誘導(dǎo)縫和重復(fù)灌漿系統(tǒng)在接縫灌漿中的應(yīng)用

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(中國水利水電第四工程局有限公司，成都 610091)

誘導(dǎo)縫和重復(fù)灌漿系統(tǒng)在接縫灌漿中的應(yīng)用

潘忠義，董軍益，何見春

(中國水利水電第四工程局有限公司，成都 610091)

向家壩水電站二期II標(biāo)碾壓混凝土①～⑦壩段在橫縫處布置了誘導(dǎo)孔，形成了誘導(dǎo)橫縫灌漿系統(tǒng)，在⑧壩段和升船機航①壩段的碾壓混凝土和常態(tài)混凝土交接處，設(shè)置了常規(guī)和可重復(fù)的灌漿系統(tǒng)，保證了碾壓混凝土的接縫灌漿質(zhì)量，實施灌漿后效果良好。本文對此加以介紹。

誘導(dǎo)縫；重復(fù)灌漿系統(tǒng)；接縫灌漿；應(yīng)用

1 工程概況

金沙江向家壩水電站位于四川省宜賓縣和云南省水富縣交界處，攔河大壩最大壩高162.00m，壩頂長度896.26m；二期Ⅱ標(biāo)段工程主要包括：廠房壩段(廠①～廠⑧)、升船機壩段和沖沙孔壩段高程340.00m以上部分加高、左非①～左非⑥高程280.00m以上部分加高、導(dǎo)流低孔封堵、沖沙孔后期改造等土建施工和相應(yīng)機電金屬結(jié)構(gòu)制作及安裝。以常態(tài)混凝土澆筑為主，其中升船機壩段和左廠⑧壩段大部分采用碾壓混凝土澆筑。

2 接縫灌漿灌區(qū)設(shè)置

向家壩水電站二期Ⅱ標(biāo)左廠①～航①壩段共設(shè)置2條縱縫、8條橫縫。高程320.00m以下接縫灌漿灌區(qū)共308個(高程240.00m以下共21個，高程240.00m以上共287個)，總面積約69642.66m2。其中，橫縫灌區(qū)共229個，面積約53293.8m2；縱縫灌區(qū)共67個，面積約11336.72m2；誘導(dǎo)縫灌區(qū)11個，面積約5012.14m2。共設(shè)置重復(fù)灌漿系統(tǒng)8個灌區(qū)。

二期Ⅱ標(biāo)混凝土接縫灌漿主要包括：航①、廠①～廠⑧壩段之間橫縫接縫灌漿，甲乙丙塊之間縱縫接縫灌漿及誘導(dǎo)縫灌漿。

3 誘導(dǎo)縫布置

根據(jù)澆筑特性，廠①～廠⑥、廠⑥～廠⑦高程240.00m以下通倉澆筑碾壓混凝土不設(shè)橫縫，采用鉆誘導(dǎo)孔形式，在誘導(dǎo)孔內(nèi)安裝灌漿系統(tǒng)，待混凝土冷卻后拉開誘導(dǎo)縫，再進行誘導(dǎo)縫的灌漿。

3.1 誘導(dǎo)孔設(shè)置

在高程240.00m混凝土倉面固結(jié)灌漿完成后，根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)分縫線位置布置誘導(dǎo)孔。鉆孔孔徑為91mm，誘導(dǎo)孔間距為0.75m，成孔后做好孔口的保護工作。

3.2 灌漿系統(tǒng)的布置

誘導(dǎo)孔成孔后，在孔內(nèi)安裝灌漿支管，支管間距1.5m，即有灌漿系統(tǒng)和無灌漿系統(tǒng)的誘導(dǎo)孔交替設(shè)置。灌漿支管安裝完成后統(tǒng)一引入灌漿主管上。灌漿主管引入就近的廊道內(nèi)形成灌漿管路。

