水工结构物脱空填充硅酮胶修补水轮机蜗壳脱空的施工方法.pdf

一种水工结构物脱空填充硅酮胶(HSDF胶)修补水轮机蜗壳脱空的施工方法，属于水利工程施工技术领域。具体方法如下：施工准备→蜗壳脱空检查及施工范围确定→注胶孔位布置→注胶孔制作→压风试验→注胶设备安装→注胶压力控制→注胶管安装→HSDF胶配制→HSDF胶灌注→注胶过程观察→移位→清洗注胶设备→灌后效果检查和钢衬恢复→结束。本发明的施工方法具有对水轮机蜗壳结构开孔少、施工压力小，施工安全可靠，施工工期短，施工效率高，减少水轮发电机停机时间，施工中脱空填充的水工结构物脱空填充硅酮胶无毒，施工中废液集中处理，安全环保等特点。

1.  一种水工结构物脱空填充硅酮胶修补水轮机蜗壳脱空的施工方法，其特征在于施工步骤如下：
(1)施工准备
搭设活动脚手架，设防护拦杆，现场用安全照明灯照明，用水泵将工作面多余的漏水排出，保证工作面干燥，现场采用鼓风机排风，备齐施工机械设备；
(2)蜗壳脱空检查及施工范围确定
采用现场敲击法来检测蜗壳脱空，用油漆标出脱空范围，确定施工范围，测绘蜗壳展开图，按顺序编制分段号，并将脱空范围绘于蜗壳展开图中；
(3)注胶孔位布置
根据设计要求确定开孔位置，编号后绘制于蜗壳展开图中，设计注胶顺序，一般由下向上进行，并注意及时排水，对互相不连通的独立脱空部位，各部位分别布置2个注胶孔，以保证浆液能充填密实；
(4)注胶孔制作
注胶前需先制作注胶孔，采用磁座电钻成孔，成孔后采用丝锥套丝扣，接上两头套丝的钢管，钢管另一端接上阀门，连接注胶管即可进行注胶施工；
(5)压风试验
注胶前采用高压风检查脱空部位的串通情况，吹除空隙内的污物和积水，压风前风管上应装上压力表，控制风压0～0.2MPa，风源采用廊道内高压风，压风检查过程中，必须将部分注胶孔趟开，以免出现钢管变形，压风过程中若发现钢管漏气，则立即进行电焊封堵，以免影响注胶施工的顺利进行；
(6)注胶设备安装
注胶设备现场安装调试，排除养护机油，检查注胶管路密封性、压力表是否完好、冷却系统完善、电路及保护安全；
(7)注胶压力控制
施工过程中应严格控制注胶压力在0～0.4MPa，防止蜗壳变形；
(8)注胶管安装
将注胶设备的注胶管连接在注胶孔阀门上，保持其密封性良好；
(9)水工结构物脱空填充硅酮胶的配制
将已配制并密封好的水工结构物脱空填充硅酮胶A组分和B组分按设计重量比3.3∶1～12.1∶1取出放于搅拌桶内，重量误差不超过3％，用专用电动搅拌机搅拌3～5分钟，至搅拌均匀，备用；
(10)水工结构物脱空填充硅酮胶灌注
灌注胶采用孔口循环、孔内填压式注胶法进行，各脱空部位按自低处孔向高处孔的顺序进行，施工时将步骤(9)配好的密封胶倒入灌注设备料桶内，开机将管路中废液排除，直至见到胶液，再将注胶管与注胶孔连接，然后进行硅酮胶的灌注，压力表压力值控制在0～0.4MPa，硅酮胶配置及注胶采用流水作业，连续进行，间隔超出1小时应及时清洗；
(11)注胶过程观察
透过注胶孔邻近孔进行注胶过程观察，用于施工时检查注胶效果，当溢出时，拧紧阀门，密封后再进行注胶一段时间，到不能灌入为止，移位再注；
(12)移位
按设计顺序进行移位注胶，拧紧已灌孔阀门使其密封；
(13)清洗注胶设备
注胶结束后，摘下注胶管，将机内胶料倒出，用少量机油排除管中胶料，再用水排除机油，然后用二甲苯进行管路循环清洗，最后倒入适量机油排除废液，循环两道，机油留在管内保养，废液集中处理；
(14)灌后效果检查和钢衬恢复
待胶体表面干后进行注胶质量检查，检查方法采用敲击法、开孔检查法或两种方法相结合的方法来检测进行质量检查，脱空范围和程度应满足设计要求，评价标准主要考察胶体充盈性，对灌后仍未达到要求的部位，则应进行补灌，注胶工艺同上，卸掉原注胶管，拆掉阀门并清洗，对原注胶孔先采用丝堵进行封孔，封孔时，丝堵应旋入并低于钢管内壁4mm～8mm，然后满焊堆焊出来，焊接部位打磨平整。

