藏木水电站钢衬接触灌浆施工工法及质量控制

李宏义

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)



藏木水电站钢衬接触灌浆施工工法及质量控制

李宏义

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】水电站工程中的引水压力钢管、蜗壳、肘管、预埋件、冲砂建筑物等都属于钢衬结构。由于混凝土终凝后收缩或钢衬的存在妨碍混凝土浇筑时的振捣等因素的影响，钢衬与混凝土接触面会出现脱空现象。为了确保钢衬与混凝土联合受力与安全运行，一般对脱空区域采用接触灌浆的方法进行处理。文章对藏木水电站钢衬接触灌浆的施工工法进行了简要介绍。

【关键词】藏木水电站；钢衬；接触灌浆；施工工法；质量控制

1工程概况

藏木水电站枢纽布置格局为重力坝+坝后式厂房，由左、右岸挡水坝段、溢流坝段、厂房坝段、冲砂底孔坝段、坝后式地面厂房、消力池和海漫等组成。大坝共分19个坝段，大坝建基面高程3 198.00 m，最大坝高116 m，坝顶总长度387.50 m。藏木水电站钢衬外围混凝土硬结后，为了使钢衬结构能更好地与混凝土和基岩共同工作，对冲砂廊道、引水压力钢管水平段、斜直段、上弯段进行钢衬接触灌浆。各脱空区域则按照“自下而上”的原则进行，即先进行较低高程脱空部位施工，而后转向高处脱空部位。根据接触灌浆技术规范，结合本工程的具体情况，制定以下钢衬接触灌浆施工方案：钢管脱空检查(孔位放样)→钻孔→钢管套丝、灌浆管安装→洗孔→钢衬接触灌浆→效果检查(补灌) →灌浆管拆除及丝堵封堵及电焊。

2施工工法

2.1灌桨前工作

钢衬接触灌浆前一项是脱空区域的确定。藏木水电站钢衬接触灌浆脱空区域确定脱空的深度及范围。前者主要采用锤击敲打钢衬确定，后者则是边锤击边画出脱空范围，根据现场情况绘制成图，以指导开孔和灌浆施工。

锤击敲打法操作时要求钢衬表面上的堆积物、附着物必须清理干净，敲打者尽量不要穿软质鞋子，必要时搭设钢管排架以便锤击敲打者的脚不睬在被锤击敲打的钢衬上。所有这些均是保证钢衬被锤击敲打发出的响声清晰、真实有效。

2.2钻孔

每一个独立的脱空区布孔不应少于2个，最低处和最高处都应布孔，孔径不应小于12 mm。钻孔的布置原则是在满足规范要求的前提下，尽量少布和减小孔径，以减少对钢衬的破坏。如脱空区域相连通，则位于低处的脱空区域布置灌浆孔；位于高处的脱空区域布置排气孔。钻孔的布设位置要避开钢衬的接头、加劲环等部位。通过对脱空面积、脱空深度及脱空区域串通情况的分析，估算每个独立的脱空区域的灌浆量，再依据灌浆量来确定钻孔的数量及孔位布置。一般来说，脱空区域面积较大、脱空深度浅则钻孔数量多；反之如果脱空区域灌区面积小、脱空深度大则钻孔数量少。钻孔完毕后即在孔内攻丝，然后安装灌浆管、排气管。对脱空区域面积较大的灌区，尤其是对脱空深度较浅的大罐区，除了按照规范要求布设灌浆孔和排气孔外，应该布设1～2个用于安装压力表的钻孔(一般布置在脱空区域的中间位置)，以监测灌浆时钢衬的受力情况。

2.3冲洗

钢衬接触灌浆冲洗的目的，一是清除脱空区域内的污物和积水，二是检查了解脱空区域的串通情况,三是对冲洗水加入高锰酸钾等染色物，记录注入量，以掌握脱空容积，以便准备灌浆材料。

藏木水电站钢衬冲洗遵循先水后风的顺序。水洗时水从脱空高处孔注入，脱空低处孔排出污物积水；风吹时风从脱空低处孔通入，从脱空高处排出污物积水。水、风循环冲洗直至回水清澈、积水全部清除为止。冲洗时水和风的压力一般控制在灌浆压力的80%。冲洗时观察脱空区的串通情况，并将串通情况及时的在钢衬标记清楚，冲洗完成后与其他检查成果一起绘制成图。

2.4灌浆压力及浆液选定

灌浆压力及浆液浓度是直接影响灌浆效果的两个重要因素。一般情况来讲，使用较大的灌浆压力和浓度较高的浆液其填充脱空的效果比较理想，因为大压力能使浆液充分填充，而浓浆在凝结后收缩小，能避免出现二次脱空。但是，钢衬能承受的最大压力有限，超过此承受力则钢衬被拱起。而浓浆流动性能较差，易引起堵塞，同时浓浆无法灌入深度较浅的脱空区域。

浆液浓度取决于脱空深度。藏木水电站对于脱空区域全部采用水泥灌浆。水泥采用P42.5级硅酸盐水泥。灌浆用水应符合(JGJ 63-2006)的规定，符合拌制水工混凝土用水的要求。拌浆水的温度不高于40 ℃。

制浆材料称量误差应小于5%。水泥等固相材料应采用重量称量法，用比重计测量；水泥浆液做到搅拌均匀，测定浆液密度；纯水泥浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机时，应不少于30 s，从开始制备至用完的时间宜小于4 h，超过规定时间者应予以舍弃；浆液温度应保持在5 ℃～40 ℃，低于或超过此标准的应视为废浆；灌浆采用1∶1、0.8∶1、0.6(0.5)∶1三个比级的水灰比，以先稀后浓的原则进行施灌。对于浆液在规定的灌浆压力下仍无法灌入的区域，则采用化学灌浆进行灌注。