4 重復(fù)灌漿系統(tǒng)設(shè)置

4.1 重復(fù)灌漿系統(tǒng)設(shè)置的目的和要求

a.常態(tài)混凝土和碾壓混凝土在同樣的通水冷卻環(huán)境下，溫度降幅不一致，在常規(guī)接縫灌漿施工完成后，為了保證降幅較慢的碾壓混凝土在后期溫度下降穩(wěn)定后所產(chǎn)生的二次拉縫的可灌性，在常態(tài)混凝土和碾壓混凝土接觸部位設(shè)置重復(fù)灌漿系統(tǒng)。

b.安裝接縫重復(fù)灌漿系統(tǒng)的要求：?重復(fù)灌漿系統(tǒng)安裝前，必須對擬采用的出漿設(shè)施的材質(zhì)和構(gòu)造進行設(shè)計，并進行模擬重復(fù)灌漿試驗；?每次灌漿后，灌漿管路系統(tǒng)能被低于灌漿壓力的清水沖洗干凈，而不使水滲入接縫內(nèi)；?當(dāng)壩塊混凝土溫度再次降低、縫面重新張開時，灌漿系統(tǒng)的出漿設(shè)施能恢復(fù)出漿功能。

4.2 重復(fù)灌漿系統(tǒng)的布置

a.該標(biāo)段廠⑧壩段、航①壩段改碾壓混凝土施工后，所有常態(tài)混凝土與碾壓混凝土接觸的設(shè)有灌區(qū)的縫面(包含縱縫和橫縫)均需增設(shè)重復(fù)灌漿系統(tǒng)。

b.第一套灌漿系統(tǒng)設(shè)置為常規(guī)灌漿系統(tǒng)，第二套灌漿系統(tǒng)設(shè)置為重復(fù)灌漿系統(tǒng)。

c.壩體并縫采用常規(guī)灌漿系統(tǒng)進行灌漿，后期視縫面的二次張開情況采用重復(fù)灌漿系統(tǒng)。

d.澆筑混凝土前，必須采用小于開環(huán)壓力水檢查重復(fù)灌漿管路，對管路滲漏部分進行修復(fù)，混凝土澆筑過程中采取有效措施防止管路損壞。

e.為保證后期橡膠套閥出漿盒出漿效果，在橡膠套閥出漿盒上加蓋鍍鋅鐵皮。

f.升船機壩段和廠⑧壩段的常規(guī)灌漿系統(tǒng)和重復(fù)灌漿系統(tǒng)均設(shè)置在后澆塊，當(dāng)常規(guī)灌漿系統(tǒng)拔管方式的鉛直升管和重復(fù)灌漿系統(tǒng)水平支管垂直交叉時，在該部位將重復(fù)系統(tǒng)水平支管設(shè)置為水平U形管，避免相互干擾。

4.3 重復(fù)灌漿系統(tǒng)出漿盒的打壓試驗

4.3.1 制作模具

根據(jù)重復(fù)灌漿系統(tǒng)出漿盒結(jié)構(gòu)尺寸，選用高30cm、直徑219mm的圓筒形試模進行試驗(見下圖)：首先將出漿盒置于圓筒試模的中心，并沿出漿盒中心線用白鐵皮封閉一個半圓結(jié)構(gòu)；混凝土分兩期澆筑，第一期先施工半圓部分，拆模后再將另一部分施工完成，以模擬先、后澆塊之間的縫面情況。

模具圖

4.3.2 出漿盒打壓試驗

脫模后的試驗塊采用手動打壓機進行現(xiàn)場打壓，當(dāng)壓力達(dá)到0.22MPa時，試驗塊橫縫出水，證明出漿盒在壓力超過0.22MPa時橡膠塞膨脹，開環(huán)壓力為0.22MPa。

