燃气管网地下阀门井渗漏的原因及对策.docx
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燃气管网地下阀门井渗漏的原因及对策
燃气管网地下阀门井渗漏的原因及对策
杨平修
摘要：
分析了燃气管网地下阀门井渗漏的原因，并提出了相应对策
关键词：
阀门井渗漏预控措施
0.引言
咸阳市天然气输配系统自投运以来，由于阀门井的渗漏给运行管理带来困难，影响工作人员检修，设备容易腐蚀泄漏，为了确保系统安全可靠运行，公司近年来花费了一定的资金和人力进行维修，阀门井渗漏问题始终未得到彻底解决，长此下去阀门井形成的渗漏将影响井内设备和阀门井的使用寿命，严重时将使阀门井本体发生沉降，对安全运行造成威胁。
1．阀门井渗漏的原因分析
从对市区现投入运行的阀门井进行现场踏勘的情况来看，产生渗漏的部位大部分发生在阀门井壁板、顶板、积水坑、壁板与顶板的施工缝、爬梯埋设件以及防水套管处和阀门井盖处。
以上存在的问题不一定同时发生在一个阀门井内，阀门井产生渗漏的原因是多方面的，但也有其共性。
产生渗漏的主要原因有以下几个方面：
1．1设计方面
目前我公司阀门井标准图直接套用中国市政工程西南设计研究院设计的阀门井标准图，防渗漏措施为：
井壁外涂冷底子油两道，内壁粉1：
2水泥砂浆，井顶板采用1：
2水泥砂浆进行预制盖板间灌缝、抹面（20mm厚）并板端座浆；面层二布三油防水层（沥青玻璃布油毡），刚性防水套管与天然气管道间采用50毫米厚油膏和沥青油麻防水。
针对上述的阀门井防水措施及运行管理部门提出的阀门井出现渗漏现象，设计公司进行了现场踏勘，现投入运行的阀井有146个，出现不同渗漏现象的有15个，占投运阀门井总数的％，经研究分析，我公司一直沿用的中国市政工程西南设计研究院的阀门井防水措施在咸阳实施过程中不能说没有问题，为慎重起见，我们对西安、宝鸡、铜川、渭南、兴平、杨陵等市区天然气工程阀门井的做法进行了调查，同样采用中国市政工程西南设计研究院设计的阀门井防水措施，发生阀门井渗漏的情况是比较少的，根据此情况，我们又对我市阀门井渗漏现象进一步研究，发现渗漏的阀门井的主要原因：
一是阀门井所处地点地下水位较高，地下浅层承压水渗入阀井。
二是阀门井附近有排水管道及明沟，或给水阀门井的渗漏水渗入阀门井。
据此情况，我们对现行阀门井设计的防水措施进行了研究，认为严格按中国市政工程西南设计研究院设计的阀门井防水措施进行施工，用于西北地下水位较低的地区是可行的，但用于阀门井旁有排水管沟、给水阀井和渭河水系两旁各5000m处及南方地下水位较高的地区，其设计有如下不足：
1．1．1防水设防不合理
a、如井外壁涂两道冷底子油，其实质是在井外壁涂了二层沥青溶液，此类涂料由于形成涂膜较薄，沥青又未经改性，故一般不能单独做防水涂料使用，在基层涂冷底子油的作用一是封闭基层的毛细孔隙，沥青薄膜封闭基层使上面的水份渗不下去，成为防水的第一道防线，同时又能阻隔下面水渗透上来，从而减轻防水卷材的鼓泡缺陷；二是为增加防水卷材与基层的附着力，冷底子油渗透到基层中，相当于“沥青钉”钉入基层，使沥青胶和基层粘结得更好，更牢固。
三是为调和基层与防水层亲和性，因水泥砂浆的主要成份是硅酸钙，沥青的成份是沥青脂类，两者不够亲和，粘结不够牢固，涂了冷底子油后可以使沥青与基层粘结得更好。
四是为养护基层。
b、阀井顶板为预制砼板，采用1：
2水泥砂浆灌缝抹面，面层用二布三油作防水层（沥青玻璃布油毡），该防水措施设计采用刚柔结合防水处理措施，从措施的表面看是可以的，但仔细分析还存在一定的问题，一是顶板抹面采用1：
2水泥砂浆作刚性防水为其一不妥之处，二是对砂浆层的表面处理未作要求，设计面层作“二布三油”的布为沥青玻璃布油毡，而未明确粘贴防水卷材的油为何物，这是几个不妥之处。