2.  按照权利要求1所述的水工结构物脱空填充硅酮胶修补水轮机蜗壳脱空的施工方法，其特征在于在步骤(9)中所述水工结构物脱空填充硅酮胶配制中已配制好的A组分是由α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙填料按100∶15～45的重量比在三臂行星搅拌机搅拌混炼均匀后密封备用；B组分是由碳酸钙填料、甲基乙烯基二硅烷和线形含氨氧基聚硅氧烷交联剂按3～10∶6～15∶3～10的重量比在三臂行星搅拌机中搅拌混炼均匀后密封备用。

水工结构物脱空填充硅酮胶修补水轮机蜗壳脱空的施工方法
技术领域
本发明涉及水利工程施工技术领域，具体地说是涉及水工结构物脱空填充硅酮胶(HSDF胶)修补水轮机蜗壳脱空的施工方法。
背景技术
水电站水轮机在运行一段时间后出现蜗壳钢板与混凝土脱空。如新安江水电站水轮机蜗壳的结构形式隔离式垫层蜗壳，在蜗壳和外围混凝土之间设置沥青弹性垫层。历经四十多年的运行，沥青垫层老化严重，检测发现脱空现象严重，内有积水。这种现象有多种隐患：(1)蜗壳外表失去沥青覆盖，在潮湿环境极易锈蚀变薄，减少结构寿命；(2)蜗壳脱空可能造成水轮机振动过大，影响机组的正常运行。这种情况任其发展，可能危及电厂的运行安全。按设计要求脱空位置应填充弹性材料进行维修。一般电站常采用水泥灌浆或环氧灌浆填充修补。水泥灌浆不能满足弹性垫层的要求。环氧灌浆不能带水作业，有水时，甚至不能形成凝胶，取样成功率低。针对此难题，研制了一种具有室温硫化、双组份、自流平、固化速度可调、低模、高弹、高耐久、无污染、无侵蚀等特点水工结构物脱空填充硅酮胶(HSDF胶)，属于环境友好型材料，材料满足水工结构物脱空填充要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水工结构物脱空填充硅酮胶(HSDF胶)修补水轮机蜗壳脱空的施工方法。本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的。
水工结构物脱空填充硅酮胶(HSDF胶)修补水轮机蜗壳脱空的施工方法，其特征在于施工步骤如下：
(1)施工准备
搭设活动脚手架，设防护拦杆，现场用安全照明灯照明，用水泵将工作面多余的漏水排出，保证工作面干燥，现场采用鼓风机排风，备齐施工机械设备；
(2)蜗壳脱空检查及施工范围确定
采用现场敲击法来检测蜗壳脱空，用油漆标出脱空范围，确定施工范围，测绘蜗壳展开图，按顺序编制分段号，并将脱空范围绘于蜗壳展开图中；
(3)注胶孔位布置
根据设计要求确定开孔位置，编号后绘制于蜗壳展开图中，设计注胶顺序，一般由下向上进行，并注意及时排水，对互相不连通的独立脱空部位，各部位分别布置2个注胶孔，以保证浆液能充填密实；
(4)注胶孔制作
注胶前需先制作注胶孔，采用磁座电钻成孔，成孔后采用丝锥套丝扣，接上钢管(两头套丝)，钢管另一端接上阀门，连接注胶管即可进行注胶施工；
(5)压风试验
注胶前采用高压风检查脱空部位的串通情况，吹除空隙内的污物和积水，压风前风管上应装上压力表，控制风压0～0.2MPa，风源采用廊道内高压风，压风检查过程中，必须将部分注胶孔趟开，以免出现钢管变形，压风过程中若发现钢管漏气，则立即进行电焊封堵，以免影响注胶施工的顺利进行；
(6)注胶设备安装
注胶设备现场安装调试，排除养护机油，检查注胶管路密封性、压力表是否完好、冷却系统完善、电路及保护安全；
(7)注胶压力控制
施工过程中应严格控制注胶压力在0～0.4MPa，防止蜗壳变形；
(8)注胶管安装
将注胶设备的注胶管连接在注胶孔阀门上，保持其密封性良好；
