蓋下壩水電站壩體接縫灌漿施工

李明柱，王錦江，范 永，楊讓全

（1.中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

蓋下壩水電站壩體接縫灌漿施工

李明柱1，王錦江1，范 永2，楊讓全2

（1.中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

蓋下壩水電站為混凝土雙曲拱壩，共分9個(gè)壩段，布置8條橫縫。本文主要介紹上述壩體接縫灌漿的施工方法、主要成果及在實(shí)際施工中的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

拱壩；接縫灌漿施工；蓋下壩水電站

蓋下壩水電站為混凝土雙曲拱壩工程，大壩厚高比為0.106，水庫(kù)正常蓄水位392.00m，最大壩高160.00m。共分9個(gè)壩段，壩體布置8條橫縫。壩體橫縫接縫灌漿系統(tǒng)采用拔管法形成，在混凝土溫度、齡期、縫寬等條件均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后開(kāi)始接縫灌漿施工。

1　地質(zhì)條件

長(zhǎng)灘河流域?qū)贅?gòu)造剝蝕中、低山地貌類(lèi)型，工程區(qū)出露的地層主要為三疊系石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r等碳酸鹽巖類(lèi)地層和粉砂質(zhì)泥巖、長(zhǎng)石石英砂巖等碎屑巖類(lèi)地層。地質(zhì)構(gòu)造以褶皺為主，無(wú)區(qū)域性斷裂通過(guò)。巖石溶蝕作用輕微，建筑物區(qū)域斷層少，規(guī)模也不大，兩岸壩肩無(wú)緩傾角斷層，緩傾角節(jié)理亦少見(jiàn)，巖體風(fēng)化帶和卸荷帶厚度均不大，壩基巖體透水率普遍為弱～中等透水。壩址基巖巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體完整性、均一性均較好，拱壩建基面為弱風(fēng)化巖體下部至微風(fēng)化巖體上部，卸荷帶在壩基范圍已挖除。

2　接縫灌漿施工方法及成果分析

2.1接縫灌漿施工方法

2.1.1總體施工工藝流程

接縫灌漿主要流程為：管路系統(tǒng)安裝→灌前數(shù)據(jù)搜集整理→灌前通水檢查→缺陷灌區(qū)處理→灌漿→質(zhì)量檢查。接縫灌漿工藝流程見(jiàn)圖1。

2.1.2灌漿管路制安

1）接縫灌漿灌區(qū)布置及安裝

接縫灌漿灌區(qū)布置：分區(qū)高度一般為6～13m，每個(gè)灌區(qū)由進(jìn)回漿主管、升漿管、排氣槽、排氣管及止?jié){片組成，進(jìn)回漿管采用φ38.1mm硬塑料管，排氣管采用φ25.4mm硬塑料管，升漿管采用φ19.1mm軟塑管充氣拔管形成，系統(tǒng)管路引出端采用50cm長(zhǎng)鋼管，其中外露壩外15cm，鋼管和硬質(zhì)塑料管連接牢固。

圖1　接縫灌漿施工工藝流程圖

拔管法管路系統(tǒng)安裝的方法：在先澆筑塊的模板上按1.2m的間距設(shè)置φ25.4mm半圓型鋼管，在半圓型鋼管的兩側(cè)埋設(shè)長(zhǎng)度為7～10cm，間距60cm的8號(hào)鐵絲，待混凝土拆模后，即在先澆塊混凝土縫面上形成半圓形凹槽和鐵絲露頭。安裝時(shí)，把塑料軟管嵌入半圓型凹槽內(nèi)，并用細(xì)鐵絲將塑料軟管順直綁扎固定，封閉端插入進(jìn)回漿管φ25mm支管內(nèi)或混凝土澆筑分層面騎縫出漿孔內(nèi)，然后充0.3～0.5MPa的壓力氣，膨脹到不能從φ225.4mm支管內(nèi)或混凝土澆筑分層面騎縫出漿孔內(nèi)拔出為止，并保證與進(jìn)漿管三通連接緊密。待后澆塊混凝土澆筑一定時(shí)間后，將軟管放氣拔出，形成騎縫的出漿孔，每層后澆塊混凝土拔管后，應(yīng)對(duì)升漿管路進(jìn)行通水檢查和沖洗。

