本发明公开了一种水下钢制管爆裂快速简易修复方法，适用于水下修复爆裂的自来水管道、排水压力管道、石油管道、煤气管道、乙炔管道、压缩空气管道、引水管道等带压金属管道。 目前传统的水下管漏抢修的施工方法大致可分为三类：围堰施工法、沉箱施工法、更换新水管法。围堰施工法，要将水下爆裂金属管道周围一大片水域，采用围堰方法围栏起来，将水抽干再补焊，化费时间长，工程投资大。沉箱施工法（水下干法焊接），采用焊接修补水下管道，此法设备大型化，施工复杂难以达到要求，焊接辅助工作时间长，成本高，耗资大，对于财源不足的中小企业所难以实现的。更换新水管法，是将成型水下金属管道用驳船及起重设备吊浮起来，然后更换新的水管，难度大，工期长，费用高。目前，国外焊接水下管道采用水下干法焊接为多。我们也委托有关工程单位在水下补焊修补，采用直接补焊，补焊加辫状钢板焊、补焊加钢制哈夫、补焊加焊弧形钢板及扁钢加强等六个修复方案，四位潜水焊工轮流焊接82.6小时，修复竣工后，经泵水压力为1.6～1.95公斤力/平方公分之间，均未达到过河倒虹吸管道的试验压力要求。经分析，主要是所谓空气排水电焊法，只是焊缝部位局部排水，焊件的大部分都在水体之中，水的急骤冷却作用仍然存在，焊接金属体和基本金属之间的无过渡保护区域，焊接表明达不到的要求程度而形成淬火，迫使焊接再度破裂，难以修复。
本发明目的在于提出一种水下钢管爆裂快速简易修复方法，采用法兰哈夫套筒膨胀氯化钙水泥砂浆填料修复水下钢制管道，设备比较简单，操作简便，施工可行，速度快，修复费用低廉，效果好。
膨胀氯化钙水泥砂浆机理与配方，为了使水下爆裂、损坏钢制管及早修复运行，使填料具有速凝早强性、抗渗性，我们研制了膨胀氯化钙水泥砂浆，根据有关资料表明，不掺铝粉的水泥砂浆收缩率为0.47～0.52%，掺入0.01%铝粉后，水泥砂浆内均布着的铝粉与水泥水过程中产生的氢氧化钙起作用，产生密闭氢气泡，使水泥砂浆在初凝时产生的体膨率为0.93～1.78%。
为了减少水泥砂浆硬结时的收缩，我们进行了水泥砂浆配合比设计。对水下膨胀氯化钙的材料，经配性能及施工方法进行了广泛的研究和探讨。水下水泥砂浆铝粉掺量按式计算：
Ac＝ (kα)/(βα) （1.2 (F)/(C) +αo）
式中：
Ac-水泥砂浆中的铝粉掺量（与水泥重量比）;
(F)/(C) -水泥中粉煤灰与水泥塑料之比（约为0.25～0.66）;
βα-铝粉中的纯铝含量;
kα-与水泥品种及标号有关系数;
αo-与水泥砂浆中的砂灰比有关系数;
水深5米掺铝粉水泥砂浆膨胀，相当1个大气压下的膨胀率7.5%
膨胀氯化钙水泥砂浆（水下84pz粘聚剂）配料成份范围（未加水的干料）为：600号硅酸盐水泥，36～39.5%（重量）
砂子 63～59.3%（重量）
铝粉 0.007～0.008%（重量）
固体氯化钙 0.9～1.1%（重量）
各组份的总和为 100%（重量）
其中600号硅酸盐水泥为膨胀氯化钙水泥砂浆主液，砂子为骨料，铝粉为膨胀剂，氯化钙为早强剂。
施工时先将600号硅酸盐水泥、砂子、铝粉、固体氯化钙按重量百分比称量好，硅酸盐水泥、砂子、铝粉干料先拌和，固体氯化钙溶解在适量的水中，将混和的干料搅拌成稀粥状，以喷浆泵吸入为准。
水下钢制法兰哈夫套筒，是根据水下灌注施工技术，对膨胀氯化钙水泥砂浆硬化条件，必须具有较适宜的温度条件及水下钢制管爆裂修补现状，经多方论证和比较，进行综合研究设计。膨胀氯化钙水泥砂浆一般在水养护条件下确能达到充分的膨胀，能起到密封填层地作用，它能完全填实哈夫套筒与管道之间的空隙，能使填料迅速通水承压。