4.3.3 開環(huán)壓力

經(jīng)現(xiàn)場打壓試驗，開環(huán)壓力大于0.22MPa時出漿盒出水，故確定開環(huán)壓力不小于0.22MPa。

a.在常規(guī)灌漿系統(tǒng)灌漿完成后用小于0.22MPa的壓力水沖洗重復(fù)灌漿管路時，不會影響重復(fù)灌漿系統(tǒng)花管的暢通性。

b.重復(fù)灌漿系統(tǒng)在后期縫面張開時灌漿壓力必須要大于0.22MPa出漿盒才會恢復(fù)功能，才具有可灌性。

5 接縫灌漿縫面具備的條件

5.1 常規(guī)縫面灌漿具備的條件

a.灌縫兩側(cè)混凝土及灌區(qū)上部6m蓋重區(qū)混凝土的溫度必須達(dá)到設(shè)計規(guī)定的數(shù)值。

b.接縫灌漿區(qū)兩側(cè)壩體混凝土齡期應(yīng)大于6個月，對少數(shù)特殊灌區(qū)因施工原因小于6個月齡期時，應(yīng)采取補償混凝土變形等相應(yīng)措施，但混凝土齡期不得小于4個月(對于受大壩上升速度、度汛要求等情況影響的局部進度較緊灌區(qū)混凝土齡期可適當(dāng)放寬至3.5個月)。

c.接縫灌漿管道系統(tǒng)和縫面暢通，灌區(qū)止?jié){封閉完好，若發(fā)現(xiàn)有問題必須處理合格。

5.2 誘導(dǎo)縫灌漿具備的條件

a.誘導(dǎo)縫灌漿參照常規(guī)的接縫灌漿的方法，其開灌的條件應(yīng)滿足常規(guī)接縫灌漿應(yīng)滿足的一切條件。

b.誘導(dǎo)縫兩側(cè)以及上部蓋重區(qū)的混凝土通水冷卻后，溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且凝期超過6個月，認(rèn)為混凝土變形已經(jīng)穩(wěn)定后才開灌。

c.經(jīng)過通水檢查和儀器檢測，誘導(dǎo)橫縫拉開，即縫寬要求超過0.3mm后，才開灌。

5.3 重復(fù)灌漿系統(tǒng)灌漿具備的條件

a.常規(guī)灌漿系統(tǒng)灌漿完成后，及時沖洗重復(fù)灌漿管路，保證管路暢通。

b.重復(fù)灌漿系統(tǒng)灌區(qū)縫面二次張開，或者重復(fù)灌漿系統(tǒng)管路管口有滴水或是滲水現(xiàn)象。

6 接縫灌漿施工

6.1 灌漿前準(zhǔn)備工作

6.1.1 混凝土溫度的測定

采用冷卻水管通水悶溫法。具體要求為：灌漿前對灌區(qū)兩側(cè)混凝土的冷卻水管都進行通水，然后關(guān)閉進、出水閥門，悶溫4～6d(視冷卻水管材料確定，一般鐵管的悶溫時間為4～5d)，使混凝土與管內(nèi)的水充分進行熱交換；測溫時將悶溫的水放入保溫杯或絕熱材料做的小水桶內(nèi)，立即用溫度計測定水溫(連續(xù)測讀3～5次)，取其中間數(shù)據(jù)平均值作為該層冷卻管的悶溫成果，再按灌區(qū)高程取各澆筑層相應(yīng)冷卻水管溫度的悶溫平均值為該灌區(qū)的溫度。有儀埋的壩段的灌區(qū)溫度應(yīng)參照儀器的測值，灌區(qū)混凝土溫度應(yīng)以悶溫成果為主、儀器測值為輔。

6.1.2 縫面張開度和增開度測定

除埋有儀器的壩段可借用儀器測值外，無儀埋壩段可采用直接測量法(塞尺量測或刻度放大鏡)，在部分縫面的上部、中部或下部在廊道中預(yù)先布置固定點，直接量測張開度，并做好詳細(xì)的測讀記錄。對縫面不具備直接測量條件的灌區(qū)，張開度也可根據(jù)預(yù)灌性壓水檢查結(jié)果利用灌區(qū)容積(扣除管道積水)和面積折算。