(9)HSDF胶配制
将已配制好的水工结构物脱空填充硅酮胶A组分和B组分按设计重量比3.3∶1～12.1∶1取出放于搅拌桶内，重量误差不超过3％，用专用电动搅拌机搅拌3～5分钟，至搅拌均匀，备用；
(10)HSDF胶灌注
灌注胶采用孔口循环、孔内填压式注胶法进行，各脱空部位按自低处孔向高处孔的顺序进行。施工时将步骤(9)配好的密封胶倒入灌注设备料桶内，开机将管路中废液排除，直至见到胶液，再将注胶管与注胶孔连接，然后进行HSDF胶的灌注，压力表压力值控制在0～0.4MPa，HSDF胶配置及注胶采用流水作业，连续进行，间隔超出1小时应及时清洗；
(11)注胶过程观察
透过注胶孔邻近孔进行注胶过程观察，用于施工时检查注胶效果，当溢出时，拧紧阀门，密封后再进行注胶一段时间，到不能灌入为止，移位再注；
(12)移位
按设计顺序进行移位注胶，拧紧已灌孔阀门使其密封；
(13)清洗注胶设备
注胶结束后，摘下注胶管，将机内胶料倒出，用少量机油排除管中胶料，再用水排除机油，然后用二甲苯进行管路循环清洗，最后倒入适量机油排除废液，循环两道，机油留在管内保养，废液集中处理；
(14)灌后效果检查和钢衬恢复
待胶体表面干后进行注胶质量检查，检查方法采用敲击法、开孔检查法或两种方法相结合的方法来检测进行质量检查，脱空范围和程度应满足设计要求，评价标准主要考察胶体充盈性，对灌后仍未达到要求的部位，则应进行补灌，注胶工艺同上，卸掉原注胶管，拆掉阀门并清洗，对原注胶孔先采用丝堵进行封孔，封孔时，丝堵应旋入并低于钢管内壁4mm～8mm，然后满焊堆焊出来，焊接部位打磨平整。
上述步骤(9)中所述水工结构物脱空填充硅酮胶配制中已配制好的A、B组分分别按下列重量比做制成：A组分是由α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙填料按100∶15～45的重量比在三臂行星搅拌机搅拌混炼均匀后密封备用；B组分是由碳酸钙填料、甲基乙烯基二硅烷和线形含氨氧基聚硅氧烷交联剂按3～10∶6～15∶3～10的重量比在三臂行星搅拌机中搅拌混炼均匀后密封备用。
本发明方法具有以下特点：
(1)本发明施工方法对水轮机蜗壳结构开孔少、施工压力小，施工安全可靠；
(2)本发明施工方法系统简单，施工方便；
(3)本发明施工方法效率高，缩短工期，减少水轮发电机停机时间；
(4)本发明施工方法水工结构物脱空填充硅酮胶无毒、废液集中处理，施工安全环保。
附图说明
图1水轮机蜗壳脱空位置及注胶孔布置示意图。
附图标记：——脱空区、●——钻孔(注胶孔及检查孔)、1～19——注胶孔编号、F1～F26——蜗壳分段号。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明蜗壳脱空HSDF胶灌注施工方法。
新安江水电站位于钱塘江支流新安江上，浙江省建德县境内，由中国自己设计、施工，自制设备，自行安装的第一座大型水电工程。电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运等综合利用效益。坝顶高程115m(坝高105m)，设计正常高水位108m，相应面积580km²，库容17.84×10⁹m³，最大库容21.626×10⁹m³，最大泄洪流量13200m³/s。电站采用混凝土宽缝重力坝厂房顶溢流式水力枢纽，为当时世界同类大坝之最。厂房内安装9台竖轴混流式水轮发电机组。水轮机转轮名义直径均为4.1米。
结合1#机大修，2008年11月6日开始进行1#机蜗壳脱空检查及HSDF胶灌注工程，工程于同年11月30日竣工。
1#水轮机蜗壳脱空填充灌注HSDF胶施工步骤如下：
(1)施工准备