钢制法兰哈夫套筒由异径管段拼焊组合，套筒中间段一个直径、两头为同一个直径。异径管段组合是套筒中间段两头截面加焊园形钢制件过渡吻合，按技术要求尺寸进行加工。法兰哈夫套筒中间段与钢制管道之间留有一定空隙，长度为一节卷焊钢管长度加二分之一角钢加强长度，再加一定量的裕度。套筒两头小径管段与管道之间的空隙，以嵌缝材料橡胶圈直径加搭接铜线线径度。法兰连接板与哈夫套筒焊缝处，必须加焊厚三角钢板加强，钢板加强点要适量均布，免造成焊件变形。法兰连接板采用厚度大于哈夫套筒厚度厚钢板制成。
法兰哈夫套筒材质用A3普通炭素钢板制成，哈夫套筒为加厚管，能承受水压力试验为30公斤力/平方公分。对钢制法兰哈夫套筒应作力学计算，计算主要有两个方面，一是法兰连接板的计算，二是哈夫套筒壁的计算，法兰哈夫套筒焊接时，应按设计要求焊上供吊装使用的吊环，使两半片的法兰哈夫套筒对接不会歪斜，为了减少钢制材料的温度应力，在焊接法兰连接板和哈夫套筒时应选择气温最低时刻进行，并在焊接后立即用干土复盖，免造成焊件变形。
水下钢制管爆裂快简易修复方法：
1、在水下管道破裂处清基，采用高压水管的水流冲基，清理出施工场地。
2、管道破裂处进行水下补焊，用水下空气排水电焊直接补焊，在管道破裂处补贴上钢板，四周焊接，这样可严格防止膨胀氯化钙水泥砂浆渗入管道内。
3、用定位打捞船、龙门架滑轮将钢制法兰哈夫套筒吊装就位，两哈夫法兰之间在陆地用环氧树脂粘贴上橡皮板衬垫，用紧固螺栓将两法兰哈夫套筒上紧。
4、嵌缝材料使用橡胶圈（此橡胶圈为裁断，用铜丝搭接），法兰哈夫套筒两头小径管段与钢制管道之间，密封填料用膨胀性水泥（俗称三合一）配比为500号硅酸盐水泥∶工业石膏∶固体氯化钙＝100∶10∶6（重量比）。密封填料穿过水层用塑料袋包装，通过潜水员信绳输送下去，潜水员立即嵌入管道接口，密封填料遇水5～10分钟即固化，将管道接口密封。
5、安装砂浆浇注管及溢水管，砂浆浇注管和溢水管分别与法兰哈夫套筒中间段两端顶部短管活接头连接。砂浆浇注管与溢水管靠近法兰哈夫套筒处，均装有控制闸板阀门和活接头。
6、在打捞船上安装喷浆泵，在船一侧安置一个灰浆大桶，要求把大桶底部贴近水面，同时要连接喷浆泵出口管和吸入管。
7、配制膨胀氯化钙水泥砂浆：先将所需配料600号硅酸盐水泥、砂子、铝粉、固体氯化钙，按重量百分比计算称量好。硅酸盐水泥、砂子、铝粉干料先拌和，固体氯化钙溶解在适量的水中，将混和的干料搅拌成稀粥状，以喷浆泵可吸入为准。
8、膨胀氯化钙水泥砂浆填料灌注施工：膨胀氯化钙水泥砂浆经喷浆泵加压，通过砂浆浇注管注入法兰哈夫套筒与钢管之间，灌注工作要连续不间断进行，此时套筒与管道空隙处的水就逐渐被填入的膨胀氯化钙水泥砂浆挤出，由溢水管排出，当溢水管水排尽，并有明显水泥浆液溢出时，说明空腹哈夫套筒与修理钢管之间的空隙充满了膨胀氯化钙水泥砂浆，即可停止灌注工作。
9、砂浆灌注完毕，即可关闭浇注管和溢水管控制闸板阀门，随即拆除浇注管和溢水管。
10、管道破裂处基坑用草袋装砂填满填实，平整河床底部支撑管道。
11、膨胀氯化钙水泥砂浆灌注后，需要2～3天强度养生，然后即可打压或通水。
本发明的实施例：
