溪洛渡泄洪深孔鋼襯接觸灌漿施工技術(shù)

王 森，王海東

（中國水利水電第八工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局，湖南 長沙 410017）

概況

溪洛渡水電站擋水建筑物采用混凝土拋物線雙曲拱壩，壩頂高程610.00m，建基面最低高程為324.50m，最大壩高285.50m，壩頂拱冠厚度14.00m，壩低拱冠厚度60.00m，最大中心角95.58o，頂拱中心線弧長681.51m，厚高比為0.216，弧高比為2.451。大壩壩身分布有8個泄洪深孔，流道寬5.2m，長約50m，過流面鋼襯斷面為柱形結(jié)構(gòu)，采用不銹鋼復(fù)合鋼板，厚度24mm，鋼襯肋板采用Q345C，厚度20mm，寬度0.2m，橫向加勁肋間距0.5m，縱向加勁肋間距1.75m左右。

1 接觸灌漿施工方式

鋼襯底板以下混凝土澆筑后形成的局部脫空采取接觸灌漿進(jìn)行處理，鋼襯接觸灌漿采用“預(yù)埋拔管灌漿槽+補(bǔ)鉆孔灌漿”相結(jié)合灌漿方法：

1.1 預(yù)埋拔管灌漿槽灌漿方式

是在鋼襯制作時預(yù)先布置灌漿槽，鋼襯安裝時設(shè)置拔管，混凝土澆筑完成后進(jìn)行拔管形成灌漿槽后利用灌漿槽進(jìn)行接觸灌漿方式。

1.2 補(bǔ)鉆孔灌漿方式

是在灌漿槽接觸灌漿后，經(jīng)檢查由于接觸灌漿槽覆蓋范圍有限造成部分空腔，需要灌漿部位采用鉆孔接觸灌漿方式。

2 預(yù)埋拔管灌漿槽灌漿施工

2.1 接觸灌漿系統(tǒng)布置

2.1.1 串漿孔設(shè)置

為便于漿液在肋板間流動，鋼襯底板及加勁肋形成的每個封閉區(qū)域設(shè)8個串漿孔，每邊2個；鋼襯進(jìn)口處前三排橫肋及出口最后一排橫肋上下游方向不設(shè)串漿孔，左右岸方向兩邊各2個孔。

2.1.2 灌漿系統(tǒng)安裝

鋼襯底板接觸灌漿系統(tǒng)由灌漿槽、灌漿支管、灌漿并聯(lián)管和灌漿引管組成。

灌漿槽由“外翻邊C型鋼+塑料拔管”形成。外翻邊C型鋼采用定制加工，規(guī)格為30×20×10×2mm，鋼襯加工時安裝在鋼襯底板上，從左到右穿過串漿孔緊貼鋼襯底板采取點焊固定，點焊間距1～1.5m，外翻邊C型鋼安裝間距1.0m。拔管根據(jù)灌漿槽長度、混凝土澆筑分層高度，埋設(shè)高度等尺寸計算，長度4.8～6.5m，一個灌漿槽各端安裝一根拔管，中間位置不得留置空間。安裝方式見圖1。拔管直徑為Ф25mm。拔管在車間加工成型，試驗不漏氣后運至現(xiàn)場安裝。

鋼襯底板以下部分采用自密實混凝土澆筑，為最大限度的填滿鋼襯底部，澆筑分層高度要略高于鋼襯底板高度。安裝拔管前，C型鋼內(nèi)穿入兩根鋼絲，用于將兩根拔管分別從兩端拖至中間位置。為便于拔管順利拔出，在鋼襯兩側(cè)用φ40mm彎管與C型鋼連接將塑料拔管引出混凝土面，高于混凝土面0.3m。

單個鋼襯底板上下游方向長約50m，灌漿槽數(shù)量達(dá)50個，灌漿槽通過兩側(cè)彎管與主管連接，主管引至大壩下游面，后期通過主管對鋼襯底部進(jìn)行接觸灌漿。為提高接觸灌漿效果，從上游往下游設(shè)置3個灌區(qū)，每個灌區(qū)兩側(cè)各安裝一套進(jìn)回漿循環(huán)主管。

