FUKO管在水电站厂房蜗壳接触灌浆中的应用

穆国锋

(中国水利水电第十一工程局有限公司，郑州 450001)

0 工程概况

布桑加(Busanga)水电站位于刚果(金)南部地区卢阿拉巴(Lualaba)河上，上游建有N’Seke 水电站及Nizilo水电站，是该峡谷河段规划四个梯级电站的最后一个梯级。大坝为抛物线双曲碾压混凝土拱坝，最大坝高141.5m。

发电厂房位于大坝下游约420m的河道左岸，为岸边式地面厂房，装机4台，单机容量60MW，总容量240MW。厂房蜗壳最大直径2.9m，最小直径1.1m。

1 FUKO管的构造和工作原理

1.1 FUKO管构造

FUKO管最早从德国引进，FUKO的德语是FUGENKONTAKA的缩写，意思是接缝。FUKO管作为水泥灌浆使用，Ф38mm，材质为聚氯乙烯，构造如图。

图1 FUKO管结构图

FUKO管为圆形带肋状，管道直径25mm，圆形管道凹处交错布置有4排出浆孔，孔径7mm，间距6cm；一条橡胶带覆盖整个管道，橡胶带上纵向分段布置有8条出浆槽，外围有一层塑料编织网将橡胶带紧紧裹在管道外；FUKO管柔软可弯曲，可以连接任意长度来满足工程需要。

图2 FUKO管细部结构图

1.2 工作原理

工作原理：

1)混凝土浇筑

在灌浆管的管体四周上均匀设置多道出浆孔槽和单向开关，可全断面出浆，当浇注混凝土时，单向开关可防止砂浆堵塞出浆孔。

2)灌浆

浆液在压力作用下进入管道，从管道上的出浆孔渗出，在压力作用下，覆盖在管道上的橡胶带变形收缩，橡胶带上的缝隙张开，浆液从橡胶带上渗出，均匀地注入混凝土结构与基层或钢衬之间的缝隙中。

灌浆完成后，在外部浆液的压力作用下，橡胶条上裂隙收缩，压实在管道周围紧紧覆盖住出浆孔，使浆液不能倒灌到管道内。就像是单向开关，只能进不能出，在灌浆结束后可用清水清洗管道，对后期缺陷可重复进行灌浆[1]。

FUKO管工作状态如图3所示。

图3 FUKO管工作状态图

2 蜗壳灌浆

2.1 FUKO管的布置

厂房蜗壳由24节瓦片组成，每节瓦片布置一套灌浆系统，FUKO管从蜗壳中心线以下沿着蜗壳外壁布置，延伸到蜗壳与座环相连部位阴角最上部，以保证灌浆范围能全部覆盖。

进浆管和回浆管布置在EL740.5m水轮机层内，回浆管和蜗壳间距大于20cm。FUKO管与进浆管、回浆管连接见图4、图5和图6所示。

图4 FUKO管细部结构图

图5 FUKO管布置图

图6 FUKO管连接图

2.2 FUKO管的安装

蜗壳验收完成后，在蜗壳下半部外臂上安装FUKO管，FUKO管柔软可弯曲，管身的固定采用不锈钢金属管道夹(每隔20cm布置一个)，金属夹片用黏结剂黏在蜗壳上。

管道安装时要求平顺，无扭曲，紧贴在蜗壳外臂上，贴的越紧，灌浆效果越好；要求管道外包橡胶带无张开，接头处要连接牢固。

2.3 灌浆工艺

1)灌浆压力

蜗壳接触灌浆在蜗壳混凝土全部浇筑完成，并达到28天龄期后进行，最大灌浆压力0.1MPa，灌浆采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，浆液水灰比采用1:1、0.8：1、0.6:1(或0.5:1)三个比级，应尽量多灌注较浓稠浆液。

2)灌浆前冲洗

灌浆前应用压力风检查缝隙串通情况，吹除空隙内的污物和积水，风压必须小于灌浆压力，采用0.8MPa。

3)灌浆

灌浆采用自动记录仪，并在孔口安装压力表，灌浆应从低处孔开始，在灌浆过程中敲击震动钢衬，并应记录灌入量和浓度，在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，延续灌注5min即可结束。

在钢衬内进行抬动变形监测，在灌浆过程中应观测蜗壳钢衬的变形，如发现异常应立即降低压力，并进行相关检查，检查正常后方可继续灌浆。

4)管路清洗、封堵

在灌浆结束后，立即用清水对管路进行冲洗，将管路内水泥浆用真空管吸出，将管路清洗干净，以备复灌。

5)质量检查

在灌浆结束7-14d后，对蜗壳进行质量检查，采用敲击法，绘制出蜗壳的脱空部位、面积，并标注在蜗壳上；复灌时要严格控制灌浆压力，在灌浆完成后对相应部位进行检查，直至合格。

6)封孔

在蜗壳全部检查合格后，对灌浆管进行封堵，采用水灰比05:1的水泥浆封堵密实[2]。

3 灌浆质量评述

蜗壳灌浆完成后，对蜗壳进行了检查，1#蜗壳脱空部位有5处，最大面积1.2m2，2#蜗壳脱空部位有4处，最大面积0.85m2，3#蜗壳脱空部位6处，最大面积1.1m2，4#蜗壳脱空部位4处，最大面积1.3m2。

根据检查结果对蜗壳进行了复灌，复灌结束后汇同监理、设计和业主单位对蜗壳灌浆质量进行了检查，通过敲击和物探法进行检查，1#蜗壳空腔部位2处，最大面积0.3m2；2#蜗壳空腔部位3处，最大面积0.25m2；3#蜗壳空气部位2处，最大面积0.22m2；4#蜗壳空腔部位2处，最大面积0.21m2。脱空点深度在1-3mm，满足蜗壳接触灌浆质量要求。

4 结 论

FUKO管作为一种新型接触灌浆系统，在灌浆管的管体四周上均匀设置多道出浆孔槽和单向开关，可全断面出浆，当浇注混凝土时，单向开关可防止砂浆堵塞出浆孔。可以进行重复多次灌浆，施工操作简单，避免了在蜗壳上开孔进行二次灌浆，减少了工序；同时保持了蜗壳的整体性。在蜗壳接触灌浆、压力钢管接触灌浆、大坝坝基基面接触灌浆中采取此技术具有明显的优势，目前国内已经有厂家可以生产，可以大力推广。