扬州市东郊黄泥沟附近的京杭大运河过河倒虹吸管（管径Dg1000毫米，长为157米，自重50余吨），在试运转时爆裂，水下管道经潜水员沿线反复检查，发现离倒虹吸管水底部东侧向西15米处，管子南侧横向不规则裂缝45厘米，裂宽2.0厘米，在爆管河床上形成了一个长4米，宽3米，深1.2米左右的大坑。为了尽快修复水下爆裂管道，我们委托有关工程公司经过了36天，采用六个修复方案直接补焊、补焊加辫状钢板补焊加钢制哈夫，补焊加焊弧形钢板及扁钢加强，四位潜水焊工轮流焊接82.6小时，每个方案修复竣工后经泵水压力为1.6～1.95公斤力/平方公分之间，均未达到过河倒虹吸管道的试验压力要求，为了要把损失的时间夺回来，在无外援情况下，走自力更生道路，经反复试验，最后确定了采用法兰哈夫套筒膨胀氯化钙水泥砂浆填料方案修复了爆裂过河倒虹吸管。从1984年10月30日过河倒虹吸管修复投入生产运行至今，已经连续四年半时间情况良好，经受住了考验。今年元月一日Dg1000毫米输水管道进五台山一水厂内控制阀门，进行更换电动蝶蝶阀运转试验，在自动蝶阀瞬时快速关闭时，使得管道内的流速和压力急剧变化产生水锤现象，使管道中瞬时压力很大，造成关闭点，以远260米处管道产生纵向不规则裂纹，长度3.2米，裂宽1.8厘米，初步计算超过正常水压的3～5倍，而修复过京杭大运河过河倒虹吸管确丝毫没有波动，启动运行仍安然无恙。
本实施例所配用的膨胀氯化钙水泥砂浆（简称水下84Pz粘聚剂）配料成份。
600号硅酸盐水泥 38%（重量）
砂子 61%（重量）
铝粉 0.007%（重量）
固体氯化钙 0.993%（重量）
加适量的水搅拌成稀粥状，以喷浆泵可吸入为宜。
以下将结合附图对本发明进一步说明
图1是钢制过河管破裂修补现状及套筒修复操作示意图。
图2是钢制法兰哈夫套筒示意图。
图3是钢制法兰哈夫套筒Ⅰ-Ⅰ剖面图。
附图中：1、钢制输水管;2、补焊钢板;3、扁钢;4、角钢;5、钢制法兰哈夫套筒;6、橡皮圈;7、膨胀性水泥（俗称三合一）8、闸门;9、活接头;10、浇注管;11、溢水管;12、膨胀氯化钙水泥砂浆;13、短管头;14、螺栓孔;15、钢板加强;16、法兰连接板。
参照附图，水下钢制管爆裂快速简易修复方法;在水下管道破裂处清基;潜水焊工在钢制输水管破裂处加一补焊钢板（二），用水下空气排水电焊，在贴上钢板四周焊接好，使膨胀氯化钙水泥砂浆不渗入管道内，将钢制法兰哈夫套筒（五）吊装就位，两哈夫法兰之间在陆地用环氧树脂粘贴上橡皮板衬垫，在法兰螺栓孔内装入紧固螺丝，并均匀上紧螺栓，钢制法兰连接板（16）与哈夫套筒焊缝处加焊厚三角钢板加强（15），在法兰哈夫套筒两头小径管段与钢制输水管之间装入橡胶圈（6），填入膨胀性水泥，将管道接口密封;安装砂浆浇注管（10）溢水管（11），在浇注管和溢水管中分别装有闸板阀（8）及活接头（9），砂浆浇注管（10），及溢水管（11）分别接在短管活接头上;将配制好的膨胀氯化钙水泥浆，用喷浆泵通过浇注管注入法兰哈夫套筒（5）与钢制输水管之间，水由溢水管（11）排出，直到膨胀氯化钙水泥砂浆（12）灌满为止;砂浆灌注完毕即可关闭浇注管和溢水管控制闸板阀门（8），随即拆除浇注管（10）和溢水管（11）;管道破裂处基坑用草袋装砂填满填实，平整河床，将哈夫套筒支撑好，经2～3天膨胀氯化钙水泥砂浆养生，即可通水使用。
水下钢制管爆裂快速简易修复方法，是水下修复管道施工的一个重大创造，它不仅施工可行，修复费用低廉，而且设备比较简单，操作简便，见效快，效果好，切实可行，值得进一步广泛应用。如我们京杭大运河过河倒虹吸管爆裂修复，从设计制作，试验施工到投产仅用了20天时间，采用此法修复仅花去修复费用3000元左右，是工程造价百分之一，其经济效果上看是突出的，社会效果无法估量。这一新技术出现，将结束了过河倒虹吸管爆裂或漏水，采用围堰施工法，沉箱施工法，更换新水管法的历史。
水下钢制管爆裂快速简易修复方法，对于其它水下金属管道爆裂，也可广泛应用。如排水压力管道，石油管道、煤气管道、乙炔管道、压缩空气管道，引水管道等等。