龙门口水库拱坝横缝灌浆技术

2010-06-26张鹤云梁信宝

水科学与工程技术 2010年4期

张鹤云，梁信宝

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程概况

龙门口水库位于河北省遵化市西北部石门镇镇北，毗邻世界文化遗产清东陵陵区，距遵化市26km，是滦河水系淋河中下游的中型水利枢纽工程，总库容为2970万m3，坝址以上控制流域面积123km2。水库以防洪、供水、灌溉为主，兼顾旅游和养殖等综合利用。水库枢纽建筑物由主坝、副坝、泄洪洞、灌溉发电洞、小辛庄灌区引水洞组成。水库始建于1976年5月，经1981年、1998年续建，主坝加高到了高程57.4m，坝顶宽度为6m。水库续建工程施工于2005年4月开始，主坝坝体采用混凝土加高至高程73.0m。

主坝为单曲拱坝，原坝体部分（57.4m高程以下）为砌石结构，新接高部分为混凝土结构，坝体加高后，坝顶高程73.0m，防浪墙顶高程74.2m，坝顶宽4.5m，坝顶上游圆弧长86.68m，最大中心角78.09°，上游坝面圆弧半径为63.6m，在中间设表孔溢流堰9孔，每孔净宽8m，中墩厚度0.6m，堰顶高程为67.0m，为自由跌落式曲线堰型。

左岸重力式推力墩顶宽10m，顶高程73.0m，顶部中心线长度21.5m。右岸推力墩顶高程73.0m，顶部中心线长度25.53m，中间设1条横缝，缝内设键槽并预留灌浆管路系统。分缝处上游设止水铜片，下游设1道橡胶止水带。

拱坝坝段分为5块，分块长度为17.336m，缝内设键槽并预留灌浆管路系统。待坝体温度降到设计温度时进行封拱灌浆，使坝体形成整体。拱坝与两岸推力墩间及推力墩与岸边岩体间设并缝灌浆系统。

2 横缝布置

拱坝坝底最大宽度15.5m，只设置了横缝。根据混凝土浇筑能力及冷却散热条件，设计中采用较小的横缝间距，坝顶上游圆弧长度86.68m，划分为5坝块，整个大坝设6条横缝，横缝间距为17.336m，每个坝块在灌浆前形成各自独立的悬臂结构。右岸推力墩长25.33m，中间设1条横缝，横缝间距为12.5m。在横缝间埋设3支差动电阻式CF-12型测缝计（测量范围拉伸12mm），其编号为J0～J20。每一横缝划分为1个灌浆层，高8～10m，一层单缝灌浆面积50～200m2，分层横缝总数6条，总灌浆面积600m2，每个灌区用止浆片分割，上游采用紫铜片止水带，下游采用654橡胶止水带。坝体横缝设置键槽，以增强整体性，键槽是在先浇块垂直方向底宽15mm，顶宽55mm，深15mm的梯型槽。

3 灌浆系统管路布置

灌浆系统管路布置及键槽结构见图1。横缝灌浆系统采用塑料拔管垂直升浆槽灌浆系统，灌浆管路及排气槽均埋设在后浇块混凝土，在灌浆层底部预埋管径38mm的进浆回浆管路；在灌浆层顶部设排气管2道，管径25mm，采用塑料拔管方式；升浆管采用塑料拔管方式，间距1.5m，终止在排气槽以下0.8m处。进浆管与升浆管采用三通连接。

图1 灌浆系统管路布置及键槽结构图

为保证灌浆系统管路安装稳固可靠，在浇筑第一层混凝土前，将进、出浆管连接，弯管拼接完妥后，绑扎在钢筋支座上；浇筑混凝土时注意保护，以确保灌浆管路循环和畅通，进、出浆管在坝外露出不小于30cm。根据布浆孔、排气孔拔管长度，将软管管口热烫封好，并在出口处安装气嘴，充气后放入图示的位置，拉直后用铁钉帮助固定，混凝土浇筑完成后，再放气拔出成孔。排气孔出口采用长60cm硬塑料管（准>25mm）进行保护，外露30cm。

4 横缝灌浆

4.1 灌浆技术要求

（1）每一灌区灌浆时对混凝土干缩要求必须满足4个月龄期，本工程在2月底、3月初进行灌浆。

（2）为了避免各坝块沿一个方向产生累计变形，横缝灌浆不允许由一岸向另一岸推进的方法，而采用从坝中部分别向两岸进展的灌浆顺序。同一坝块中，灌浆作业自下而上进行，逐层按顺序向上部灌浆。每一条横缝（即一个灌浆区）的灌浆工作必须一次进行完毕。同一灌浆层内相邻横缝的灌浆间隔时间必须在3d以上。

（3）灌浆前对每一灌区的管路和缝面必须用灌浆压力的75%压力水进行冲洗。如发现有堵塞或漏水时及时处理，直至管路畅通并回清水。同时在灌浆前24h内，灌区应充分湿润，使缝面灌浆接触良好。

（4）横缝灌浆要求采用P.O42.5水泥。浆液浓度分别采用3∶1、1∶1及0.6∶1等3级，并尽可能用较浓浆液灌入缝内。灌浆工作一般情况应在白天光线清晰时进行，以便检查，发现问题及时处理。

（5）横缝灌浆先以最低的进浆管灌入3∶1水泥浆，浆液更换按规范进行，压力以排气管管口压力为标准，顺灌时为2kg/cm2，进浆压力按每级0.5kg/cm2递增，当进浆管压力超过2kg/cm2或横缝张开度及坝块上下游向相对位移达0.5mm时，可减低排气管压力。当浆液更换至0.6∶1，关闭回浆阀及排气孔，当注入率不大于0.4L/min，排气管压力达到2kg/cm2时，持续20min即可结束灌浆。顺灌结束后，用0.6∶1浆液进行倒灌，当回浆管压力达到2kg/cm2，横缝张开度为0.5mm时，保持10min即可结束倒灌。

（6）横缝灌浆时，相邻横缝必须通压力水，其压力大小可取灌浆压力的1/2，以平衡坝块所受的部分灌浆压力，不使坝块造成过大的侧向位移。此压力要求持续到该灌区结束后18h才能解除。

（7）横缝灌浆施工过程中必须正确详细地做好原始记录，如灌浆班报、冲洗、压水、横缝张开度等有关资料，待灌浆结束后进行成果分析。

4.2 灌浆压力

水泥浆液按水灰比（重量比）3∶1、1∶1及0.6∶1逐级加浓。灌浆开始时，将所有管路的管口阀门打开，从最低部进浆管灌入3∶1稀浆，以润滑管路和缝面，挤出缝内残留空气和水。根据浆液升高管口出浆次序逐一关闭管口阀门，待顶部排气管出浆后可改用1∶1浆液灌入，按上述次序到排气管出浆浓度达1∶1时即改用0.6∶1浆液灌入，最后直到排气管出浆浓度达到0.6∶1，缝内停止吸浆或吸浆量小于0.4L/min，灌浆压力及缝面张开度符合要求再持续灌30min即可结束该缝灌浆。为尽量减少3∶1和1∶1浆液用量，也可将浆液各灌400L后加浓至0.6∶1，其效果也不错。按理横缝灌浆时的浆液浓度越浓质量越好，但施工中应视横缝张开度，管路和缝面畅通情况及灌浆压力而定。拱坝采用0.4∶1～0.6∶1浆液浓度结束灌浆。本工程采用进浆压力2kg/cm2，排气管回浆压力2kg/cm2，横缝张开度不超过0.5mm。