黃河李家峽水電站接縫灌漿施工技術(shù)

【摘要】李家峽電站擋水建筑物由三心圓雙曲薄拱壩及左岸重力墩組成。其中壩頂高程2185m，最大壩高155m，壩頂寬8m，壩底寬45m，厚高比0.29，壩頂弧長438.4m。左岸重力墩長56.98m，高約28.5m。

整個(gè)大壩由24個(gè)壩段組成，23條橫峰，不設(shè)縱縫。電站接縫灌漿共289個(gè)灌區(qū)，灌漿面積總計(jì)5.97萬平方米，于1998年開始施工，1999年5月全部施工完畢。

1.概述

李家峽電站擋水建筑物由三心圓雙曲薄拱壩及左岸重力墩組成。其中壩頂高程2185m，最大壩高155m，壩頂寬8m，壩底寬45m，厚高比0.29，壩頂弧長438.4m。左岸重力墩長56.98m，高約28.5m。整個(gè)大壩由24個(gè)壩段組成，23條橫峰，不設(shè)縱縫。電站接縫灌漿共289個(gè)灌區(qū)，灌漿面積總計(jì)5.97萬平方米，于1998年開始施工，1999年5月全部施工完畢。

2.施工工藝

單區(qū)施工工藝流程如下圖所示：

3.施工準(zhǔn)備

李家峽水電站大壩接縫灌漿施工前準(zhǔn)備工作除了灌區(qū)溫度、縫面張開度、灌區(qū)齡期及蓋重、灌區(qū)壓水檢查等，還須做好下列工作。

3.1進(jìn)漿管的選擇

李家峽接縫灌漿管路分主進(jìn)漿管、主回漿管、備進(jìn)漿管、備回漿管及兩根及以上排氣管組成。上述管路當(dāng)有一套灌漿管路完全暢通，且單通流量均大于25L/min時(shí)，選用主進(jìn)和主回或備進(jìn)和備回中所暢通的一組作為進(jìn)漿管進(jìn)行灌漿，其它管作為回漿管和排氣管。當(dāng)灌漿管路均暢通，但單通流量相差較大時(shí)，為保證漿液的注入率，選擇單通流量最大的一個(gè)灌漿管頭作為進(jìn)漿管，同時(shí)再考慮漿液在縫面中均衡上升的原則按照以上兩種情況進(jìn)行進(jìn)漿管路的選擇。

3.2開灌和結(jié)束漿比的選擇

開灌漿比的選擇在水灰比為3：1和1：1之間進(jìn)行，結(jié)束漿比在0.6：1和0.5：1之間進(jìn)行。主要有以下幾種情況：

㈠普通灌區(qū)：具備灌漿條件的所有灌區(qū)均采用3：1的漿液開灌。中途經(jīng)過1：1的漿液，最后以0.6：1的漿液結(jié)束灌漿。

㈡當(dāng)灌區(qū)縫面張開度較大，且排氣單通出水流量均大于30L/Min時(shí)采用1：1的水泥漿進(jìn)行開灌，中途經(jīng)過0.6：1的漿液，最后以0.5：1的漿液結(jié)束灌漿。

㈢對(duì)于灌漿管暢通性良好，縫面張開度較大而排氣管暢通性不好的灌區(qū)，為了避免濃漿對(duì)稀漿的置換率不高而影響灌漿質(zhì)量，采用1：1的漿液直接進(jìn)行灌注，最后以0.6：1的漿液結(jié)束灌漿。

3.3并灌灌區(qū)的選擇

㈠當(dāng)兩區(qū)相串，且兩區(qū)都具備灌漿條件時(shí)，為了保證下部灌區(qū)頂部的灌液濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，均可采用兩區(qū)并灌的方式進(jìn)行灌漿。

㈡當(dāng)兩區(qū)相串，且上區(qū)不具備灌漿條件時(shí)，如工期要求不緊時(shí)，則等兩區(qū)同時(shí)具備灌漿條件時(shí)再行灌漿。