在壓水、灌漿過程中須根據(jù)需要，按設(shè)計技術(shù)要求或監(jiān)理工程師指示在具備觀測條件的縫面上布置變形觀測裝置，進行增開度觀測。增開度監(jiān)測儀器采用千分表，每5～10min觀測一次，增開度控制標(biāo)準(zhǔn)為橫縫不大于0.3mm、縱縫不大于0.5mm。

6.1.3 灌區(qū)通水檢查(封閉性壓水)

在進行接縫灌漿前，對灌區(qū)的灌漿系統(tǒng)進行通水檢查。通水檢查包括單開式通水檢查和封閉式通水檢查，通水壓力為設(shè)計灌漿壓力的80%，檢查內(nèi)容如下：

a.查明灌漿管路通暢情況，灌區(qū)至少須有一套灌漿管路暢通，其通水流量須大于30L/min。

b.查明縫面通暢情況，兩個排氣管的單開出水量須不小于25L/min。

c.查明灌區(qū)密封情況，縫面漏水量須小于15L/min， 發(fā)現(xiàn)外漏，必須處理至合格。

d.當(dāng)灌漿管路發(fā)生堵塞時，用壓力水或風(fēng)水聯(lián)合沖洗，力求貫通。若無效，采用補打孔、掏洞和重新接管等方法恢復(fù)管路通暢。

6.1.4 預(yù)灌性壓水檢查

通水檢查合格后，要進行預(yù)灌性壓水檢查，壓水壓力等于灌漿壓力，檢查情況須做記錄；預(yù)灌性壓水檢查合格，灌區(qū)即具備灌漿條件，向監(jiān)理工程師申請簽發(fā)準(zhǔn)灌證，進行灌漿作業(yè)。

6.1.5 縫面浸泡、沖洗

灌漿前進行縫面浸泡和沖洗工作，必須保證對縫面充水浸泡不小于24h，并將水放凈后用風(fēng)吹凈縫面及各預(yù)埋灌漿管道內(nèi)的積水。

6.2 灌漿參數(shù)

6.2.1 灌漿順序和間歇時間

a.同一壩段、同一接縫的各層灌區(qū)，自基礎(chǔ)層開始，逐層依高程自下向上灌注。上層灌區(qū)的灌漿，應(yīng)待下層和下層相鄰灌區(qū)灌好后方可進行。

b.大壩橫縫灌漿應(yīng)從建基面高程較低的壩段開始施灌，向兩側(cè)漸高。

c.同一高程的縱縫(或橫縫)灌區(qū)，一個灌區(qū)灌漿結(jié)束3d后，其相鄰的縱縫(或橫縫)灌區(qū)方可灌漿。若相鄰的灌區(qū)已具備灌漿條件，可采用同時灌漿方式，也可采用逐區(qū)連續(xù)灌漿方式。當(dāng)采用連續(xù)灌漿方式時，前一灌區(qū)灌漿結(jié)束后8h以內(nèi)，必須開始后一灌區(qū)的灌漿，否則仍應(yīng)間隔3d后再進行灌漿。

d.同一壩縫的下一層灌區(qū)灌漿結(jié)束10d后，上一層灌區(qū)方可開始灌漿。若上、下層灌區(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以內(nèi)進行，否則仍應(yīng)間隔10d后再進行灌漿。

e.任何灌區(qū)即將施灌前，在灌漿縫面起壓的同時，鄰縫也須進行通水平壓，平壓壓力同灌漿壓力。灌漿前、灌漿中，該灌區(qū)上層灌區(qū)保持通水循環(huán)，并且灌漿后至少通水循環(huán)6h。

