深圳自來水（集團(tuán)）聯(lián)源供水工程安裝公司
王剛　　臧翀

　　摘要：大口徑鋼管道掛網(wǎng)水泥砂漿襯里是深圳市首次對(duì)鋼管道內(nèi)防腐采用的一項(xiàng)技術(shù)。目前在國內(nèi)仍尚缺對(duì)掛網(wǎng)水泥砂漿襯里的施工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)的技術(shù)要求，本文結(jié)合深圳市東部供水水源網(wǎng)絡(luò)工程大壩河段DN3100鋼管道掛網(wǎng)水泥砂漿襯里施工，提出對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的幾點(diǎn)看法。

一、前言

　　埋地給水鋼管道水泥砂漿襯里施工技術(shù)，近年來在國內(nèi)的工程上已廣泛應(yīng)用，并取得了較成熟的經(jīng)驗(yàn)。給水鋼管道內(nèi)壁采用水泥砂漿襯里，可以在鋼管內(nèi)壁形成一層致密的保護(hù)層，將管材內(nèi)壁與水或空氣隔開，不但能防止管道內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢，延長管道的使用壽命，并能起到保護(hù)水質(zhì)，保證管道輸水能力，節(jié)省能源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。大壩河鋼管道掛網(wǎng)水泥砂漿襯里屬深圳市東部供水水源網(wǎng)絡(luò)工程（永湖～松子坑段）大壩河倒虹吸管段內(nèi)防腐工程，該項(xiàng)工程作為深圳市的一項(xiàng)重點(diǎn)工程，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到施工及使用階段都有較高的要求。本工程設(shè)計(jì)為安全考慮，防止水泥砂漿襯里層脫落、增強(qiáng)其整體受力性能，首次對(duì)該工程增加掛網(wǎng)項(xiàng)目，以確保襯里的質(zhì)量。

二、施工材料

　　1、 本工程選用湖南某廠生產(chǎn)的水泥，符合普通硅酸鹽水泥GB175—85的規(guī)定，水泥標(biāo)號(hào)為復(fù)合硅酸鹽水泥425R。
　　2、工程用砂顆粒堅(jiān)硬，潔凈，級(jí)配良好，砂中云母、泥土、有機(jī)質(zhì)及其它有害物質(zhì)總質(zhì)小于砂重的2%，砂粒使用前經(jīng)過嚴(yán)格篩選，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法符合《普通混凝土用砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》
　　3、 工程采用生活飲用水，水質(zhì)清潔，不含泥土、油類、酸堿、有機(jī)質(zhì)等影響水泥砂漿襯里的物質(zhì)。
水泥砂漿采用機(jī)械充分?jǐn)嚢瑁⒃诔跄笆褂?，砂漿重量配合比為1：1，設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)M30.0，坍落度70～90mm，砂漿試塊經(jīng)28天養(yǎng)護(hù)，抗壓強(qiáng)度范圍44.3MP～53.9MP，均高出規(guī)范值30MP。
　　4、 鋼絲網(wǎng)：采用φ3鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔為50×50毫米，鋼絲網(wǎng)長2.1米，寬1.0米，鋼絲網(wǎng)墊塊采用φ6，A3短鋼筋，鋼筋長70毫米，墊塊間距350毫米，單位網(wǎng)片墊塊個(gè)數(shù)為21個(gè)，鋼絲網(wǎng)與鋼管內(nèi)壁利用墊塊點(diǎn)焊固定，鋼絲網(wǎng)焊接示意圖（圖一）如下：

三、襯里施工前條件：

　　大壩河倒虹吸管工程分埋地管段和跨越大壩河的管橋明管段圖示如下:

　　在水泥砂漿襯里施工前，管橋明管段已焊接安裝，并用支撐環(huán)支撐在橋墩上，處于穩(wěn)定狀態(tài)。埋地管段DN3100鋼管道已埋入地下，按設(shè)計(jì)要求復(fù)土夯實(shí)后，鋼管道豎向變形數(shù)據(jù)如下：

　　由上表可知，DN3100鋼管道豎向最大變形值為51毫米，設(shè)計(jì)及規(guī)范值為不超過2%D=62毫米，鋼管道在設(shè)計(jì)允許變形范圍內(nèi)，已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。在水泥砂漿襯里施工前，對(duì)鋼管道內(nèi)壁進(jìn)行電動(dòng)鋼絲刷除銹，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即顯示出金屬光澤后，用清水沖洗，清掃，施工前內(nèi)壁無積水。

