新型钢管冒水孔施工技术及工程应用

周建东， 吴 盛， 曹驰宇， 华 臻

(1.江阴市水利工程公司， 江苏 无锡 214400； 2.江阴市华士水利建设工程有限公司， 江苏 无锡 214400；3.南京市水利规划设计院股份有限公司， 江苏 南京 210006)

冒水孔作为水利护砌工程中的重要组成部分，具有排水减压、保障护砌稳定的重要作用，其施工成孔率将直接影响着护砌工程的质量[1-3]。常见冒水孔施工工艺多为先铺设1层砂石垫层，然后放置PVC管并用钢筋做固定，或者在浇筑混凝土达到一定强度后采用钻机钻孔[4-5]。虽然PVC管材采购及制作均较为便捷，但其固定安装困难，浇筑过程中易变形位移，影响表面观感，一次性使用无法回收，施工成本相对较高[6-8]。钻机钻孔虽然不需要制作、安装、拆除，节省浇筑前准备和浇筑后的清理时间。但其开孔器开孔工作量太大，施工成本较高，开孔器固定需要打膨胀螺栓孔，容易造成混凝土表面二次污染[9]。本文提出一种新型的钢管冒水孔施工装置，通过该装置部件构成介绍其施工工艺及特点，总结相关施工质量控制关键点及保障措施，并应用于某水利枢纽工程的冒水孔施工中，对冒水孔施工质量进行分析评价。为类似工程提供参考。

1 新型钢管冒水孔工作原理及特点

用于冒水孔施工所用到的新型钢管(图1)，包括1个钢管主体、2根圆钢、1片顶部钢盖板和4个定位螺母。圆钢由定位螺母固定在主体钢管内壁，用于冒水孔布置定位，可根据具体工程需要进行拆卸或加长，便于后期钢管拔除重复利用。顶部钢盖板用于避免主体钢管内灌入浇筑混凝土，提高冒水孔成孔率。通过对该施工技术原理分析可知，钢管冒水孔具有材料强度高，浇筑过程中不会变形和位移，混凝土表面观感均匀一致，安装拆除方便，并且可以回收，类似工程均可反复使用，施工成本相对较低等特点。首次使用需要根据图纸尺寸进行制作加工，浇筑前埋设以及浇筑后拆除清理需要时间，工期影响较小。

图1 新型钢管部件组成示意图

2 质量控制关键点

冒水孔施工使用埋设钢管，并要确保其质量达到优良标准，关键控制点在于定型冒水孔成品加工质量、安装质量和拆除时成品保护质量。

2.1 成品加工质量控制

采购优质原材料，选用工地高水平的焊工师傅加工制作，保证钢管冒水孔的制作质量优良，不但可以在本工地反复多次周转使用不变形，还能够在今后的类似冒水孔施工中继续使用，物尽其用，最大限度地降低冒水孔施工成本。制作加工尺寸精准，孔深控制不得大于±2%。

2.2 安装质量控制

安装前应对作业人员进行技术交底；按照2 m×2 m的方格网，采用尼龙线在已浇筑成型的混凝土格梗上布置横线和竖线；尼龙线应拉紧，严格按照线的位置和高程精确埋设冒水孔；冒水孔垂直度偏差控制采用水平尺检查，孔深偏差控制采用水准仪抄平；安装成型的冒水孔浇筑前要严格检查，要求横成排、竖成行、高平齐；定位杆钢筋必须打严实，以保证浇筑过程中无晃动、无位移、无升降。安装精度控制在平面位置偏差不大于±10 cm。

2.3 成品保护质量控制

待混凝土终凝时，逐一拔出移除钢管；冒水孔内按照设计图纸要求灌填滤水材料；拔出钢管时抓住2根定位杆旋转、晃动，同时缓慢垂直向上提拉，必要时用小锤轻轻敲击松动，严禁重锤和生拉硬拽破坏已浇筑成型的混凝土表面；拆除出的钢管收集整理入库留作反复循环使用。倾斜度偏差不大于±2%，优良率不小于92%。

3 工程应用

3.1 工程概况

某水利枢纽工程位于锡澄运河与长江交汇口处，主要包括总净宽48 m节制闸、120 m3/s双向泵站(装机4台套，单机设计流量30 m3/s)及附属引河等工程，其中节制闸布置在东岸，泵站布置在西岸。本工程建设的主要目的是扩大区域洪涝水外排长江出路，提高区域防洪除涝能力，兼顾区域供水和改善水环境，促进区域经济社会发展。定波枢纽长江侧引河护坡(图2)及护底长度130 m，内河侧引河护坡及护底长度280 m，护坡及护底每4 m2设置1个冒水孔，共需设置5 800个冒水孔，设计直径为10 cm的无砂混凝土块体。

图2 某枢纽闸站护砌工程布置图

3.2 设计参数

经多次现场试验，最终确定冒水孔钢管具体尺寸及细部构造，本次冒水孔钢管设计广泛适用于15～20 cm厚度、冒水孔径10 cm的素混凝土护底、护坡施工。具体设计参数如下：

(1)钢管采用DN100壁厚4 mm钢管，冒水孔钢管高度20 cm；

(2)定位螺母为4只内径20 mm六角螺母；

(3)定位杆为2根长度60 cm直径16 mm圆钢，一般土质60 cm长度可以固定钢管，如果遇淤泥质土定位杆长度可以视土质情况适当加长；

(4)顶部盖板为3 mm厚钢板，作用是防止浇筑时混凝土灌进钢管内；

(5)螺母及钢盖板与钢管点焊固定；

(6)根据项目护坡、护底每次浇筑工程量大小决定加工套数，本项目共加工100套。

3.3 实施过程

根据护底厚度尺寸切割好钢管，钢管长度为15 cm和20 cm，里面焊接4个螺母。并加工准备拔出钢管使用的圆钢，在钢管表面涂刷脱模剂防止生锈。安装前对作业人员进行技术交底，按照2 m×2 m的方格网，采用尼龙线在已浇筑成型的混凝土格硬上布置横线和竖线。尼龙线应拉紧，定位杆钢筋应打严实。待混凝土终凝时，逐一拔出移除钢管。冒水孔内按照设计图纸要求灌填滤水材料，拆除的钢管收集整理入库留作反复循环使用。

3.4 应用效果分析

对浇筑完成后的50个冒水孔，进行现场实体检查。从素混凝土护底平面位置偏差、倾斜度偏差、孔深偏差3个方面进行评价，实测值与质量控制目标值对比详见图3～5。由图3～5可知，平面位置偏差均不大于±10 cm；倾斜度偏差不大于±2%，优良率不小于92%；孔深偏差均不大于±2%，冒水孔的施工质量均达到设定目标值。

图3 孔口平面位置偏差实测值与目标值对比

图4 孔口倾斜度偏差实测值与目标值对比

图5 孔口深度偏差实测值与目标值对比

4 结 语

通过对某枢纽护坡工程中新型钢管冒水孔施工技术的成功应用，论证其施工可行性，可有效提高冒水孔成孔率，其素混凝土护底平面位置偏差、倾斜度偏差、孔深偏差均能满足设计要求，从而保证相关护砌工程质量。本次应用不仅积累了冒水孔的施工经验，还推动了水利施工技术的优化改进和技术创新，为提高冒水孔施工技术及质量提供了新方法、新思路。