6.2.2 漿液比級

當(dāng)縫寬大于1mm、且灌區(qū)通暢條件下，可采用常規(guī)水泥進行灌漿，漿液水灰比1∶1、0.6∶1依次加濃；0.5mm<縫寬≤1.0mm時，可采用常規(guī)水泥進行灌漿，漿液水灰比2∶1、1∶1、0.6∶1依次加濃；0.2mm≤縫寬≤0.5mm時，采用濕磨細(xì)水泥進行灌漿，要求95%以上水泥顆粒細(xì)度小于40μm，漿液水灰比2∶1、1∶1、0.6∶1依次加濃；縫寬小于0.2mm時，暫不灌漿，加強縫寬觀測，鉆孔進行孔內(nèi)電視錄像檢查，最終確定了縫的開合程度后再處理。

6.2.3 灌漿壓力

灌漿壓力以灌區(qū)頂層(排氣槽)壓力作為控制值，以進漿管口(灌區(qū)層底)壓力作為輔助控制，根據(jù)經(jīng)驗公式p底=p排+γ漿或水H+εγ漿或水H(ε為阻力損失系數(shù)，γ漿或水為漿或水密度，H為灌區(qū)高度)，灌區(qū)層頂(排氣槽)壓力一般采用0.2～0.25MPa，無壓重混凝土的頂層灌區(qū)層頂壓力采用0.05MPa。灌漿過程中須注意對縫面增開度的控制，保證橫縫增開度不大于0.3mm。

6.2.4 灌漿結(jié)束條件

當(dāng)排氣回漿管漿液達(dá)到最濃比級漿液，且管口壓力或縫面增開度達(dá)到設(shè)計規(guī)定值，注入率小于0.4L/min時，持續(xù)灌注20min，即可結(jié)束灌漿。結(jié)束時，須先關(guān)閉各管口閥門后停機，保證閉漿時間不少于8h。

當(dāng)排氣回漿管出漿不暢或被堵塞時，應(yīng)在縫面增開度限值內(nèi)，盡可能提高進漿壓力，至達(dá)到限值為止。當(dāng)注入率小于0.4L/min時，持續(xù)20min，結(jié)束灌漿。若無效，則在灌漿結(jié)束后，立即從兩個排氣管中進行倒灌處理。倒灌時須使用最濃比級的漿液，在灌漿圖紙規(guī)定的壓力下，縫面停止吸漿，持續(xù)10min灌漿結(jié)束。

6.3 接縫灌漿施工

6.3.1 常規(guī)灌漿系統(tǒng)的灌漿

常規(guī)灌漿共297個灌區(qū)。其中，橫縫灌區(qū)229個，面積約53293.8m2；縱縫灌區(qū)67個，面積約11336.72m2。通水檢查縫面及管路暢通，縫面張開度在0.3～1.9mm之間。灌漿采用水泥漿液，開灌水灰比2∶1，結(jié)束水灰比0.5∶1，排氣管壓力和出漿比重均達(dá)到設(shè)計要求，灌漿過程均正常。

6.3.2 誘導(dǎo)橫縫的灌漿

廠①～廠⑦誘導(dǎo)橫縫的灌漿，根據(jù)縫寬情況(0.33～1.23mm)，采用不同的水灰比標(biāo)準(zhǔn)開灌，各項灌漿指標(biāo)均正常，灌漿管路暢通，縫面通暢，排氣管出漿且能達(dá)到設(shè)計壓力和比重，灌漿過程正常。

6.3.3 重復(fù)灌漿系統(tǒng)的灌漿

a.廠⑧壩段和升船機壩段設(shè)置了重復(fù)灌漿系統(tǒng)，在常規(guī)灌漿管路灌漿時，對重復(fù)灌漿管路進行低壓力通水檢查，在常規(guī)灌漿完成后及時進行了沖洗，重復(fù)灌漿管路暢通。

b.大壩蓄水后，部分灌區(qū)二次張開縫寬大于0.2mm時進行了二次灌漿，采用濕磨細(xì)水泥灌漿，灌漿壓力0.5MPa，灌漿正常。

7 灌漿效果分析

7.1 灌漿成果分析

7.1.1 常規(guī)灌區(qū)

