[发明专利]一种衬砌及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种衬砌，还涉及一种所述衬砌的制作方法。

背景技术

抽水蓄能电站机组安装位置一般较低，而发电水头却较高，这使得抽蓄电站的输水系统要能承担较大的内水压力。在地质条件较差时，许多电站不得不在输水系统设计中采取钢筋混凝土衬砌与钢管衬砌联合使用的方式。由于钢管破坏的隐蔽性，在这类设计中保证钢管的运行稳定非常重要。

多数地埋高压钢管的破坏是由外水压力引起的失稳所致，如刘家峡1#机组引水发电隧洞、美国TaumSank(托姆索克)电站压力隧洞等。这是因为：1、钢管与混凝土衬砌洞间存在结构缝设计，高内水压力易导致钢管衬砌和混凝土衬砌变形不协调，在交界面出现拉裂，造成内水外渗；2、内水外渗、上水库渗流边界以及山体地下水形成了山体地下渗流场。而地下埋管相对于外压是一种薄壳结构，一旦高压水沿钢管衬砌和混凝土衬砌的缝隙作用于高压管道上，可能导致钢管变形压屈鼓包。

近年来，随着人们对外水压力威胁钢管安全运行现象的认识不断深入，对钢管衬砌与混凝土衬砌接缝处的连接要求越来越具体；但是，目前国内各水电设计院对此接缝的细部结构设计却十分粗放。

发明内容

为了解决现有的钢管衬砌与混凝土衬砌的连接部位容易破坏的问题，本发明提供了一种衬砌及其制作方法，该衬砌及其制作方法不但能够控制钢管衬砌和混凝土衬砌的变形协调，降低外水压力对钢管失稳的威胁，保障厂房安全运行，还具有结构简单，成本低，防渗效果显著等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种衬砌，包括依次连接的混凝土衬砌段和钢管衬砌段，钢管衬砌段内含有钢管，钢管外套设有阻水环，阻水环与钢管密封连接，混凝土衬砌段内含有结构和构造钢筋，结构和构造钢筋与阻水环连接固定。

混凝土衬砌段的轴线与钢管衬砌段的轴线重合，混凝土衬砌段的内径与钢管衬砌段的内径相同，钢管衬砌段中钢管的一端与混凝土衬砌段抵接。

阻水环与钢管固定连接，阻水环的中心线与钢管的轴线重合，阻水环的外径与阻水环的内径之差大于或等于30cm，沿钢管衬砌段的轴线方向，钢管外间隔地套设有多个阻水环。

该衬砌中含有一次性浇筑成型的共同浇筑段，共同浇筑段位于混凝土衬砌段与钢管衬砌段的连接区域，共同浇筑段的一半为混凝土衬砌段的一段，共同浇筑段的另一半为钢管衬砌段的一段，阻水环位于共同浇筑段的所述另一半内。

沿混凝土衬砌段的轴线方向，共同浇筑段的中心与钢管的所述一端的端面平齐，结构和构造钢筋包括外层结构和构造钢筋与内层结构和构造钢筋，外层结构和构造钢筋设置于内层结构和构造钢筋的外侧，内层结构和构造钢筋的端部与阻水环焊接。

外层结构和构造钢筋套设于阻水环外，外层结构和构造钢筋的端部与共同浇筑段的一端的端面平齐，共同浇筑段的所述一端位于钢管衬砌段内。

外层结构和构造钢筋含有外层结构钢筋与外层构造钢筋，内层结构和构造钢筋含有内层结构钢筋与内层构造钢筋，外层结构钢筋的外径和内层结构钢筋的外径相同，内层构造钢筋的端部与阻水环的端面焊接，外层构造钢筋的端部与共同浇筑段的所述一端的端面平齐，共同浇筑段的长度为外层结构钢筋直径的80倍～100倍。

一种上述衬砌的制作方法，包括以下步骤：

步骤1、将钢管的一端外套设阻水环，使阻水环与钢管密封连接固定；

步骤2、将结构和构造钢筋的端部与阻水环对应焊接固定；

步骤3、浇筑出混凝土衬砌段和钢管衬砌段。

在步骤3中，浇筑时，沿混凝土衬砌段的轴线方向，在钢管的所述一端的两侧一次性浇筑出共同浇筑段，共同浇筑段的中心与钢管的所述一端的端面平齐，共同浇筑段的长度为结构和构造钢筋中钢筋直径的80倍～100倍。

该衬砌的制作方法还包括：

步骤4、对共同浇筑段的施加化学灌浆，灌浆材料及灌浆方式遵循(DL/T5406-2010)《水工建筑物化学灌浆施工规范》的要求。

本发明的有益效果是：该衬砌及其制作方法不但能够控制钢管衬砌和混凝土衬砌的变形协调，降低外水压力对钢管失稳的威胁，保障厂房安全运行，还具有结构简单，成本低，防渗效果显著等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述衬砌的示意图。