诱导缝和重复灌浆系统在接缝灌浆中的应用

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(中国水利水电第四工程局有限公司，成都 610091)

诱导缝和重复灌浆系统在接缝灌浆中的应用

潘忠义，董军益，何见春

(中国水利水电第四工程局有限公司，成都 610091)

向家坝水电站二期II标碾压混凝土①～⑦坝段在横缝处布置了诱导孔，形成了诱导横缝灌浆系统，在⑧坝段和升船机航①坝段的碾压混凝土和常态混凝土交接处，设置了常规和可重复的灌浆系统，保证了碾压混凝土的接缝灌浆质量，实施灌浆后效果良好。本文对此加以介绍。

诱导缝；重复灌浆系统；接缝灌浆；应用

1 工程概况

金沙江向家坝水电站位于四川省宜宾县和云南省水富县交界处，拦河大坝最大坝高162.00m，坝顶长度896.26m；二期Ⅱ标段工程主要包括：厂房坝段(厂①～厂⑧)、升船机坝段和冲沙孔坝段高程340.00m以上部分加高、左非①～左非⑥高程280.00m以上部分加高、导流低孔封堵、冲沙孔后期改造等土建施工和相应机电金属结构制作及安装。以常态混凝土浇筑为主，其中升船机坝段和左厂⑧坝段大部分采用碾压混凝土浇筑。

2 接缝灌浆灌区设置

向家坝水电站二期Ⅱ标左厂①～航①坝段共设置2条纵缝、8条横缝。高程320.00m以下接缝灌浆灌区共308个(高程240.00m以下共21个，高程240.00m以上共287个)，总面积约69642.66m2。其中，横缝灌区共229个，面积约53293.8m2；纵缝灌区共67个，面积约11336.72m2；诱导缝灌区11个，面积约5012.14m2。共设置重复灌浆系统8个灌区。

二期Ⅱ标混凝土接缝灌浆主要包括：航①、厂①～厂⑧坝段之间横缝接缝灌浆，甲乙丙块之间纵缝接缝灌浆及诱导缝灌浆。

3 诱导缝布置

根据浇筑特性，厂①～厂⑥、厂⑥～厂⑦高程240.00m以下通仓浇筑碾压混凝土不设横缝，采用钻诱导孔形式，在诱导孔内安装灌浆系统，待混凝土冷却后拉开诱导缝，再进行诱导缝的灌浆。

3.1 诱导孔设置

在高程240.00m混凝土仓面固结灌浆完成后，根据坝体结构分缝线位置布置诱导孔。钻孔孔径为91mm，诱导孔间距为0.75m，成孔后做好孔口的保护工作。

3.2 灌浆系统的布置

诱导孔成孔后，在孔内安装灌浆支管，支管间距1.5m，即有灌浆系统和无灌浆系统的诱导孔交替设置。灌浆支管安装完成后统一引入灌浆主管上。灌浆主管引入就近的廊道内形成灌浆管路。

4 重复灌浆系统设置

4.1 重复灌浆系统设置的目的和要求

a.常态混凝土和碾压混凝土在同样的通水冷却环境下，温度降幅不一致，在常规接缝灌浆施工完成后，为了保证降幅较慢的碾压混凝土在后期温度下降稳定后所产生的二次拉缝的可灌性，在常态混凝土和碾压混凝土接触部位设置重复灌浆系统。

b.安装接缝重复灌浆系统的要求：ⓐ重复灌浆系统安装前，必须对拟采用的出浆设施的材质和构造进行设计，并进行模拟重复灌浆试验；ⓑ每次灌浆后，灌浆管路系统能被低于灌浆压力的清水冲洗干净，而不使水渗入接缝内；ⓒ当坝块混凝土温度再次降低、缝面重新张开时，灌浆系统的出浆设施能恢复出浆功能。

4.2 重复灌浆系统的布置

a.该标段厂⑧坝段、航①坝段改碾压混凝土施工后，所有常态混凝土与碾压混凝土接触的设有灌区的缝面(包含纵缝和横缝)均需增设重复灌浆系统。

b.第一套灌浆系统设置为常规灌浆系统，第二套灌浆系统设置为重复灌浆系统。

c.坝体并缝采用常规灌浆系统进行灌浆，后期视缝面的二次张开情况采用重复灌浆系统。

d.浇筑混凝土前，必须采用小于开环压力水检查重复灌浆管路，对管路渗漏部分进行修复，混凝土浇筑过程中采取有效措施防止管路损坏。

e.为保证后期橡胶套阀出浆盒出浆效果，在橡胶套阀出浆盒上加盖镀锌铁皮。

f.升船机坝段和厂⑧坝段的常规灌浆系统和重复灌浆系统均设置在后浇块，当常规灌浆系统拔管方式的铅直升管和重复灌浆系统水平支管垂直交叉时，在该部位将重复系统水平支管设置为水平U形管，避免相互干扰。

