试论滑模工艺的大型压力竖井混凝土缺陷成因及处理

2017-04-25邱云

四川水力发电 2017年2期

关键词：竖井滑模灌浆

邱云

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

试论滑模工艺的大型压力竖井混凝土缺陷成因及处理

邱云

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

溪洛渡水电站压力竖井作为一级建筑物，结构安全极其重要，必须对混凝土出现的质量缺陷引起足够重视。滑模施工技术规范要求编制详细可行的施工方案，各项措施都应经过认可，滑模施工方案应经有实践经验的专家认可。而且应有一定比例的现场施工管理人员和操作人员具有滑模施工和操作的实际经验,以保证在滑模施工中各工序之间紧密配合,尽量减少质量缺陷的出现，并随时发现问题和解决问题。

压力竖井；缺陷处理；补强加固；化学灌浆；滑模工艺

1 工程概况

溪洛渡水电站装机容量在国内仅次于三峡工程，是世界第三大水电站，左右岸各布置9条压力管道。压力管道沿纵剖面可分为渐变段、上平段(压坡段)、上弯段、竖井、下弯段、下平段、锥管段及连接段等。上下平段采用竖井连接方式。压力竖井内径10 m，高度在95.219 m～104 m，衬砌厚度0.9 m，采用钢筋混凝土衬砌，全段均设置固结灌浆。

以左岸压力管道为例，1号压力竖井纵剖面布置见图1。

考虑到施工进度和施工便利性，压力竖井采用滑模施工。

2 压力竖井滑模施工情况

2.1 滑模施工特点

滑模施工可以大幅度减少脚手架和模板的拆卸安装工作，施工方便，又能提高材料利用率，降低生产成本。但是对混凝土的性能要求也比较高，如果施工时掌握不好，提升时易将混凝土拉裂，使混凝土结构承载力和混凝土耐久性降低，给工程埋下隐患。

2.2 压力竖井混凝土质量

压力竖井采用滑模衬砌完成后，在检查时发现：混凝土表面主要存在表面不平整、气泡、麻面、蜂窝、错台、局部塌落等缺陷。井壁表面有长短不一的裂缝，以9号压力竖井情况为例，裂缝呈水平状，有10余条，最长的约31 m，接近竖井周长；最短的约5 m，均有微量渗水和白钙质流出，其它竖井情况类似，且前期施工竖井的质量相对要差些，与施工经验和操作方式有关。

图1 左岸1号压力管道纵剖面图

3 缺陷出现的原因分析及处理

3.1 混凝土表面蜂窝、麻面

主要原因在于骨料粒径过大；混凝土坍落度选择不当；混凝土振捣不实及模板漏浆；空滑后没有及时清理井壁松散的混凝土块。

麻面、气泡采用环氧胶泥刮补，蜂窝和面积较大的麻面，凿成规则形状，回填预缩砂浆或环氧砂浆。

3.2 混凝土表面鱼鳞状外凸、错台

原因是模板一次滑升过高；混凝土浇筑层厚度过大；振捣侧压力过大，模板刚度不够；模板安装质量差，在侧压力作用下模板锥度增大。

混凝土表面外凸超过相关规范及技术要求规定的范围必须进行处理，要求用比原混凝土强度等级高一级的水泥砂浆按1∶2坡比进行平整度抹面。

3.3 混凝土表面局部坍落

分析原因是混凝土尚未达到出模强度即进行滑升；滑升速度太快与混凝土的强度增长速度不符；不按规定分层浇筑或浇筑层高差过大，造成混凝土在模板内停留时间过长，当模板提升时，先浇的混凝土已达到或超过出模强度，后浇的混凝土却未达到出模强度或处于塑性状态，不能保持自身形状而坍落。

对坍落较轻的情况，可采用提高一级标号混凝土或水泥砂浆进行局部修复；对坍落范围较大的情况，要在保持混凝土不粘模的情况下放慢滑升速度；对大面积的严重坍落，则应及时采取脱模停滑措施，待混凝土达到脱模强度后再对坍落部位的混凝土进行修复。

4 竖井裂缝处理方案

4.1 裂缝产生的原因

由于滑升速度慢以致混凝土粘模；模板内表面不洁，摩阻力大；滑模平台倾斜或者纠偏过急加大了模板对混凝土的侧压力；模板刚度不足，平台在施工荷载作用下模板结构变形大；不按规定分层浇筑，浇筑层高差过大造成混凝土在模板内停留时间过长。