頂部排氣槽采用在先澆塊模板上安裝角鋼，在先澆塊混凝土上形成排氣槽，澆筑后澆塊時(shí)安裝排氣管，并用1.0 mm厚30cm寬的鍍鋅鐵皮封閉排氣槽。

2）岸坡接觸灌漿灌區(qū)布置和管路安裝

接觸灌漿采用預(yù)埋管路系統(tǒng)，待壩體混凝土的溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行灌漿。灌區(qū)的灌漿管路系統(tǒng)由進(jìn)回漿干管、升漿管、排氣槽、排氣管及止?jié){片等組成。進(jìn)回漿干管采用1.5″硬塑料管，垂直升漿管和排氣管采用1″硬塑料管，升漿管基本間距為2.2m，個(gè)別部位調(diào)整為1.8～2.5m不等，升漿管頂部宜終止在排氣槽以下0.5～1.0m處。

3）每個(gè)灌區(qū)灌漿系統(tǒng)安裝完成后，均進(jìn)行了掛牌標(biāo)示，并采取妥善措施加以維護(hù)，防止人為損壞。

2.1.3灌漿材料

按要求，灌漿采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)硅酸鹽水泥，其水泥細(xì)度要求通過(guò)80μm方孔篩，其篩余量小于5%。

2.1.4接縫灌漿準(zhǔn)備工作

1）各種資料收集，灌漿開(kāi)始前對(duì)混凝土齡期、縫面張開(kāi)度、溫度、蓋重厚度、通水檢查情況等資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。

2）在壩后橋等有觀測(cè)條件的灌區(qū)安設(shè)百分表進(jìn)行變形觀測(cè)裝置，進(jìn)行縫面增開(kāi)度的測(cè)量，以控制灌漿過(guò)程的灌漿壓力，減少灌漿產(chǎn)生的有害變形，灌漿過(guò)程中未產(chǎn)生有害變形。在通水開(kāi)始前至接縫灌漿時(shí)埋有測(cè)縫計(jì)的部位加強(qiáng)接縫張開(kāi)度的觀測(cè)。

2.1.5接縫灌漿具備條件

1）進(jìn)行灌漿之前，灌縫兩側(cè)混凝土及灌區(qū)混凝土的溫度必須達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿溫度。

2）灌區(qū)兩側(cè)壩塊混凝土及上部壓重混凝土齡期大于90d，蓋重混凝土齡期大于28d。

3）除頂層外，接縫灌漿區(qū)上部應(yīng)有不小于6m厚混凝土壓重，其溫度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土灌漿溫度。

4）接縫的張開(kāi)度不小于0.5mm。5）灌區(qū)密封，管路和縫面暢通。6）接縫灌漿施工布置完成。7）取得監(jiān)理簽發(fā)準(zhǔn)灌證。

2.1.6灌前全面通水檢查以及預(yù)灌性壓水試驗(yàn)

1）所有接縫灌漿灌區(qū)灌漿前均進(jìn)行全面通水檢查，通水壓力為設(shè)計(jì)灌漿壓力的80%，檢查分四部進(jìn)行：

①灌漿管路通暢性檢查，主要檢查進(jìn)回漿管路的通暢性。采用壓力水通過(guò)壓力表、水表等儀器進(jìn)行灌漿管路的通暢性檢查。

②排氣管路的通暢性檢查，主要檢查排氣管路之間的互通情況。

③縫面的通暢性檢查。采用單開(kāi)通水檢查方法，即利用某一進(jìn)漿管路通水，其回漿管路封閉，壓力控制在灌漿壓力的80%左右，觀測(cè)進(jìn)漿管路進(jìn)水和排氣管路出水流量。