注胶前，在蜗壳内(最高处为5.2m)搭设活动脚手架，周围设置防护拦杆，接通施工用水、用电，在引水钢管水平段伸缩节部位做围堰，拦截闸门漏水，用水泵将多余的漏水排出，保证工作面基本干燥，现场采用鼓风机排风，现场用安全照明灯照明，照明灯为专线，施工中主要应配备机械设备如表1所示。
表1主要设备配备一览表

(2)蜗壳脱空检查及施工范围确定
采用现场敲击法来检测蜗壳脱空，用油漆标出脱空范围，确定施工范围，脱空部位面积共为34.8m²，其中大于1m²的部位总面积为34m²，测绘蜗壳展开图，共26个分段，并将脱空范围绘于蜗壳展开图中，见图1所示；
(3)注胶孔位布置
经优化，布置19只注胶孔，见图1所示。开孔间距一般为不小于1米，对互相不连通的独立脱空部位，各部位分别布置2个注胶孔，以保证浆液能充填密实；
(4)注胶孔制作
注胶前需先制作注胶孔，注胶孔采用磁座电钻成孔，口径为Φ18mm。成孔后采用手用丝锥套丝扣，接上钢管(两头套丝)，钢管另一端接上阀门；
(5)压风试验
注胶前采用高压风检查脱空部位的串通情况，吹除空隙内的污物和积水，压风前风管上应装上压力表，控制风压0～0.2MPa，风源采用廊道内高压风，压风检查过程中，必须将部分注胶孔趟开，以免出现钢管变形，压风过程中若发现钢管漏气，则立即进行电焊封堵，以免影响注胶施工的顺利进行；
(6)注胶设备安装
注胶设备现场安装调试，排除养护机油，检查注胶管路密封性、压力表是否完好、冷却系统完善、电路及保护安全；
(7)注胶压力控制
施工过程中应严格控制注胶压力在0～0.4MPa，防止蜗壳变形；
(8)注胶管安装
将注胶设备的注胶管连接在注胶孔阀门上，保持其密封性良好；
(9)HSDF胶配制
将已配制好的水工结构物脱空填充硅酮胶A组分和B组分按设计重量比8∶1取出放于搅拌桶内，重量误差不超过3％，用专用电动搅拌机搅拌3～5分钟，至搅拌均匀，HSDF胶配制量应根据灌注量确定；
其中，水工结构物脱空填充硅酮胶A、B组分分别按下列重量配比所制成：
A组分：
α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷                100
碳酸钙填料                                 30
B组分：
碳酸钙填料                                 3
甲基乙烯基二硅烷                           10
线形含氨氧基聚硅氧烷交联剂                 3.3
(10)HSDF胶灌注
灌注胶采用孔口循环、孔内填压式注胶法进行，各脱空部位原则上按自低处孔向高处孔的顺序进行。施工时将配好的密封胶倒入灌注设备料桶内，开机将管路中废液排除，直至见到胶液，再将注胶管与注胶孔连接，然后进行HSDF胶的灌注，压力表压力值不宜超过0.4MPa，防止钢衬变形。HSDF胶配置及注胶采用流水作业，连续进行。
(11)注胶过程观察
透过注胶孔邻近孔进行注胶过程观察，用于施工时检查注胶效果，当溢出时，拧紧阀门，密封后再进行注胶一段时间，到不能灌入为止；
(12)移位
按由下而上的顺序进行移位注胶，拧紧已灌孔阀门使其密封；
(13)清洗注胶设备
注胶结束后，摘下注胶管，将机内胶料倒出，用少量机油排除管中胶料，再用水排除机油，然后用二甲苯进行管路循环清洗，最后倒入适量机油排除废液，循环两道，机油留在管内保养，废液集中处理；
(14)灌后效果检查和钢衬恢复
待胶体表面干后进行灌注质量检查，检查方法采用敲击法和开孔检查法进行质量检查，原脱空处已经密实，然后进行封孔，封孔时，丝堵应旋入并低于钢管内壁4mm～8mm，然后满焊堆焊出来，焊接部位打磨平整，经检查1#水轮机蜗壳脱空填充灌注HSDF胶施工达到设计要求。