2.5灌浆

接触灌浆施工过程中严格遵守“先稀浆后浓浆”和“先小压力后大压力”的原则。灌浆自低部位脱空区的低处孔开始，在灌浆过程中敲击震动钢衬，待各高处孔分别排出浓浆后一次将其孔口关闭。灌浆压力控制由小到大逐级升压，在浆液灌入量正常情况下不增加压力，浆液的输送保持均匀、连续。灌入量较大的情况下也不要加大送浆量，防止脱空区一旦被灌满而送浆尚在继续，引起钢衬“鼓包”。在灌浆过程中严格控制供浆的连续性，杜绝灌浆过程中出现中断，导致进浆孔、送浆管堵塞的现象。遇到脱空区未灌满而发生供浆中断时，则采用风、水轮换冲洗灌区，将脱空区内已灌进的浆液全部清除，以便重新进行灌浆。坚决杜绝因供浆中断导致进浆孔堵塞进行二次布孔的现象。为了防止发生灌浆突然中断事故，除了保证水、电供应及机械设备正常运行外，还应备足浆材及保持管路畅通。

藏木水电站钢衬接触灌浆结束标准：灌浆过程中，达到设计灌浆压力情况下，出浆孔排出的浆液浓度与灌入的浆液浓度相同，封闭出浆孔及排气孔后不再吸浆后，继续灌注20 min(屏浆时间)即可结束。屏浆时为防止钢衬拱起，在屏浆过程中对排气孔的阀门进行适当调整。

2.6特殊情况处理

(1)灌浆过程中发现浆液外漏，先从外部进行堵漏。若无效再采用灌浆措施，如加浓浆液、降低压力等进行处理，但不得采用间歇灌浆法。

(2)灌浆过程中发现串浆，当串浆灌区已具备灌浆条件时，可同时灌浆。否则采用以下措施：若开灌时间不长，使用清水冲洗灌区和串区，直至灌浆区、串浆区的排气管出水洁净时为止，待串区具备灌浆条件后再同时进行灌浆；若灌浆时间已较长且串浆轻微，可在串区通入低压水循环，直至灌区灌浆结束，串区循环回水洁净为止。

(3)灌浆过程中，当进浆管和备用进浆管均发生堵塞，则先打开所有管口放浆，然后在缝面增开度限值内尽量提高进浆压力，疏通进浆管路。若无效可换用回浆管进行灌注或采取其它措施。

(4)灌浆因故中断，立即采用清水冲洗管路各灌区，保持灌浆系统通畅。恢复灌浆前，再做一次压水检查，若发现灌浆管路不通畅或排气管单开出水量明显减少，则采取补救措施。

3施工质量控制

3.1灌浆施工前质量控制

灌浆采用业主统一提供的PO42.5水泥。水泥保持新鲜，受潮结块的水泥严禁进入工作面，并对工作面使用的水泥进行质量检查。制浆用水水质满足拌制水工混凝土用水要求。现场施工准备充分，在具备灌浆条件后，由监理工程师、质检员签发准灌证后开始灌浆。

3.2灌浆过程质量控制

灌浆施工过程由质检员、监理工程师旁站监督管理。每班均有技术员现场值班，按施工措施、技术规范及监理工程师的指令进行施工。灌浆孔的孔位、孔径经“三检制”严格检查验收合格后，申请监理工程师验收，验收合格后才能进行灌浆施工。

浆液配比：现场配备比重计，随时检测浆液比重。当班技术员和配浆工人做到每缸都测，质检人员与监理工程师随时抽查，如不符合要求，及时进行调整。灌浆压力由记录员、技术员、三检人员共同控制，使灌浆压力在设计压力范围内进行。

3.3灌浆结束后质量检查

藏木水电站钢衬接触灌浆质量检查要求在灌浆结束7 d后进行。质量检查的内容主要有：脱空范围和脱空深度。检查方法仍采用敲击法。检查脱空范围并根据敲击的声音，初步判断脱空范围和深度，根据脱空面积、脱空深度的初步判断结果，再由业主、设计、监理、施工单位四方分析评定灌浆质量及是否进行不补灌处理。为尽量提高钢衬整体强度，藏木水电站钢衬接触灌浆对灌后脱空面积大于0.2 m2的脱空区域才要求进行补灌，并根据检查结果确定补灌措施。

经检查合格后或补灌合格后的脱空区域，才可以将原埋设的灌浆管、排气管取下，清除钻孔周围浆液，拧上与钢衬材料相同的螺杆，在孔口倒角处进行焊补处理，用砂轮磨平。

4结论

经过藏木水电站冲砂廊道，左、右冲砂底孔，引水压力钢管水平段、斜直段、上弯段进行钢衬接触灌浆处理，根据钢管厚度选用相应厚度的丝堵，要求丝堵旋入钢管内约4 mm后，然后满焊堆焊出来，焊缝高度必须控制在1～3 mm之间，然后采用砂轮打平磨光即可，以防止引水钢管运行过程中出现丝堵脱落和漏水等现象。在该方面积累了不少宝贵的经验，在实施后也取得了良好的效果，保证了藏木水电站安全、经济运行。其施工工法简单方便，耗材少，具有良好的经济性、安全性、实用性和推广价值。

参考文献

[1]DL/T 5418-2001 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[2]胡晶, 李焰. 景洪水电站钢衬接触灌浆施工技术[J]. 红水河, 2009(3):15-17.

[3]汪永贵. 钢衬接触灌浆施工工艺与效果[J]. 西部探矿工程, 2001(4).

[作者简介]李宏义(1989～)，男，学士，主要从事水利水电施工管理工作。

【中图分类号】TU712.4

【文献标志码】B

[定稿日期]2015-11-17