4.3 重复灌浆系统出浆盒的打压试验

4.3.1 制作模具

根据重复灌浆系统出浆盒结构尺寸，选用高30cm、直径219mm的圆筒形试模进行试验(见下图)：首先将出浆盒置于圆筒试模的中心，并沿出浆盒中心线用白铁皮封闭一个半圆结构；混凝土分两期浇筑，第一期先施工半圆部分，拆模后再将另一部分施工完成，以模拟先、后浇块之间的缝面情况。

模具图

4.3.2 出浆盒打压试验

脱模后的试验块采用手动打压机进行现场打压，当压力达到0.22MPa时，试验块横缝出水，证明出浆盒在压力超过0.22MPa时橡胶塞膨胀，开环压力为0.22MPa。

4.3.3 开环压力

经现场打压试验，开环压力大于0.22MPa时出浆盒出水，故确定开环压力不小于0.22MPa。

a.在常规灌浆系统灌浆完成后用小于0.22MPa的压力水冲洗重复灌浆管路时，不会影响重复灌浆系统花管的畅通性。

b.重复灌浆系统在后期缝面张开时灌浆压力必须要大于0.22MPa出浆盒才会恢复功能，才具有可灌性。

5 接缝灌浆缝面具备的条件

5.1 常规缝面灌浆具备的条件

a.灌缝两侧混凝土及灌区上部6m盖重区混凝土的温度必须达到设计规定的数值。

b.接缝灌浆区两侧坝体混凝土龄期应大于6个月，对少数特殊灌区因施工原因小于6个月龄期时，应采取补偿混凝土变形等相应措施，但混凝土龄期不得小于4个月(对于受大坝上升速度、度汛要求等情况影响的局部进度较紧灌区混凝土龄期可适当放宽至3.5个月)。

c.接缝灌浆管道系统和缝面畅通，灌区止浆封闭完好，若发现有问题必须处理合格。

5.2 诱导缝灌浆具备的条件

a.诱导缝灌浆参照常规的接缝灌浆的方法，其开灌的条件应满足常规接缝灌浆应满足的一切条件。

b.诱导缝两侧以及上部盖重区的混凝土通水冷却后，温度达到标准，且凝期超过6个月，认为混凝土变形已经稳定后才开灌。

c.经过通水检查和仪器检测，诱导横缝拉开，即缝宽要求超过0.3mm后，才开灌。

5.3 重复灌浆系统灌浆具备的条件

a.常规灌浆系统灌浆完成后，及时冲洗重复灌浆管路，保证管路畅通。

b.重复灌浆系统灌区缝面二次张开，或者重复灌浆系统管路管口有滴水或是渗水现象。

6 接缝灌浆施工

6.1 灌浆前准备工作

6.1.1 混凝土温度的测定

采用冷却水管通水闷温法。具体要求为：灌浆前对灌区两侧混凝土的冷却水管都进行通水，然后关闭进、出水阀门，闷温4～6d(视冷却水管材料确定，一般铁管的闷温时间为4～5d)，使混凝土与管内的水充分进行热交换；测温时将闷温的水放入保温杯或绝热材料做的小水桶内，立即用温度计测定水温(连续测读3～5次)，取其中间数据平均值作为该层冷却管的闷温成果，再按灌区高程取各浇筑层相应冷却水管温度的闷温平均值为该灌区的温度。有仪埋的坝段的灌区温度应参照仪器的测值，灌区混凝土温度应以闷温成果为主、仪器测值为辅。

6.1.2 缝面张开度和增开度测定

除埋有仪器的坝段可借用仪器测值外，无仪埋坝段可采用直接测量法(塞尺量测或刻度放大镜)，在部分缝面的上部、中部或下部在廊道中预先布置固定点，直接量测张开度，并做好详细的测读记录。对缝面不具备直接测量条件的灌区，张开度也可根据预灌性压水检查结果利用灌区容积(扣除管道积水)和面积折算。