圖1 灌漿槽安裝方式示意圖

2.2 接觸灌漿灌前準(zhǔn)備

鋼襯接觸灌漿要求在鋼襯底板部位混凝土二期冷卻結(jié)束后，且宜在低溫時段進(jìn)行。在接觸灌漿達(dá)到設(shè)計要求條件前7d左右進(jìn)行灌漿系統(tǒng)檢查；檢查內(nèi)容包括：管路通暢情況、鋼襯脫空情況等。

管路通暢情況采取通風(fēng)進(jìn)行檢查，通風(fēng)時對所有灌漿管逐根進(jìn)行檢查，通風(fēng)壓力不大于0.05MPa，記錄其他灌漿管返水返風(fēng)情況，將串通情況標(biāo)記清楚。

鋼襯脫空情況采取錘擊法進(jìn)行檢查，用油漆做好現(xiàn)場標(biāo)記并繪制脫空范圍圖。根據(jù)以上檢查結(jié)果制定詳細(xì)的灌漿工藝措施，準(zhǔn)備灌漿。

2.3 接觸灌漿施工

2.3.1 灌漿材料

采用采用0.45:1水灰比的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥漿液進(jìn)行灌漿；對于檢查脫空小于0.5mm的區(qū)域，采用磨細(xì)水泥漿液灌漿磨細(xì)水泥漿液由0.5:1水灰比P.O 42.5普通硅酸鹽水泥漿液經(jīng)3次濕磨制成。為增加漿液流動性和可灌性，在漿液中添加0.7%X404高效減水劑。

2.3.2 灌漿順序

按照自低向高順序灌漿，根據(jù)鋼襯底板挑流形狀，1#、8#泄洪深孔按照自下游往上游，2#～7#泄洪深孔按照自上游往下游順序分區(qū)進(jìn)行灌漿。

從灌漿管進(jìn)漿，排氣管排氣及排漿或者是自灌漿管一端進(jìn)漿，另一端排氣和漿，當(dāng)排漿濃度達(dá)到進(jìn)漿濃度后改濃一級水灰比灌注，直至排漿濃度排除最濃一級漿液后閉漿，灌漿不吸漿5min結(jié)束灌漿。

2.3.3 灌漿壓力控制

鋼襯底板下灌漿壓力控制在0.1MPa。當(dāng)進(jìn)漿管管口與灌區(qū)底部高差較大時，灌漿壓力根據(jù)漿液的自重壓力適當(dāng)調(diào)整。灌漿壓力由小到大，逐步升至設(shè)計壓力；當(dāng)采用上述換算壓力灌漿流量小于30L/min，可在鋼襯變形允許范圍內(nèi)，適當(dāng)提高進(jìn)漿壓力。

灌漿過程緩慢升壓，并檢測鋼襯抬動變形，發(fā)現(xiàn)抬動變形立即降壓直至停止灌漿。

2.3.4 灌漿過程控制

灌漿時管口和抬動觀測裝置位置分別安排專人操作，在管口位置通過調(diào)節(jié)管口球閥控制灌漿壓力和進(jìn)漿流量；開灌后抬動觀測人員實時觀測抬動變化，并將抬動變形數(shù)據(jù)實時通知管口操作人員。

灌漿時緩慢升壓，當(dāng)鋼襯底板出現(xiàn)抬動變形時，適當(dāng)調(diào)整壓力；當(dāng)抬動值接近0.1mm時，降低灌漿壓力和注入率；當(dāng)抬動值接近0.15mm時，停止灌漿。

灌漿過程中用錘敲擊震動鋼襯，以利于吸漿、排出空氣，錘擊直至回聲沉悶為止。

2.3.5 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

返漿管排出濃漿后，反復(fù)打開和關(guān)閉管口放漿一段時間，持續(xù)2～3min，以利充分排出空氣。灌漿管閉漿后，在規(guī)定壓力下停止吸漿，延續(xù)灌注5min結(jié)束灌漿。