c、阀门井底板及集水坑的防水措施及预埋件的防水处理未设计。
1．1．2防水材料选型不合理
就设计提及防水措施而言，刚性防水采用普通1：
2水泥砂浆是不适用的，外壁防水采用冷底子油是不对的，只能如上面所讲的，只可进行基层处理以便于防水卷材的施工。
采用二布三油防水层中的油应为沥青玛蹄脂，而设计未提及。
1．1．3对阀门井防水工程的施工要求，防水设计中只字未提，无论是各类防水卷材还是防水涂料，均必须与防水基层紧密粘贴和黏结，并使两者成为整体后，才能有可靠的防水屏障。
防水基层表面（即施工面）必须具备“干燥、清洁和适当的温度”这一防水措施三大先决条件具备后，方可进行柔性防水工程施工。
1．2施工方面
就其阀门井防水工程而言，防水措施设计得再完美，防水材料选择得再适当，但还必须通过施工操作与组合才能构成阀门井防水工程，并获得相应防水功能。
因此历来把施工操作与组合的完美性，视为防水工程的关键，就其现在的阀门井防水工程质量通病而言，有以下几方面：
1．2．1阀门井构筑物主体混凝土结构施工未按设计混凝土标号进行调配，混凝土标号偏低或混凝土搅拌不均匀，浇筑混凝土时振动捣实不彻底，这就造成阀门井的主体结构自防水性能未能充分发挥，主体结构强度、密实度不够，在施工缝、蜂窝麻面、埋设件等处形成渗漏。
1．2．2阀门井主体结构外的砂浆防水层施工时，未按要求进行主体结构外壁清洁与湿润，防水层砂浆配合比不符合要求且砂浆搅拌不均匀，操作时未能按要求相互交替抹压，且抹压不均匀，使砂浆抹面未形成一个整体防水层，各层间留有残留毛细孔道，从而降低了砂浆防水层的抗渗能力。
1．2．3柔性防水使用的冷底子油进行基层处理时未按要求组份进行调配，基层处理不彻底，未处理干燥、干净就涂刷；涂刷时未注意天气变化，在雨、雾、露的天气施工，涂层不均，有漏涂、露底麻点现象，且未干燥后就进行第二层涂刷，基层的毛细孔隙未得到彻底封闭，阀门井的第一道防水防线名存实亡。
1．2．4卷材防水施工时，基层未按要求处理就进行卷材粘贴施工，粘贴料与基层间及卷材间涂刷不均匀，造成卷材黏结不牢固，形成空鼓、鼓泡现象，使得防水卷材未能形成一个有机整体，大大降低了防水卷材应有的功能，且为阀井渗漏提供了另一诱因。
1．2．5阀门井刚性防水套管未按设计要求进行防水措施施工，且进行的不彻底，有密封不到的部位或密封不实，造成地下水从套管密封处直接进入阀门井。
造成阀门井渗漏原因除设计、施工方面的原因外，防水材料的采购、投入使用后管理维护等诸多方面的不慎因素，都会造成阀门井防水工程渗漏。
2．解决阀门井渗漏的对策
阀门井防水工程出现渗漏水现象，直接影响阀门井结构及阀井内设备的使用寿命，因此，对待建的阀门井防水工程和已建阀门井防水工程的修补渗漏，根据不同的情况要采取不同的方法。
2．1已建阀门井修补渗漏对策
对于已建阀井的渗漏情况在修补渗漏时，必须弄清渗漏水的来源，是地下浅层承压水呢，是阀门井周围排水管渠、给水阀门井渗漏水呢还是地表雨水渗入呢根据水来源的不同，在修补阀门井本体渗漏之前，首先解决水源截流问题，创造渗漏修补的操作条件。
检查渗漏水现象的准确位置，查清原因，分析漏水情况（是孔洞还是裂缝漏水）和水压大小，以便针对不同情况采取不同的方法。
修补一般采用的方法有：
促凝灰浆补漏、压力注浆补漏和卷材贴面法补漏。
2．1．1促凝灰浆补漏法：
该法主要解决阀门井内孔洞漏水和大面积渗漏水的补漏。
促凝灰浆是用促凝剂掺入水泥砂浆（或混凝土）中配成。
促凝灰浆根据每次用量，随用随拌，其凝固时间与气温、水泥标号、促凝剂浓度及用量有关，使用前进行试配，常用的有以下几种：