四、襯里噴涂:

　　在噴涂施工條件成熟后，沿DN3100鋼管道內(nèi)壁每兩人孔間為一施工單元（約100米），鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)。網(wǎng)片間距10毫米，鋼絲網(wǎng)與鋼管內(nèi)壁利用墊塊點(diǎn)焊固定，墊塊采用φ6短鋼筋，鋼筋長70毫米，墊塊間距350毫米（見圖一）。鋼絲網(wǎng)經(jīng)檢驗(yàn)與管壁牢固焊接后，進(jìn)行水泥砂漿襯里施工。直管段采用機(jī)械噴涂施工；彎頭、斜坡段采用手工涂抹。襯里厚度設(shè)計(jì)值δ=20毫米，因砂漿層較厚，并夾有鋼絲網(wǎng)等阻礙噴涂因素的存在，致使一次成型的效果較差，初凝前易脫落。 本次工程襯里噴涂采用先打底后蓋面的二次施工方案，即通過調(diào)節(jié)噴涂機(jī)的線行速度來實(shí)現(xiàn)兩次噴涂厚度的不同。底層厚6～8毫米，使水泥砂漿底層能埋住墊塊并預(yù)留網(wǎng)面，以增加二次噴涂水泥砂漿沿管壁的咬合力。初凝后立即噴涂面層，面層厚度12～14毫米。本水泥砂漿襯里結(jié)束后，封堵該段管道的所有孔洞，終凝后進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，直至通水前不斷保持內(nèi)襯水泥層濕潤。架空管橋加蓋麻袋布并加裝噴淋管進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以免產(chǎn)生裂縫和空鼓。

五、掛網(wǎng)水泥砂漿襯里效果評(píng)價(jià)

　　給水鋼管道水泥砂漿襯里所形成隔水隔氣的致密保護(hù)層，依賴于水泥砂漿與鋼管道內(nèi)壁緊密結(jié)合的程度。經(jīng)實(shí)踐分析有三種力起了重要作用，即水泥砂漿凝固硬結(jié)時(shí)體積收縮而緊附鋼管內(nèi)表面的摩擦力，水泥微粒的水化作用形成的凝膠體對(duì)鋼管道內(nèi)表面產(chǎn)生的膠結(jié)力，及因鋼管道內(nèi)壁粗糙與砂漿產(chǎn)生的機(jī)械咬合力，其針對(duì)中小管徑的機(jī)械離心施工效果尤為明顯，因其砂漿襯里層厚度較小，經(jīng)離心后一次性成型，這三種力致使砂漿襯里層能牢固的附著在管內(nèi)壁上。在機(jī)械噴涂大口徑鋼管道水泥砂漿襯里施工中，通常襯里層較厚（本次DN3100鋼管砂漿襯里厚度為20毫米），僅靠砂漿層與鋼管內(nèi)壁的結(jié)合力顯然有限。 施工過程中一次成型性的噴涂，常因自重大而發(fā)生管頂砂漿層脫落，嚴(yán)重阻礙施工進(jìn)展。施工結(jié)束后通常養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，使較厚水泥砂漿層硬結(jié)收縮而產(chǎn)生裂隙。本次大口徑鋼管道襯里施工為增強(qiáng)砂漿層與管壁的結(jié)合力，改善襯里層的整體受力性能、防止脫落進(jìn)行掛網(wǎng)，施工中在管道內(nèi)壁附加鋼絲網(wǎng)，并用短鋼筋點(diǎn)焊，使網(wǎng)與管壁穩(wěn)固相貼， 這在實(shí)踐中的確增強(qiáng)了襯里層與管壁的結(jié)合力，因其對(duì)砂漿層的支撐和穩(wěn)固作用是顯而易見的，在對(duì)襯里層的破壞性處理試驗(yàn)中，其附著力比不掛網(wǎng)的效果有明顯提高，用鋼鑿來破壞也較困難，這在較厚襯里層的穩(wěn)固性能上有著較大的進(jìn)展，但同時(shí)對(duì)掛網(wǎng)水泥砂漿襯里施工技術(shù)與常規(guī)內(nèi)涂施工相比較，又引出幾個(gè)問題有待探討。
　　1、掛網(wǎng)后的施工成本較高。本次大壩河DN3100鋼管道每米掛網(wǎng)造價(jià)約135.00元，每米噴涂造價(jià)約225.00元，掛網(wǎng)成本占總成本的35%左右，與不掛網(wǎng)的常規(guī)水泥砂漿襯里施工相比較造價(jià)高出0.6倍
　　2、掛網(wǎng)后的水泥砂漿襯里施工難度增大。對(duì)大口徑鋼管道采用機(jī)械噴涂水泥砂漿施工而言，高速噴涂時(shí)，因水泥砂漿的連續(xù)撞擊鋼絲網(wǎng)不可避免的產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)較厚的砂漿層產(chǎn)生回彈，一次性噴涂成型易發(fā)生局部脫落現(xiàn)象，為解決這一問題，本次施工采用了先打底后蓋面的二次施工方法，這無疑增大了施工難度，同時(shí)又隨之帶來缺陷。
　　3、網(wǎng)后的砂漿襯里層對(duì)幾項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)出現(xiàn)了相對(duì)的偏差：
　　 1、 蓋面砂漿層（約11毫米）噴涂后，回轉(zhuǎn)抹子在對(duì)面層的抹光中對(duì)砂漿層會(huì)發(fā)生一定程度的擠壓作用，在襯里表面形成了鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)絲印痕，呈緯線波浪狀分布，見示意圖（圖三），這對(duì)襯里的表面平整度會(huì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也增大了管道通水的沿線阻力系數(shù)，用300毫米鋼直尺平行于管道軸線測(cè)定襯里表面和直尺的間隙，發(fā)現(xiàn)間隙比不掛網(wǎng)相對(duì)大一些，達(dá)不到目前規(guī)范的2毫米。