㈢當(dāng)兩區(qū)相串，且上區(qū)不具備灌漿條件，而下區(qū)因工程形象的要求必須進(jìn)行灌漿時(shí)，為爭使下部灌漿區(qū)頂部的漿比達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而上部灌區(qū)的管路又不被串漿所凝死，可對(duì)下區(qū)進(jìn)行灌漿而對(duì)上區(qū)的灌漿管路間歇通循環(huán)水。

㈣并灌時(shí)，上下兩區(qū)爭取使?jié){液的同步變換，并注意控制灌漿壓力和縫面增開度觀測，一般情況兩區(qū)并灌時(shí)的灌漿壓力應(yīng)低于單區(qū)灌漿時(shí)的壓力，以免由于上下兩區(qū)側(cè)的砼同時(shí)受壓而產(chǎn)生灌區(qū)頂部縫面增開度超過0.4mm的現(xiàn)象。

4.灌漿水泥的選擇

李家峽電站接縫灌漿一般灌區(qū)大都采用永登產(chǎn)的525#普通硅酸鹽水泥，其細(xì)度要求為通過80um方孔篩的篩余量不大于5%。對(duì)于壩體接縫張開度小于0.5mm的灌區(qū)，則采用了由永登廠生產(chǎn)的干磨細(xì)水泥，其細(xì)度要求為通過71um方孔篩的篩余量不大于2%，在李家峽電站中只有2#—甲—14、15，11#—甲—1、2，12#—甲—1、2這幾個(gè)灌區(qū)由于縫面張開度或單通流量較小而采用了磨細(xì)水泥進(jìn)行了灌注。

4.1灌漿壓力的確定

為了使灌漿施工方便，灌漿與排氣管路均引至壩后橋和廊道的一定部位。因此，灌漿管與排氣管的管口高程一般均不同于灌區(qū)的底部和頂部高程，而灌漿過程中的壓力只能以管口表壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使灌區(qū)頂部灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的0.2～0.25Mpa。

5.缺陷灌區(qū)的處理

對(duì)管路堵塞和灌區(qū)封閉性不良的灌區(qū)必須在灌漿前進(jìn)行處理。灌漿管路中無一套管路完全暢通時(shí)，必須對(duì)灌漿管路進(jìn)行處理，灌區(qū)處理一般為鉆穿過縫面的孔作為灌漿孔或排氣孔。排氣孔過縫位置在距灌區(qū)頂部0.5～1.0米的范圍，灌漿孔過縫位置在距灌區(qū)底部0.5～1.0米的范圍，為保證各孔漿液擴(kuò)散范圍能連續(xù)或搭接，鉆孔孔距一般不大于4米。

對(duì)于灌區(qū)止?jié){體失效，封閉性不好的灌區(qū)，當(dāng)集中滲漏量大于10L/min時(shí)，在灌漿前必須對(duì)滲漏水點(diǎn)進(jìn)行嵌縫或塞堵處理。

6.灌漿機(jī)械

灌漿設(shè)備采用SGB6-10型灌漿泵、ZJ-400高速制漿機(jī)、JJS-2B攪拌槽、GSM濕磨機(jī)。

7.灌漿施工

經(jīng)檢查灌區(qū)滿足灌漿條件，且準(zhǔn)備工作完備時(shí)簽發(fā)準(zhǔn)灌證進(jìn)行灌漿施工。

㈠灌漿前放凈灌區(qū)內(nèi)浸泡縫面的水，經(jīng)檢查灌漿機(jī)械正常，人員全部到位后即可以預(yù)先擬定好的灌漿方案開始灌漿作業(yè)。

㈡灌漿剛開始時(shí)除進(jìn)漿管以適當(dāng)?shù)乃俾剩ù_保回漿管壓力不大于0.5Mpa）進(jìn)漿外，要求關(guān)閉所有其它回漿管管口，爭取在最短的時(shí)間內(nèi)促使排氣管出漿，這樣既有利于灌漿質(zhì)量又有利于施工進(jìn)度。