4.2 裂缝处理原则

根据压力管道运行条件和竖井结构要求，由于压力竖井为圆形断面，承受内压能力强，且配筋计算时已经考虑外压工况，裂缝的产生对竖井的承载力不会造成影响。裂缝修补主要是抵御诱发钢筋锈蚀的介质侵入，延长竖井实际使用年数，恢复竖井的使用功能，提高其防水、防渗能力，基于这一认识竖井混凝土裂缝处理方式见表1。表中裂缝宽度按每条裂缝的最大宽度取值。

表1 压力竖井裂缝处理要求

4.3 裂缝处理方法及施工工艺

4.3.1 表面处理法

表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹主要用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。处理措施是先清理冲洗干净缝面后在裂缝的表面涂抹水泥浆或环氧胶泥。表面贴补(土工膜或其它防水片)法用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

4.3.2 化学灌浆法

4.3.2.1 灌浆孔的布置

沿缝两侧布置φ42 mm斜孔，孔距：对于δ≤0.4的裂缝采用1 m孔距；对于δ>0.4的裂缝采用1.5 m孔距。各斜孔与缝面交于不同深度，也可采用垂直的骑缝孔，骑缝孔的深度与缝深一致，缝深可通过检查孔确定。见图2。骑缝孔无法避开钢筋处，以不打断钢筋为宜。

图2 灌浆孔布置示意

4.3.2.2 压风检查

压风应在裂缝表面充填完成7天后进行。风压为0.2 MPa，压风从一端开始，逐孔进行。压风检查主要是检查灌浆孔间的通畅情况及裂缝口是否密封，有外漏的则需重新作封缝处理。

4.3.2.3 缝面止浆

化学灌浆材料的渗透性能较好，造价高，为保证注浆质量，节省浆液，要求对缝面进行止浆。止浆方法是沿缝凿槽，洗刷干净后再嵌填改性砂浆或者速凝早强砂浆，并将表面压实抹光。

4.3.2.4 试漏

的检查止浆效果，以选择主注浆孔。注浆材料采用环氧树脂，则采用压气检测，压力大于灌浆压力，当发现止浆有缺陷时，应在灌浆前进行修补。

4.3.2.5 灌浆材料

灌浆材料建议采用环氧树脂。因环氧树脂适用较干燥裂缝或经处理后已无渗水裂缝的补强，能灌0.3 mm左右的细裂缝。环氧树脂粘度高较，在潮湿或水中粘合强度不高，故应选在裂缝较干燥或经处理后裂缝已无渗水时施工。

环氧树脂浆液的配方应根据现场试验得出，下表2为初配建议值，仅作参考，现场根据实际灌浆效果做调整。

表2 环氧树脂浆液的基本配方(重量比)

4.3.2.6 灌浆

(1)浆材与缝面粘结强度≥1 MPa。

(2)灌浆压力：灌浆压力控制在0.2～0.4 MPa。

(3)起灌顺序：从最下端开始向上逐孔进行，同一裂缝的灌浆应由深到浅进行。

(4)灌浆结束标准：吸浆量小于0.02L/5 min，再继续灌注30 min压力不下降即可结束灌浆。

4.3.2.7 封孔

对于固化后强度达到或超过混凝土强度的灌浆材料，灌浆后孔内的固结物不必清除。

4.3.2.8 灌浆注意事项

(1)加强对基岩面渗水的封堵

在缝面处理之前应切断渗水的来源，建议对裂缝周边混凝土与基岩的接触面先采用灌浆措施进行封堵，孔距1 m，深入围岩1 m，孔径不小于32 mm，钻孔前应采用钢筋探测仪探测钢筋。钻孔后应立即用高速水流冲洗直至回水澄清10 min后结束，并测量、记录冲洗后钻孔孔深。钻孔冲洗完成后应作简易压水试验和孔内钩槽、压水试验。

(2)调整灌浆孔孔深

由于压力竖井衬砌结构较厚，考虑到浆液的扩散效果，必须向裂缝深部加打灌浆深孔，深孔穿透裂缝缝面的位置不小于实际衬砌厚度的2/3，并根据灌浆材料的渗透半径对浅孔孔深及灌浆分序作相应调整。

(3)选择灌浆时机

为保证裂缝处理效果，其处理(灌浆)时机宜选在低温季节末期进行；裂缝的修复一定要在其停止发育以后进行，以免修复部分被重新拉裂。