297個常規(guī)灌區(qū)共計69642.66m2，縫面總注入量為109681.06kg，總平均單耗為1.57kg/m2，灌漿過程正常。

7.1.2 誘導(dǎo)橫縫灌區(qū)

經(jīng)統(tǒng)計，12條誘導(dǎo)橫縫共注入水泥8103.82kg，平均注入率1.62kg/m2，排氣管口壓力和出漿比重均符合要求，證明誘導(dǎo)橫縫在冷卻后，縫面拉開具有可灌性。

7.1.3 重復(fù)灌漿系統(tǒng)

重復(fù)灌漿系統(tǒng)灌區(qū)二次灌漿4個區(qū)，由于縫面張開較小，采用濕磨水泥灌漿，平均縫面注入率為0.8kg/m2，排氣管口出漿，用最大設(shè)計壓力0.5MPa進行灌漿，保證了最大程度地充填二次張開的縫面。

7.2 接縫檢查孔情況

a.常規(guī)灌漿檢查孔在高程320.00m以下308個灌區(qū)灌后質(zhì)量檢查共布置31個孔。其中，高程250.00m以下灌區(qū)共布置4個檢查孔、高程250.00～320.00m灌區(qū)共布置27個檢查孔對灌后質(zhì)量進行騎縫鉆孔取芯、壓水試驗檢查。結(jié)果表明：芯樣完好，呈圓柱狀，縫面結(jié)石充填密實、質(zhì)地堅硬，并與混凝土膠結(jié)緊密；壓水試驗透水率為0Lu。取芯及壓水情況均滿足要求。

b.誘導(dǎo)橫縫灌區(qū)布置2個檢查孔，進行騎縫鉆孔取芯、壓水試驗檢查。結(jié)果表明：芯樣完好，呈圓柱狀，縫面結(jié)石充填密實、質(zhì)地堅硬，并與混凝土膠結(jié)緊密；壓水試驗透水率為0Lu。取芯及壓水情況均滿足要求。

c.可重復(fù)灌漿系統(tǒng)灌區(qū)未布置檢查孔。

7.3 綜合評價

a.二期Ⅱ標(biāo)段高程320.00m以下接縫灌漿308個灌區(qū)，合格率為100%，其中，278個灌區(qū)評為優(yōu)良，優(yōu)良率為90.3%，接縫灌漿質(zhì)量評定優(yōu)良。

b.誘導(dǎo)橫縫和可重復(fù)灌漿的設(shè)置達(dá)到了預(yù)期目的，灌漿達(dá)到了預(yù)期效果。設(shè)置誘導(dǎo)縫可以大大提高碾壓混凝土同倉澆筑強度，減少混凝土澆筑過程布置接縫灌漿管路系統(tǒng)和檢查的時間。

c.常態(tài)混凝土和碾壓混凝土交接處設(shè)置重復(fù)的灌漿系統(tǒng)，可有效保證常規(guī)接縫灌漿后，縫面二次張開，進行二次灌漿的灌漿質(zhì)量，增加壩塊的整體性和傳力條件。重復(fù)灌漿系統(tǒng)可作為保證碾壓混凝土接縫灌漿質(zhì)量的有效措施推廣應(yīng)用。

ApplicationofInducingJointandRepeatedGroutingSysteminJointGrouting

PAN Zhong-yi, DONG Jun-yi, HE Jian-chun

(SinohydroEngineeringBureau4Co.,Ltd.,Chengdu610091,China)

Xiangjiaba hydropower station stage 2 bid II RCC ① ～ ⑦ dam sections are provided with inducing holes in the transverse joints, thereby forming inducing transverse joint grouting system. Regular and repeatable grouting system is set in the joint between RCC and normal concrete in dam section ⑧ and shift lift navigation dam section ①, thereby ensuring joint grouting quality of RCC. Excellent effect is achieved after grouting implementation. The condition is introduced in the paper.

inducing joints; repeated grouting system; joint grouting; application

TV543

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1673-8241(2014)08-0010-05