㈢當(dāng)滿足變漿標(biāo)準(zhǔn)時(shí)加濃一級(jí)漿比，灌漿時(shí)可對(duì)回漿管進(jìn)行間歇放漿，防止回漿管管口漿液長時(shí)間不流動(dòng)而被水泥漿凝結(jié)，同時(shí)能使回漿比達(dá)到所灌注漿液的漿比。對(duì)排氣管而言，在灌注非最濃級(jí)漿比時(shí)可進(jìn)行連續(xù)放漿，促使?jié){比盡快達(dá)到所灌注漿液的漿比，在灌注最濃級(jí)漿比時(shí)只能進(jìn)行間歇放漿，使回漿漿比達(dá)到最濃漿比的同時(shí)回漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。

㈣當(dāng)所灌注的漿比和回漿管及排氣管所出漿比均達(dá)到預(yù)先擬定的最濃級(jí)漿比，灌區(qū)頂部壓力達(dá)到0.2～0.25Mpa（實(shí)際施工中以排氣管管口壓力進(jìn)行控制，灌區(qū)頂部壓力與管口壓力之間的關(guān)系見前面所述）且注入率小于0.4L/min時(shí)，延續(xù)20min即可結(jié)束順灌施工。然后立即對(duì)排氣管進(jìn)行倒灌，倒灌時(shí)采用最濃級(jí)漿比，且灌漿壓力為保證灌區(qū)頂部壓力0.2～0.25Mpa，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)同順灌。灌漿結(jié)束后14小時(shí)內(nèi)要求相鄰灌區(qū)繼續(xù)通循環(huán)水。

㈤對(duì)于并灌灌區(qū)的下區(qū)可不進(jìn)行倒灌，只對(duì)上區(qū)進(jìn)行倒灌。對(duì)于串區(qū)量較小的灌區(qū)在進(jìn)行順灌及倒灌時(shí)對(duì)相串區(qū)應(yīng)進(jìn)行間歇通循環(huán)水使灌漿區(qū)的排氣管回漿壓力和漿比既能達(dá)到設(shè)計(jì)要求又能防止上區(qū)灌漿管路被串漿凝死。對(duì)于串區(qū)量較大而又沒有進(jìn)行上下兩區(qū)并灌的灌區(qū)當(dāng)排氣濃度達(dá)到最濃級(jí)漿比時(shí)也可不進(jìn)行倒灌。

㈥對(duì)不暢通的灌漿管可在排氣管倒灌結(jié)束后以最濃級(jí)漿液進(jìn)行純壓試灌注，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)同順灌。

㈦灌漿過程中，必須對(duì)未施灌的相鄰灌區(qū)通平壓水，防止施灌灌區(qū)與相鄰未施灌灌區(qū)之間的壩塊受灌漿區(qū)灌漿壓力的作用而產(chǎn)生較大變形，或灌漿向同一方向逐區(qū)推進(jìn)的過程中形成灌區(qū)向同一方向的累計(jì)變形，使最后施灌的灌區(qū)呈擠壓狀態(tài)或縫面張開度減小而灌液無法灌入縫面影響灌漿質(zhì)量。相鄰區(qū)通平壓水應(yīng)從灌漿管進(jìn)，從排氣管出，使全灌區(qū)充滿水流，處于均勻受壓的狀態(tài)。同時(shí)通平壓水時(shí)應(yīng)注意通水壓力，防止壓力過大，一般平壓水壓力為灌漿壓力的70%。

㈧對(duì)于施灌灌區(qū)頂部的相鄰灌區(qū)，在施灌灌區(qū)施灌的全過程中，均要通循環(huán)水，防止串漿造成上部未施灌灌區(qū)的灌漿管路被串漿凝死。

