测压管和放水阀门；孔内水位距孔口距离在-1.2 m(即水压高过孔口但小于1.2 m)到1 m之间时，装透明有机玻璃测压管和放水阀门；孔内水位距孔口距离小于-1.2(即水压高过孔口1.2 m)时，装压力表和放水阀门。不装上述配件时，必须用堵头堵住PPR管材配件出口，除热接部分外，所有接口、出口要满足日后的方便维修、更换。

4.2扬压孔口装置中设计改造的实施

本次坝基扬压孔口装置中改造中，与原结构相比，具体方面如下表2所示：

5扬压装置施工工艺及注意事项

(1)管口装置拆卸后，要用高压水洗孔底，至测压管流出的冲洗水不再浑浊为止，测量各扬压孔深并与原竣工深度进行对比，相差不大于5 cm。

(2)对于孔内水位高于地面的测压孔，必须采取抽水措施，降低孔内水位再施工。

(3)管材切割前，必须正确丈量和计算好所需长度，用记号笔在管表面划出切割线和热熔连接深度线，连接深度和加热时间均应符合下表-3的要求[5]；管材与管件的连接端面和熔接面必须清洁、干燥、无油污。

(4)管材的水压试验应符合扬压孔设计管压的规定。

(5)压力表选用量程合适、精度不得低于0.4级(即允许误差为量程的千分之四)的精密压力表。

6应用效果

由于PPR管材的的耐腐蚀性强，使用一年多的扬压装置无腐蚀现象；密封措施到位，扬压装置无渗水；所有部件大多用丝口连接，拆除安装方便，定期进行排水并清理絮状物；φ40 mm堵头拆除后可立即人工观测孔内水位，自动化读数稳定可靠；改造后的扬压装置运行工况良好。

表2　扬压孔口装置设计改造对比表

表3　PPR管材热熔技术参数表

7结语

三丙聚乙烯管材在宝珠寺水电站坝基扬压装置改造中的应用，有效的解决了水电站坝基潮湿环境下扬压孔口装置锈蚀渗水、絮状物堵塞等问题。与传统钢结构相比，新型扬压孔口装置耐腐蚀性更好，维护更方便、使用寿命更持久，可为类似工程作为参考。

参考文献：

[1]符能江.葛洲坝工程坝基排水孔、扬压力观测孔装置的改进[J].人民长江，1991(2):(30-32).

[2]郭洁惠,许岳城,林俊高.新丰江大坝坝基扬压力观测孔的更新改造[J].大坝与安全,1998,01:33-36.

[3]陈婷婷.PP-R塑料管在釆暖工程应用中的技术和施工方法分析[J].江西建材,2016,03:55+58.

[4]殷涛.PPR管材及管件在山东高速科研楼给水系统中的设计与施工[J].居业,2015,04:37-40+46.

[5]GB/T 18742.2-2002,冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：管材[S].

朱道雄(1989-)，男，湖北孝感人，学士，助理工程师，主要从事大坝安全监测管理和建筑物维护工作；

许小东(1983-)，男，湖北松滋人，硕士，工程师，主要从事大坝安全监测与管理工作；

王 刚(1989-)，男，湖北广水人，学士，助理工程师，主要从事大坝安全监测管理和建筑物维护工作.

(责任编辑：卓政昌)

水电七局多布水电站全部投产发电

1月17日，由水电七局机电安装分局承担安装任务的西藏多布水电站最后一台(1号)机组顺利完成72小时试运行，成功并网发电，成为继墨脱亚让之后，水电七局在西藏独立承担全部机组安装、且全投发电的第二座水电站。国电西藏尼洋河流域水电开发有限公司、咨询西北公司西藏多布监理中心等共同见证了这一时刻。多布水电站位于西藏自治区林芝县多布村，装设4台单机容量为30兆瓦的灯泡式贯流机组，总装机120兆瓦，是西藏自治区“十二五”能源发展规划重点项目，是尼洋河综合治理与保护规划优选项 目；首台(4号)机组于2015年8月29日发电，实现水电七局在西藏水电装机投产发电的“零突破”；第二台(3号)机组于2015年10月26日发电；第三台(2号)机组于2016年1月9日发电。

作者简介:

收稿日期:2015-01-11

文章编号:1001-2184(2016)01-0108-04

文献标识码:B

中图分类号:TV7；TQ325.1+4