（1）促凝水泥浆在水灰比～的水泥浆中，掺入水泥重量的1%的促凝剂拌合均匀而成。
（2）快凝水泥胶浆（简称胶泥）用水泥和促凝剂直接拌合而成。
根据使用条件的不同，水泥与促凝剂之配合比为1：
～或1：
～。
这种胶浆凝固较快，在水中也可凝固。
（3）快凝水泥砂浆水泥与砂子之比为1：
1，干拌砂子灰后，用促凝剂与水之比为1：
1的混合剂调制而成，水灰比为～。
配制而成的水泥砂浆是一种具有促凝作用的快速堵漏材料，不宜作为防水砂浆拌合。
表1硅酸钢类促凝剂原材料组成和配比表（质量比）
材料名称
硅酸钠
（水玻璃）
Na2SiO3
硫酸铝钾
（明矾）
KAl（SO4）2
硫酸铜①
（胆矾、蓝矾）
硫酸亚铁（绿矾）
重铬酸钾
（红矾钾）
硫酸铬钾
（铬钾矾、紫矾）
KCr（SO4）
水
H2O
五矾防水剂
400
1
1
1
1
1
60
四矾防水剂
720
5
5
1
1
－
400
四矾防水剂
360
1
－
200
四矾防水剂
400
－
60
二矾防水剂
400
1
1
－
－
－
60
四矾防水剂
400
1
1
1
1
1
60
三矾防水剂
400
－
－
60
二矾防水剂
400
－
1
－
1
－
60
二矾防水剂
442
－
－
1
－
221
颜色
无色
白色
水蓝色
蓝绿色
橙红色
深紫红色
无色
①硫酸铜、重铬酸钾均用三级化学试剂，水玻璃比重为。
促凝灰浆补漏的一般原则是逐步把大漏变小漏，片漏变孔漏，线漏变点漏，把大面积漏水缩为小面积漏水，使漏水集于一点或数点，最后把点漏堵塞。
阀门井漏水情况多发生于爬梯、施工缝处。
爬梯和施工缝处漏水，其水量较大，可采用直接堵塞法：
以漏点为中心，剔成直径10～30mm，深20～50mm的圆孔，并冲洗干净，随后用水泥胶浆捻成与圆孔直径接近的锥形小团，待其将凝固之际，迅速堵塞于孔内，并向孔壁四周挤压，经半分钟，检查无渗漏后，表面抹防水面层。
阀门井壁裂缝漏水视其渗漏情况，可采用直接堵塞法和下线堵塞法。
当水压较小的慢渗、快渗、急渗或急流水时，采用直接堵塞法：
先沿裂缝剔成八字形边坡沟槽，深约30mm，宽约15mm，洗刷干净后，将水泥胶浆搓成条形，待胶泥将要凝固时，迅速塞入沟槽中挤压后塞实，检查无渗漏后，用素灰把沟槽抹平扫毛，凝固后随其它部位一起做防水层。
当水压较大的慢渗成快渗的裂缝漏水时，采用下线堵塞法：
先沿裂缝剔成沟槽，在沟槽底部放置一根小绳，绳长15～20mm，绳径视漏水量而定，裂缝较长时可分段堵塞，每段留2mm空隙。
把将凝固的胶浆压在放绳的沟槽内并迅速压实，抽出小绳，再压实一次，使漏水顺绳孔流出，最后堵塞绳孔。
在2mm孔隙处，插入有胶浆的钉子，待胶浆快要凝固时，用力将胶浆向空隙四周压实，并拔出钉子，使水顺钉眼流出，再用孔洞直接堵塞法将钉眼堵塞。
2．1．2压力注浆法补漏
对于阀门井周围地下水位较高和有明渠流，或其它水源渗入阀门井，造成阀门井地基沉降和阀门井底板、积水坑向上涌水，且阀门井漏水又难以采用直接堵塞法进行时，采用压力注浆补漏。
压力注浆补漏常采用的有水玻璃水泥浆注浆、环氧树脂注浆、丙凝注浆和氰凝注浆，尤其以氰凝注浆更适应于阀门井底板补漏和阀门井基础地基的加固。
氰凝即油溶性聚氨脂灌浆材料，其止水机理是利用异氰酸基的高度活性与多元醇中的羟基发生伴随较多的重键加成聚合，生成端NCO基预聚体，在施工前加入有机锡和三乙胺作为催化剂来调节胶凝时间，注入渗漏水通道后与水交联反应成多元网状结构凝胶体，从而堵塞渗漏通道，达到止水的目的。
合成预聚体已有成品生产，其品种有：
TT-1，TT-2，TP-1C，TP-2，TM-1等。
非水溶性聚氨酯浆液（氰凝）的用料配合比见表2。
其配制方法采用二步法，见表3。
配制时先测定各组分相对密度，将浆液的质量比换算成体积比。