㈨灌漿過程中應(yīng)有專人對(duì)測量縫面增開度的千分表進(jìn)行觀測，防止灌區(qū)產(chǎn)生超設(shè)計(jì)要求的增開度，當(dāng)灌漿過程中產(chǎn)生縫面增開時(shí)，應(yīng)以控制縫面增開度不超過設(shè)計(jì)要求為標(biāo)準(zhǔn)控制灌漿壓力，并以此壓力為灌漿結(jié)束壓力，在李峽電站施工過程中，沒有發(fā)生超過設(shè)計(jì)要求灌區(qū)頂部縫面增開度大于0.4mm的現(xiàn)象。

8.質(zhì)量檢查

對(duì)接縫灌漿施工的質(zhì)量進(jìn)行檢查主要從以入幾個(gè)方面進(jìn)行：

8.1管路的暢通情況

根據(jù)接縫灌漿管路暢通的各種情況將灌漿管路的暢通情況從好到壞依次分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類，根據(jù)施工中壓水試驗(yàn)的檢查結(jié)果，李家峽電站289個(gè)灌區(qū)中，Ⅰ類灌區(qū)210個(gè)，占灌區(qū)總數(shù)的72.7%。Ⅱ類灌區(qū)共48個(gè)，占總灌區(qū)數(shù)的16.6%，Ⅲ類灌區(qū)共18個(gè)，占總灌區(qū)數(shù)的6.2%，Ⅳ類灌區(qū)13個(gè)，占總灌區(qū)數(shù)的4.5%。

8.2灌區(qū)對(duì)設(shè)計(jì)所要求的灌漿條件的滿足情況

包括灌漿時(shí)灌區(qū)兩側(cè)砼溫度、灌區(qū)上部的砼蓋重及齡期。李家峽電站所有灌區(qū)在施灌時(shí)3#—甲—13區(qū)的右塊砼未達(dá)到設(shè)計(jì)要求（后來在該灌蓋重和砼齡期全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)灌區(qū)頂部1/3的部分利用鉆孔進(jìn)行了補(bǔ)灌），其它灌區(qū)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，砼溫度主要是指灌區(qū)兩側(cè)砼的超欠冷情況，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，灌區(qū)兩側(cè)砼的溫度允許偏差為：0～-0.5℃，即允許超冷0.5℃，但不允許欠冷。

8.3灌漿施工是否達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)主要是指，各回漿管管口的回漿漿比是否達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的漿比，排氣管在回漿濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上灌區(qū)頂部的壓力（在施工中以排氣回漿壓力控制）也必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓力。在李家峽電站接縫灌漿施工中，除個(gè)別Ⅳ類灌區(qū)如：2#—甲—14、8#—乙—1、12#—甲—1、13#—甲—1等共9個(gè)灌工區(qū)未達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)外，其它灌區(qū)灌漿施工均達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，部分灌區(qū)未達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，其原因是由于壩基固結(jié)灌漿施工中，固灌孔與部分灌區(qū)縫面相串，從固灌孔中串至縫面的水泥漿將灌區(qū)縫面和灌漿管路膠凝死而造成的。對(duì)此類灌區(qū)全部進(jìn)行了鉆孔取芯檢查，從取出的芯樣中可見，縫面被水泥結(jié)石所充填，且膠結(jié)良好。

8.4取芯或槽檢檢查情況

為了對(duì)灌漿質(zhì)量作出正確合理的評(píng)定，根據(jù)監(jiān)理要求，對(duì)所有的Ⅳ類灌區(qū)及質(zhì)量有懷疑的灌區(qū)和部分正常灌區(qū)（灌區(qū)由監(jiān)理部門確定），進(jìn)行了取芯檢查或槽檢，根據(jù)檢查結(jié)果，所有的灌區(qū)均見明顯的水泥結(jié)石，且水泥結(jié)石與兩側(cè)主體砼膠結(jié)良好，根據(jù)取芯和槽檢情況，灌區(qū)縫面中的水泥結(jié)石最厚達(dá)6mm之多。

9.質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)國家規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量評(píng)定原則對(duì)所有灌區(qū)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，合格率為100%，優(yōu)良率為91%，李家峽電站接縫灌漿施工是一項(xiàng)成功的工程。