在規(guī)定壓力下，鋼襯變形超過0.1mm時，停止灌漿，10min內(nèi)鋼襯變形不恢復(fù)，則結(jié)束灌漿。

2.3.6 特殊情況處理

為防止鋼襯“鼓包”變形，嚴(yán)格控制灌漿壓力，限制注入率，保持緩慢、均勻灌漿。

深孔鋼襯底板接觸灌漿過程中，孔身段鋼襯底板上下游末端與混凝土結(jié)合面可能產(chǎn)生漿液外漏。灌漿前，將這些部位清理干凈，并在周邊設(shè)置安全護(hù)欄，灌漿過程中派專人對這些部位巡查，發(fā)現(xiàn)外漏及時用堵漏王進(jìn)行表面封堵。

2.4 灌漿效果分析

鋼襯接觸灌漿前，錘擊檢查反映鋼襯底板以下總脫空面積比例超過60%，脫空厚度約1cm。預(yù)埋灌漿系統(tǒng)灌漿后，采取錘擊法和聲波檢測法檢查鋼襯底部混凝土與鋼板之間的脫空面積和脫空厚度，并繪制詳細(xì)的脫空范圍圖。根據(jù)8個深孔鋼襯檢查結(jié)果統(tǒng)計，總脫空面積比例減小到10%以下，較灌漿之前得到明顯減小，絕大部分脫空面積在0.5m2以下，最大脫空面積不超過1.5m2，脫空處多為鋼板加強(qiáng)肋附近，脫空厚度在0～3.0mm。

《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2012）中規(guī)定：面積大于0.5m2的脫空區(qū)宜進(jìn)行灌漿。經(jīng)過預(yù)埋灌漿系統(tǒng)灌漿后，鋼襯底部混凝土與鋼板面積超過0.5m2的脫空區(qū)域數(shù)量一般不超過5個，后期采取鉆孔灌漿處理。

3 鉆孔灌漿施工

經(jīng)過預(yù)埋系統(tǒng)灌漿后，鋼襯底部混凝土與鋼板之間脫空面積大于0.5m2的區(qū)域采取鉆孔灌漿處理。根據(jù)脫空范圍圖繪制鉆孔布置圖，每一個獨立的脫空區(qū)布孔不少于2個，最低處和最高處均應(yīng)布孔。

灌漿前應(yīng)用風(fēng)檢查縫隙串通情況，吹出空隙內(nèi)的污物和積水。風(fēng)壓小于灌漿壓力。灌漿壓力必須以控制鋼襯變形不超過設(shè)計規(guī)定值為準(zhǔn)，壓力為0.1MPa。鋼襯接觸灌漿漿液水灰比采用0.8:1、0.6:1兩個比級，盡量多灌注較濃級漿液。灌漿自低處孔開始，并在灌漿過程中敲擊震動鋼襯，待各高處孔分別排出濃漿后，依次將其孔口閥門關(guān)閉。同時應(yīng)記錄各孔排出的漿量和濃度。

在規(guī)定壓力下，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注5min，即可結(jié)束。

本工程鋼襯接觸灌漿經(jīng)過一輪補(bǔ)鉆孔灌漿，灌漿結(jié)束7d后采取錘擊法和聲波檢測法進(jìn)行檢查，脫空范圍均小于0.5m2，脫空厚度均小于5mm，滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

溪洛渡水電站拱壩泄洪深孔鋼襯采用復(fù)合鋼板制作，不宜在管壁上開設(shè)灌漿孔進(jìn)行接觸灌漿，本工程中創(chuàng)新采用預(yù)埋“拔管灌漿槽”方式進(jìn)行接觸灌漿，首次接觸灌漿能夠大大減少鋼板與混凝土之間的脫空面積，減小脫空厚度，減少后期灌漿補(bǔ)鉆孔數(shù)量；經(jīng)過預(yù)埋系統(tǒng)灌漿后，二次補(bǔ)鉆孔處理僅需對局部脫空面積和厚度較大的區(qū)域進(jìn)行處理，補(bǔ)鉆孔數(shù)量少，有效降低了對鋼襯復(fù)合鋼板的損傷，且經(jīng)過一次補(bǔ)鉆孔灌漿處理即可達(dá)到設(shè)計要求。

該工程采用的預(yù)埋拔管灌漿槽、預(yù)埋接觸灌漿管、錘擊法和聲波檢測法同步檢查方法等施工新技術(shù)，大大降低了施工難度，確保了施工質(zhì)量，可作為同類工程設(shè)計和施工參考。