④灌區(qū)的密封性檢查。通水時(shí)觀測(cè)壩前、壩后及觀測(cè)廊道，分析進(jìn)出水流量情況，判斷縫面有無(wú)外漏及上下層串層現(xiàn)象。

2）灌區(qū)密封，管路和縫面暢通條件：灌區(qū)至少有一套灌漿管路暢通，其通水流量大于30L/min；兩個(gè)排氣管的單開(kāi)出水量均應(yīng)大于25L/min；縫面漏水量應(yīng)小于15L/min；發(fā)現(xiàn)外漏，進(jìn)行封堵處理。

3）預(yù)灌性壓水試驗(yàn)：各灌區(qū)灌漿前均進(jìn)行預(yù)灌性壓水檢查，壓水壓力等于灌漿壓力，記錄檢查情況；灌漿前以循環(huán)的壓力水進(jìn)行管路和縫面的沖洗，沖洗壓力以排氣管出口壓力0.2MPa控制，對(duì)縫面充水浸泡24h，然后放凈后開(kāi)始灌漿。

2.1.7通水平壓

各灌區(qū)施灌前，在灌漿縫面起壓的同時(shí)，鄰縫也進(jìn)行通水平壓，并保證通水壓力值，使相鄰接縫底部壓力差不大于0.2MPa。平壓水采用大壩供水系統(tǒng)形成的壓力水進(jìn)行，上部采用機(jī)械壓水進(jìn)行平壓。

2.1.8灌漿

1）灌區(qū)灌漿順序以及時(shí)間間歇要求

①為了避免各壩塊沿一個(gè)方向產(chǎn)生累積變形，實(shí)際施工中接縫灌漿從大壩中部向兩岸推進(jìn)。

②該工程中接縫灌漿采用逐區(qū)連續(xù)灌漿方式，從中間向壩肩進(jìn)行。前一灌區(qū)灌漿結(jié)束后8h以?xún)?nèi)，開(kāi)始后一灌區(qū)的灌漿，否則間隔3d后再進(jìn)行灌漿。

③同一壩縫的下一層灌區(qū)灌漿結(jié)束10d后，上一層灌區(qū)方可開(kāi)始灌漿。若上、下灌區(qū)均已具備灌漿條件，可采用連續(xù)灌漿方式，但上層灌區(qū)灌漿應(yīng)在下層灌區(qū)灌漿結(jié)束后4h以?xún)?nèi)進(jìn)行，否則仍應(yīng)間隔10d后再進(jìn)行灌漿。

2）灌漿壓力

①灌漿壓力用與排氣槽同一高程的排氣管管口的壓力表示，灌漿壓力為0.4MPa；若排氣管引至壩后橋、廊道等部位，則排氣管管口的灌漿壓力值通過(guò)換算確定；若排氣管堵塞，應(yīng)以回漿管管口相應(yīng)壓力控制。

②灌漿過(guò)程中，嚴(yán)格控制灌漿壓力和縫面增開(kāi)度?？p面增開(kāi)度不大于0.5mm，壩體徑向移動(dòng)不大于2mm。采用百分表結(jié)合壩體測(cè)縫計(jì)觀測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行縫面增開(kāi)度觀測(cè)。

3）漿液水灰比

①漿液水灰比采用3個(gè)比級(jí)：開(kāi)灌水灰比為2∶1的漿液，待排氣管出漿后，即改為1∶1的漿液灌注，當(dāng)排氣管出②當(dāng)縫面張開(kāi)度大于2.0mm時(shí)，管路暢通，兩個(gè)排氣管單開(kāi)出水流量均大于30L/min；開(kāi)灌水灰比為1∶1或0.5∶1的漿液。

漿水灰比接近1∶1或水灰比為1∶1漿液灌入量約等于縫面容積時(shí)，改為0.5∶1的漿液直至結(jié)束。

4）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

①灌漿結(jié)束條件：當(dāng)排氣管排漿達(dá)到或接近最濃比級(jí)漿液，且管口壓力或縫面增開(kāi)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值，注入率不大于0.4L/min時(shí)，持續(xù)20min，灌漿結(jié)束。