表3中发泡灵和吐温-80可以只加一种，催化剂必须在临界灌浆时加入并搅拌均匀，催化剂用量要根据现场温度、地下水酸碱度和所需扩散范围决定。
一般在现场取水样作发泡试验，计算浆液遇水后到开始发泡的时间（即诱导期），这段时间即为有效灌浆时间，可视此时间是否符合灌浆过程的需要来调整催化剂的用量。
按表3配合比制得的二步法聚氨酯浆液的技术性能指标见表4。
非水溶性聚氨酯浆液的基本性能见表5。
表2氰凝浆液的用料配合比
材料名称
规格
作用
配合比（质量比）
加料顺序
1
2
预聚体
硅油
吐温-80
邻苯二甲酸二丁酯丙酮
二甲苯
三乙胺
有机锡
201~50号80号
工业用
工业用
工业用
试剂
主剂
表面活性剂
乳化剂
增塑剂
溶剂
溶剂
催化剂
催化剂
100
1
1
10
5~20
~3
100
3
1~5
1~5
~1
~
1
2
3
4
5
6
7
8
①如预聚体混合作用时，可按TT-1为90、TP-1为10采用。
②丙酮加入量视裂缝大小而定，用量多，可灌性即可提高，但胶浆强度降低。
③三乙胺加入量视需胶凝时间而定。
用量多，胶凝时间即可缩短。
④有机锡常用二月桂酸二丁基锡。
如无三乙胺时，可用二甲基醇代替。
⑤如浆液凝固太快，可加入少量的对甲苯磺酰氯作为缓凝剂，以使缓凝。
表3二步法聚氨酯浆液配合比示例（质量比）
组分
名称
配合比
主剂
表面活性剂
乳化剂
催化剂
预聚体
50%发泡灵丙酮液
50%吐温丙酮液
50%三乙胺二丁酯液
100
1
1
~
表4二步法聚氨酯浆液的技术性能
项目
性能
外观
黄褐色透明液体
密度
黏度/
（--NCO/--OH）值
胶凝时间/min
25
固砂压缩强度/（N/mm2）（龄期3d）
空气中养护
水中养护
黏结强度/（N/mm2）（龄期3d）
空气中养护
干粘
湿粘
水中养护
--
表5非水溶性聚氨酯浆液基本性能
项目
技术指标
外观
相对密度
黏度/
聚合时间
固结砂的体积膨胀比
固结砂的压缩强度/（N/mm2）
固结砂的拉伸强度/（N/mm2）
与混凝土黏结强度/（N/mm2）
抗渗压力/（N/mm2）
黄棕色至褐色
~
~
几秒~几十分钟
6~9
~
~
~
>
氰凝-水泥浆液是采用氰凝浆液加上一定量的水泥配制而成的，它既具有氰凝浆液的一系列优点，又提高了浆液胶凝体的强度，其用料配合比见表6。
表6氰凝-水泥浆液的用料配合比
配方（质量比）
材料
TC-1
TC-2
TC-1
TC-2
预聚体
TT-1
100
100
80
80
TP-1
0
0
20
20
增塑剂
稀释剂
乳化剂
水泥
10
10
1
50
10
10
1
80
10
10
1
50
10
10
1
80
①水泥为425号普通硅酸盐水泥
注浆时，先将配制好的浆液倒入罐内，旋紧罐口，将接头接在浆嘴上，开动空压机，使压力达到2～5Kg/cm2时打开阀门，压缩空气即将浆液压入渗漏缝或加固地基层，5分钟后，待浆液从邻近注浆嘴冒出后，即可将第一个注浆孔封闭，然后依次灌注，直到全部灌完。
注浆孔应选择在漏水最严重及裂缝交叉处或在阀门井四周均布，注浆嘴间距为50～100cm，混凝土裂缝表面应涂刷两遍预聚体作封闭层，注浆嘴（埋管）用水玻璃拌制1：
2水泥砂浆进行稳固和封闭。
灌浆控制压力一般应大于地下水压力～cm2。
2．1．3卷材贴面法补漏
对于阀门井内壁渗水严重，且采取相应措施未能彻底解决的，要查明原因，切断水源，进行阀门井壁四周开挖，清洁原有冷底子油涂层，对鼓泡、裂缝处涂层铲除，重新涂冷底子油二遍，待冷底子油干燥后，可在冷底子油基层外作二布三油防水层贴面，要求粘实封严，不得有张口或翘边，底边与原基础垫层用防水砂浆封口，砂浆保护层应平整、饱满和密实。
