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大型输水渠道改扩建关键技术及设备的研发与应用

陈勃文 黄英豪

陈勃文,黄英豪. 大型输水渠道改扩建关键技术及设备的研发与应用[J]. 水利水运工程学报,2021(4):99-106. doi:  10.12170/20200830001
引用本文: 陈勃文,黄英豪. 大型输水渠道改扩建关键技术及设备的研发与应用[J]. 水利水运工程学报,2021(4):99-106. doi:  10.12170/20200830001
(CHEN Bowen, HUANG Yinghao. Research and application of key technology and equipment for reconstruction and expansion of large water transfer canal projects[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 99-106. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200830001
Citation: (CHEN Bowen, HUANG Yinghao. Research and application of key technology and equipment for reconstruction and expansion of large water transfer canal projects[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 99-106. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200830001

大型输水渠道改扩建关键技术及设备的研发与应用

doi: 10.12170/20200830001
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51879166);国家重点研发计划资助项目(2017YFC0405100)
详细信息
    作者简介:

    陈勃文(1979—),男,山东即墨人,高级工程师,主要从事水利工程建设与运行管理。E-mail:45321939@qq.com

    通讯作者:

    黄英豪(E-mail:yhhuang@nhri.com)

Research and application of key technology and equipment for reconstruction and expansion of large water transfer canal projects

  • 摘要: 北疆长距离输水渠道改扩建工程,事关北疆地区的供水效益和工程安全。针对北疆供水工程渠道改扩建施工存在的渠基膨胀土、新老防渗膜连接、排水软管易变形、人工劳动力短缺等工程问题,研发了多功能混凝土制缝机、表面成型机等渠道一体化施工设备,极大提升了工程施工效率、确保了工程质量。通过室内试验和现场示范开发了KS热熔胶粘接和套管内旋固膜技术,保障了新老防渗膜的高效连接。研发了深埋地下软管的变形复位装置,通过该装置可以无创伤地将渠基排水体的淤堵进行快速疏通,避免了大开挖,为渠道的长期安全运行提供了支撑。本系列设备和技术在北疆供水工程中得到示范应用,对类似大型渠道工程的改扩建具有参考指导价值。
  • 图  1  多功能混凝土制缝机

    Figure  1.  Multifunctional concrete seaming machine

    图  2  多功能混凝土表面成型机

    Figure  2.  Multifunctional concrete surface molding machine

    图  3  机械化设备的工程应用

    Figure  3.  Application of mechanical equipment integration

    图  4  原材料不同温度拉伸强度、伸长率关系

    Figure  4.  Curve of tensile strength and elongation of raw materials at different temperatures

    图  5  深埋地下塑料管变形复位装置

    Figure  5.  Deformation reset device of deeply buried plastic pipe

    表  1  混凝土机械化衬砌设备的应用可行性检测

    Table  1.   Application test of mechanized concrete lining equipment

    项目厂内试验阶段工艺检测阶段一体化设备应用阶段
    原理和功
    能性检测
    设备原理论证,制作核心
    装置,基本功能测试
    制缝机、表面成型机
    功能性能现场试验
    制缝机刀头能完成立体结构缝的置缝,置入组合式置缝材料;
    表面成型机滚筒具备锁定功能
    适用性
    检测
    摊铺机、制缝机、成型机厂内
    模拟,液压装置频繁调整,设备
    整体适应性不强
    现场比对检测衬砌机导轨行
    走支撑、胶轮行走支撑与各种
    设备施工同步性效果
    衬砌机、制缝机、成型机上下部行走支撑共同渠顶渠底
    一条导轨,适应于标准断面和发生变形的断面。另衬砌机
    工作部位与行架通过铰链连接,提高衬砌机的摊铺适应能力
    设备优化
    组合配套
    成型机滚筒无抹刀;衬砌机
    桁架以胶轮作为行走支撑
    表面成型机滚筒幅宽1.1 m;
    抹刀厚度0.9 mm;衬砌机桁架
    加长上下利用导轨行走
    表面成型机滚筒幅宽1.6 m;抹刀厚度1.1 mm;混凝土衬砌机与
    纵向结构缝置缝装置进行组合,使衬砌机增加了置缝功能;
    单体设备独立电源
    原理和功
    能性检测
    基本满足要求,
    属研制开发过程
    施工混凝土200 m/d(100 m3 施工混凝土500 m/d(250 m3
      注:混凝土机械化衬砌设备包含摊铺机、制缝机、成型机。
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    表  2  试验结果汇总

    Table  2.   Summary of test results

    连接
    方式
    母材拉伸强度/
    (kN·m−1
    接头/接缝强度/
    (kN·m−1
    接头/接缝
    效应/%
    断裂
    位置
    低温弯折
    (−30 ℃)
    浸水
    试验
    渗透
    试验
    综合
    评定
    KS热熔胶7.212.3171接缝外母材断裂无裂纹完好合格性能优异
    沥青7.26.083接缝内接缝滑脱碎裂分离合格低温、浸水环境不适合
    万能胶7.212.0167接缝内接缝滑脱脱胶完好合格低温不适合
    管卷式7.20.710接缝内接缝滑脱
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    表  3  传统修复方法的操作流程和缺点

    Table  3.   Operation process and disadvantages of traditional repair methods

    工法名称操作方法缺点
    大开挖法 挖除、局部维修变形的塑料管道,再分层夯实、
    填筑,并恢复管道上方结构物
    成本高,工期长,对周边环境及建筑物有影响,
    后期不均匀沉降使塑料管产生变形、堵塞现象
    管壁内腔修复法 利用修复装置的旋进头与塑料管旋转摩擦生热使塑料管软化、旋进,使塑料管变形处撑圆,冷却后旋转机反向转动即可退回 在旋转推进过程中在塑料管道变形处易出现
    穿孔现象,导致塑料管道破损渗水、漏水
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-30
  • 网络出版日期:  2021-07-26
  • 刊出日期:  2021-08-15

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