在压水、灌浆过程中须根据需要，按设计技术要求或监理工程师指示在具备观测条件的缝面上布置变形观测装置，进行增开度观测。增开度监测仪器采用千分表，每5～10min观测一次，增开度控制标准为横缝不大于0.3mm、纵缝不大于0.5mm。

6.1.3 灌区通水检查(封闭性压水)

在进行接缝灌浆前，对灌区的灌浆系统进行通水检查。通水检查包括单开式通水检查和封闭式通水检查，通水压力为设计灌浆压力的80%，检查内容如下：

a.查明灌浆管路通畅情况，灌区至少须有一套灌浆管路畅通，其通水流量须大于30L/min。

b.查明缝面通畅情况，两个排气管的单开出水量须不小于25L/min。

c.查明灌区密封情况，缝面漏水量须小于15L/min， 发现外漏，必须处理至合格。

d.当灌浆管路发生堵塞时，用压力水或风水联合冲洗，力求贯通。若无效，采用补打孔、掏洞和重新接管等方法恢复管路通畅。

6.1.4 预灌性压水检查

通水检查合格后，要进行预灌性压水检查，压水压力等于灌浆压力，检查情况须做记录；预灌性压水检查合格，灌区即具备灌浆条件，向监理工程师申请签发准灌证，进行灌浆作业。

6.1.5 缝面浸泡、冲洗

灌浆前进行缝面浸泡和冲洗工作，必须保证对缝面充水浸泡不小于24h，并将水放净后用风吹净缝面及各预埋灌浆管道内的积水。

6.2 灌浆参数

6.2.1 灌浆顺序和间歇时间

a.同一坝段、同一接缝的各层灌区，自基础层开始，逐层依高程自下向上灌注。上层灌区的灌浆，应待下层和下层相邻灌区灌好后方可进行。

b.大坝横缝灌浆应从建基面高程较低的坝段开始施灌，向两侧渐高。

c.同一高程的纵缝(或横缝)灌区，一个灌区灌浆结束3d后，其相邻的纵缝(或横缝)灌区方可灌浆。若相邻的灌区已具备灌浆条件，可采用同时灌浆方式，也可采用逐区连续灌浆方式。当采用连续灌浆方式时，前一灌区灌浆结束后8h以内，必须开始后一灌区的灌浆，否则仍应间隔3d后再进行灌浆。

d.同一坝缝的下一层灌区灌浆结束10d后，上一层灌区方可开始灌浆。若上、下层灌区均已具备灌浆条件，可采用连续灌浆方式，但上层灌区灌浆应在下层灌区灌浆结束后4h以内进行，否则仍应间隔10d后再进行灌浆。

e.任何灌区即将施灌前，在灌浆缝面起压的同时，邻缝也须进行通水平压，平压压力同灌浆压力。灌浆前、灌浆中，该灌区上层灌区保持通水循环，并且灌浆后至少通水循环6h。

6.2.2 浆液比级

当缝宽大于1mm、且灌区通畅条件下，可采用常规水泥进行灌浆，浆液水灰比1∶1、0.6∶1依次加浓；0.5mm<缝宽≤1.0mm时，可采用常规水泥进行灌浆，浆液水灰比2∶1、1∶1、0.6∶1依次加浓；0.2mm≤缝宽≤0.5mm时，采用湿磨细水泥进行灌浆，要求95%以上水泥颗粒细度小于40μm，浆液水灰比2∶1、1∶1、0.6∶1依次加浓；缝宽小于0.2mm时，暂不灌浆，加强缝宽观测，钻孔进行孔内电视录像检查，最终确定了缝的开合程度后再处理。

6.2.3 灌浆压力

灌浆压力以灌区顶层(排气槽)压力作为控制值，以进浆管口(灌区层底)压力作为辅助控制，根据经验公式p底=p排+γ浆或水H+εγ浆或水H(ε为阻力损失系数，γ浆或水为浆或水密度，H为灌区高度)，灌区层顶(排气槽)压力一般采用0.2～0.25MPa，无压重混凝土的顶层灌区层顶压力采用0.05MPa。灌浆过程中须注意对缝面增开度的控制，保证横缝增开度不大于0.3mm。