2．1．4已建阀井防水渗漏处理具体措施
针对已建阀井常出现的问题，结合上述三种修补方法，对不同的情况、不同的部位、采取不同的方法：
（1）视渗漏水大小采取促凝灰浆补漏或氰凝注浆补漏。
无渗漏水现象后，内壁、底板、积水坑用1：
2防水砂浆抹面（20mm厚）。
（2）检查井外壁及顶板上防水卷材，对起泡、裂缝的冷底子油涂层和防水卷材进行清理后，重涂冷底子油二度作防水基层处理；柔性防水采用二布三油防水层（防水卷材为35号玻纤沥青油毡，GB/T14686-93），粘贴剂采用沥青玛蹄脂。
（3）对刚性防水套管漏水部分原密封料进行清理或压实，再以沥青油麻分层压实密封，留20mm填沥青玛蹄脂与套管口齐平。
（4）对渗漏水源进行封闭或改道处理，将阀门井四周淤泥全部挖出各600毫米宽，挖至原土层，用3：
7灰土分层回填夯实至自然地平，回填时应先将井盖盖好。
待建阀门井防渗漏预控措施
根据已建阀井出现的渗漏现象，待建阀井的防水工程设计要以“防排结合，以防为主；刚柔结合，以柔适变；多道设防，复合防水”的系统设计思想。
建于渭河水系两边5000米，地下水位较高和阀井周边有排水明渠及其它水源渗入地点，在进行阀门井施工时，首先必须解决水源截流和阀门井施工地点的滲水问题，以保证阀门井地点无滲水现象，主要有三种类型：
①从围堰结构或附加防水层着手，采用种种办法，千方百计不使地下水进入阀门井工程内边，拒水于工程之外，这称为水密型防水。
②从流水、泄水着手，将地下水有意识地导入工程外边的排水系统之中，使之不施虐于阀门井结构本身，保证阀门井的正常施工，这称之为泄水型或引流自排型。
③将上述两类结合在一起，在同一工程中既有泄水型的一面，又有水密型的一面，称之为复合型防水。
上述三类只能解决外来地表水源影响阀门井施工问题。
对于地下水位较高的浅层承压水地区，阀门井施工时，采用井点降水、基坑排水法降低阀门井施工点水位，以保证阀门井施工面的正常施工。
待建阀井的防水作法采用结构自防水（刚性防水）和隔水法两种结合型，即防水工程的刚柔结合作法。
结构自防水法是利用结构本身的密实性、憎水性以及刚度，提高结构本身的抗渗性能，其防水材料主要有防水混凝土、防水砂浆等。
隔水法是利用不透水材料或弱透水材料，将地下水（包括无压水、承压水、毛细管水、潜水）与结构隔开，起到防水防潮作用。
隔水法的作法采用外防水，其采用的主要材料有防水卷材、防水涂料。
待建阀门井防水具体措施：
①阀门井预制顶板KB、B、底板、积水坑和壁板均采用C20防水混凝土形成阀门井自防水。
②KB、B用1：
2防水砂浆灌缝，板端座浆，用素浆作防水砂浆与混凝土顶板、壁板内外黏结层抹面（2mm），用1：
2防水砂浆抹面（20mm厚）。
③待刚性防水层凝固干燥后，涂冷底子油两道作防水基层处理。
柔性防水采用二布三油防水层（防水卷材为35号玻纤胎沥青油毡，GB/T14686—93），粘贴剂采用沥青玛蹄脂。
④刚性防水套管与天然气管道间采用50mm厚油膏和沥青麻丝分层压实密封，留20mm填沥青玛蹄脂与套管口齐平。
3．结束语
天然气阀门井防水工程质量的好坏关系到阀门井本身的使用寿命，更主要的是关系到天然气输配系统能否安全可靠运行。
阀门井防水工程质量必须采取“综合治理”的原则，从防水材料选择、防水工程设计、施工、管理各个环节抓起，无论那个环节不到位，都将影响阀门井防水工程质量。
对于新建阀门井防水工程，材料是基础，设计是前提，施工是关键，管理维修是保证。
对于投运阀门井的防水工程，管理是基础，引流排水，解决阀门井周边水源是前提，补漏材料、工艺选择是关键，渗漏维修质量是保证。
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