②灌漿結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉各管口閥門(mén)后再停機(jī)，閉漿時(shí)間不少于8h。

2.1.9接縫灌漿質(zhì)量合格條件

1）兩側(cè)壩塊混凝土和溫度達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)定值；

2）排氣管均排出漿液且有壓力；

3）密度達(dá)到1.5g/cm3以上；

4）有一個(gè)排氣管處壓力已達(dá)設(shè)計(jì)要求壓力的50%以上。

2.2接縫灌漿成果分析

經(jīng)檢測(cè)灌區(qū)兩側(cè)壩塊混凝土和溫度達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)定值，縫開(kāi)度最大值4.9mm，最小值0.5mm，滿足設(shè)計(jì)要求的大于0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)；灌漿過(guò)程中兩個(gè)排氣管均排出漿液且有壓力；設(shè)計(jì)要求的排漿密度要達(dá)到1.5g/cm以上，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果排漿密度最大值為1.82g/cm，最小值為1.73g/cm；排氣管壓力最大值0.73MPa，最小值0.31MPa，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求壓力0.4MPa的50%以上，灌漿質(zhì)量合格。

3　施工過(guò)程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1）施工過(guò)程中，在258廊道內(nèi)發(fā)現(xiàn)有灌區(qū)封閉不好，在廊道內(nèi)有外漏現(xiàn)象，分析原因主要是廊道止?jié){帶周邊混凝土振搗不密實(shí)造成的。采用了化學(xué)材料表面封閉的方法進(jìn)行了處理，處理后滿足灌區(qū)封閉的要求。為避免灌區(qū)不封閉，壩體混凝土備倉(cāng)澆筑過(guò)程中要特別注意接縫灌區(qū)周邊止?jié){帶的安裝、保護(hù)及止?jié){帶附近的混凝土振搗，務(wù)必保證接縫灌區(qū)的封閉性。防止出現(xiàn)灌區(qū)上下游出現(xiàn)漏點(diǎn)及上下層灌區(qū)的互通現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)漏點(diǎn)及互通處理難度很大，會(huì)給施工造成非常大的干擾并影響接縫灌漿的質(zhì)量。

2）因工期需要，該工程曾嘗試在夏季進(jìn)行接縫灌漿，對(duì)上、下游壩面也采取了保溫措施，對(duì)壩體混凝土采取了通機(jī)制冷水降溫的方法，但是混凝土的降溫效果不明顯，混凝土溫度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的接縫灌漿溫度要求，最終選擇在低溫季節(jié)進(jìn)行接縫灌漿，合理安排接縫灌漿時(shí)間，既節(jié)約成本又能保證質(zhì)量。

3）由于拱壩灌漿施工各種灌漿的預(yù)埋管較多，為準(zhǔn)確辨識(shí)灌漿管，施工前需制定整個(gè)工程的預(yù)埋管編號(hào)規(guī)則，施工中嚴(yán)格按照制定的編號(hào)規(guī)則對(duì)各灌漿管進(jìn)行掛牌標(biāo)示，施工過(guò)程中必須加強(qiáng)各種預(yù)埋管路標(biāo)示牌的保護(hù)，加強(qiáng)對(duì)各種預(yù)埋管路的外漏部分的保護(hù)，防止損壞、堵塞。

4　結(jié)　語(yǔ)

蓋下壩水電站施工已經(jīng)結(jié)束并投產(chǎn)發(fā)電，通過(guò)對(duì)灌漿過(guò)程及成果資料分析，接縫灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，在左岸315m高程灌漿廊道內(nèi)鉆取芯孔一個(gè)，巖芯內(nèi)發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)石充填飽滿、緊密無(wú)脫空。蓋下壩水電站高、薄拱壩接縫灌漿施工技術(shù)的成功應(yīng)用，可以為后續(xù)拱壩接縫灌漿施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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2015-07-17