6.2.4 灌浆结束条件

当排气回浆管浆液达到最浓比级浆液，且管口压力或缝面增开度达到设计规定值，注入率小于0.4L/min时，持续灌注20min，即可结束灌浆。结束时，须先关闭各管口阀门后停机，保证闭浆时间不少于8h。

当排气回浆管出浆不畅或被堵塞时，应在缝面增开度限值内，尽可能提高进浆压力，至达到限值为止。当注入率小于0.4L/min时，持续20min，结束灌浆。若无效，则在灌浆结束后，立即从两个排气管中进行倒灌处理。倒灌时须使用最浓比级的浆液，在灌浆图纸规定的压力下，缝面停止吸浆，持续10min灌浆结束。

6.3 接缝灌浆施工

6.3.1 常规灌浆系统的灌浆

常规灌浆共297个灌区。其中，横缝灌区229个，面积约53293.8m2；纵缝灌区67个，面积约11336.72m2。通水检查缝面及管路畅通，缝面张开度在0.3～1.9mm之间。灌浆采用水泥浆液，开灌水灰比2∶1，结束水灰比0.5∶1，排气管压力和出浆比重均达到设计要求，灌浆过程均正常。

6.3.2 诱导横缝的灌浆

厂①～厂⑦诱导横缝的灌浆，根据缝宽情况(0.33～1.23mm)，采用不同的水灰比标准开灌，各项灌浆指标均正常，灌浆管路畅通，缝面通畅，排气管出浆且能达到设计压力和比重，灌浆过程正常。

6.3.3 重复灌浆系统的灌浆

a.厂⑧坝段和升船机坝段设置了重复灌浆系统，在常规灌浆管路灌浆时，对重复灌浆管路进行低压力通水检查，在常规灌浆完成后及时进行了冲洗，重复灌浆管路畅通。

b.大坝蓄水后，部分灌区二次张开缝宽大于0.2mm时进行了二次灌浆，采用湿磨细水泥灌浆，灌浆压力0.5MPa，灌浆正常。

7 灌浆效果分析

7.1 灌浆成果分析

7.1.1 常规灌区

297个常规灌区共计69642.66m2，缝面总注入量为109681.06kg，总平均单耗为1.57kg/m2，灌浆过程正常。

7.1.2 诱导横缝灌区

经统计，12条诱导横缝共注入水泥8103.82kg，平均注入率1.62kg/m2，排气管口压力和出浆比重均符合要求，证明诱导横缝在冷却后，缝面拉开具有可灌性。

7.1.3 重复灌浆系统

重复灌浆系统灌区二次灌浆4个区，由于缝面张开较小，采用湿磨水泥灌浆，平均缝面注入率为0.8kg/m2，排气管口出浆，用最大设计压力0.5MPa进行灌浆，保证了最大程度地充填二次张开的缝面。

7.2 接缝检查孔情况

a.常规灌浆检查孔在高程320.00m以下308个灌区灌后质量检查共布置31个孔。其中，高程250.00m以下灌区共布置4个检查孔、高程250.00～320.00m灌区共布置27个检查孔对灌后质量进行骑缝钻孔取芯、压水试验检查。结果表明：芯样完好，呈圆柱状，缝面结石充填密实、质地坚硬，并与混凝土胶结紧密；压水试验透水率为0Lu。取芯及压水情况均满足要求。

b.诱导横缝灌区布置2个检查孔，进行骑缝钻孔取芯、压水试验检查。结果表明：芯样完好，呈圆柱状，缝面结石充填密实、质地坚硬，并与混凝土胶结紧密；压水试验透水率为0Lu。取芯及压水情况均满足要求。

c.可重复灌浆系统灌区未布置检查孔。

7.3 综合评价

a.二期Ⅱ标段高程320.00m以下接缝灌浆308个灌区，合格率为100%，其中，278个灌区评为优良，优良率为90.3%，接缝灌浆质量评定优良。

b.诱导横缝和可重复灌浆的设置达到了预期目的，灌浆达到了预期效果。设置诱导缝可以大大提高碾压混凝土同仓浇筑强度，减少混凝土浇筑过程布置接缝灌浆管路系统和检查的时间。

c.常态混凝土和碾压混凝土交接处设置重复的灌浆系统，可有效保证常规接缝灌浆后，缝面二次张开，进行二次灌浆的灌浆质量，增加坝块的整体性和传力条件。重复灌浆系统可作为保证碾压混凝土接缝灌浆质量的有效措施推广应用。

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

A

1673-8241(2014)08-0010-05