　　　2、在水泥砂漿襯里的局部出現(xiàn)大面積空鼓現(xiàn)象，成因歸納起來有以下三種主要原因：首先管壁因電動(dòng)除銹在局部發(fā)生的打光現(xiàn)象影響了砂漿底層與管壁的結(jié)合力，這一點(diǎn)可在除銹時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督力度來避免；其次較厚的水泥砂漿襯里層在噴涂施工中，為阻止砂漿脫落而采用先打底后蓋面的二次施工時(shí)，局部因底層與面層的砂漿差異，導(dǎo)致硬結(jié)收縮程度不一致會(huì)形成空隙，導(dǎo)致局部空鼓，解決這一點(diǎn)需嚴(yán)格控制兩次砂漿攪拌強(qiáng)度；最后要加強(qiáng)砂漿襯里層的潮濕養(yǎng)護(hù)力度。
　　　3、值得一提的是掛網(wǎng)后的裂隙寬度均控制在0.2mm左右，而且出現(xiàn)的機(jī)率甚小，麻面、砂穴、空窩等表面缺陷控制良好，厚度及表面粗糙度等檢驗(yàn)指標(biāo)均達(dá)到了較好的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 4、鋼絲網(wǎng)存在被腐蝕破壞的潛在因素。
　　鋼絲網(wǎng)網(wǎng)絲為鍍鋅鐵絲，利用φ6圓鋼墊塊與鋼管內(nèi)壁點(diǎn)焊固定，焊點(diǎn)鍍鋅層遭到破壞，同時(shí)砂漿保護(hù)層為11毫米較薄，考慮到不可預(yù)見的裂隙，在氫氧根離子的作用下, 可能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕鍍鋅層，對(duì)鋼絲網(wǎng)也會(huì)產(chǎn)生銹蝕作用．所以施工中對(duì)焊點(diǎn)的處理不容忽視，同時(shí)要采取陰極保護(hù)的措施．本次大壩河DN3100鋼管道陰極保護(hù)中以鎂合金為陽極，其金屬失離子能力大于鋅，這對(duì)解決上述問題起到了較好的作用。

六、總結(jié)及建議

　　目前大口徑鋼管道掛網(wǎng)水泥砂漿襯里在給排水領(lǐng)域尚屬首次施工，其施工技術(shù)及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待在實(shí)踐中加以探討．根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備及噴涂水平，在DN1600～3100大口徑供水鋼管道水泥砂漿襯里施工設(shè)計(jì)中，考慮到施工方便、使用實(shí)際、造價(jià)節(jié)省等因素, 砂漿襯里層宜采用16毫米, 既可一次性噴涂成型, 在使用中又可達(dá)到較好的效果。 針對(duì)掛網(wǎng)技術(shù)，在工程上亦可作為給水鋼管道穿越或靠近公路、鐵路、橋梁等易受震動(dòng)部位有關(guān)水泥砂漿襯里施工的一次借鑒。