单比级灌浆技术在三峡大坝接缝灌浆中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇单比级灌浆技术在三峡大坝接缝灌浆中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】 文章通过大坝接缝形成原因分析，详述了接缝灌浆机理和作用、灌浆条件、影响因素等。通过三峡水电站接缝灌浆施工实例，叙述了接缝灌浆工艺流程、施工参数、施工措施、成果分析、质量评定等。认为接缝灌浆作为改善传力条件，提高大坝整体性和刚度，提高大坝整体防渗能力的重要措施，采用单比级（0.5:1）浆液灌注具有时间短、成本低，操作简单，灌浆效果好等特点。
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：
1、接缝形成原因
水泥作为浇筑大坝的主要材料，具有耐冻性、早期强度高和易和性好的特点。但不论何种水泥，与水、骨料拌合制成砼料、浇筑、凝结、硬化过程中，与水发生化学反应，不断的释放热量，使砼内部温度升高，与砼表层形成温差，内部热量聚集到一定程度时，砼伸缩从而产生裂缝，砼体积越大出现裂缝的概率越高。
为了预防砼在凝结硬化过程中水化热作用散热不均匀，产生裂缝，除采取分层浇筑、层内铺设冷却水管通水降温外，大坝浇筑时，将大坝分成一定长度和宽度的浇筑单元——坝块，按坝块浇筑，坝块与坝块之间就形成了缝隙——接缝。其作用：（1）缩短了仓号准备、砼浇筑的时间，降低了劳动强度，提高了功效；（2）有利于跳仓跳块，提高了砼浇筑速度；（3）极大的降低了砼凝结硬化过程中散热不均匀产生裂缝的概率，有利于坝块砼整体强度的提高。
2、接缝灌浆机理和作用
接缝灌浆就是将具有胶凝性的水泥浆液或化学浆液，按规定的配合比，通过机械（灌浆泵）施加压力，经预埋在大坝接缝部位的管路，输送到缝面的各个部位的过程，以改善传力条件增强坝体整体性的灌浆。浆液充填满缝面空隙，形成具有一定强度的结石，起到胶结、粘合、防渗、提高抗变形能力和均匀传递应力的作用。其目的就是通过所灌注浆液凝结硬化形成的结石，将坝段之间的缝隙胶结充填密实，改善传力条件，提高大坝的整体性和刚度，使大坝应力均匀传递；提高大坝的整体防渗能力，确保大坝稳定、安全运行，正常发挥效益。
3、接缝灌浆条件
接缝灌浆处理对象是大坝浇筑过程中工艺要求形成的坝段之间的缝隙，所以进行接缝灌浆时灌区（即缝面）必须符合一定的条件，才能进行灌浆，根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，必须满足以下条件方可进行灌浆，（1）灌区两侧坝块混凝土的温度必须达到设计规定值；（2）灌区两侧坝块混凝土龄期宜大于6个月，在采取有效措施的情况下，也不宜少于4个月；（3）除顶层外，灌区上部不宜少于6米的混凝土压重，且其温度应达到设计规定值；（4）接缝的张开度不宜小于0.5mm；（5）灌区周围封闭良好，管路和缝面畅通。
4、影响接缝灌浆要素
4.1温度和缝面张开度
温度和缝面张开度是影响接缝灌浆的主要因素，温度的高低直接影响缝面张开度。温度过高，灌区两侧混凝土得不到充分冷却，缝面张开度就小；反之，缝面张开度小，表明灌区两侧混凝土温度较高。在灌区两侧混凝土温度和缝面张开度达不到要求时进行接缝灌浆，可能灌注一些浆液，浆液凝结硬化形成结石后，当灌区两侧混凝土温度达到设计规定值，混凝土冷缩，缝面重新拉开，成为应力传递的薄弱区和渗水通道。必须进行二次处理，普通灌浆材料无法灌入，且施工难度极大。所以必须确保接缝灌浆前灌区缝面张开度和两侧及压重块混凝土温度达到设计规定值，否则不能进行接缝灌浆。
4.2管路畅通情况
预埋在缝面部位的管路系统（包括主进浆管、备进浆管、主回浆管、备回浆管、排气槽、上下游排气管路、出浆盒等）是浆液到达缝面的通道，其畅通情况是确定施工工艺、控制灌浆参数、评价灌浆质量的重要依据。管路畅通情况可间接反映缝面张开度，管路畅通情况好，说明管路与缝面连通好，缝面张开度达到了要求，实施灌浆时，浆液能顺利到达缝面的各个部位，凝固后结石充满缝面的各个角落。否则实施灌浆后，将在缝面内空气残留部位出现结石的空白区，特别是上下游排气管路不通（包括一根不通）时，灌区顶部空气无法排出，浆液无法到达形成结石空白区，将成为隐藏的渗漏通道和应力传递的薄弱区。
4.3灌区密封情况
灌前通水检查和压水试验，一是检查管路畅通情况，获取各管口出水量数据，为灌浆提供依据；二是检查灌区的封闭情况。若灌区漏水，必须在灌前完成封堵，且检查合格。否则进行灌浆时将成为浆液渗漏通道，一是浪费灌浆材料，增大成本，二是由于浆液渗漏使排气管口压力无法稳定，充填不密实，存在空隙，出现质量缺陷。
4.4灌浆压力和增开度
灌浆压力是灌浆能量的来源，使用较高稳定的压力，能使浆液更好地进入缝面，均匀的扩散到缝面的各个部位，有利于浆液尽快、更多地析出水分，使结石密实，提高其强度，增强防渗和稳定性。但灌浆压力过大会使增开度过大，坝块产生变形及位移，所以接缝灌浆压力不能过大，灌浆压力以增开度不大于设计规定值为准。
4.5浆液浓度
浆液浓度以较容易压入缝面为宜。稀浆虽然便于压入缝面，但进入缝面后，多余的水分不能排除，凝固后，会留下小的空隙，影响水泥结石的密度、强度和防渗性能。《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》规定：“浆液水灰比变换可采用3：1（或2：1）、1：1、0.6：1（或0.5：1）三个比级”。但本人认为，进回浆管、上下游排气管路畅通，且单开流量在25L/min左右，可直接灌注0.6：1（或0.5：1）浆液。重庆三峡水电站进行接缝灌浆时，首次灌区灌浆条件相同，首灌区开灌水灰比为3：1，次灌区开灌水灰比为0.5：1，均按设计要求灌注结束。两个灌区相比，次灌区灌浆时间减少了一半，弃浆量减少了三分之二。28天后施工检查孔发现，灌区检查孔岩心水泥结石厚度达2mm，且与砼胶结在一起，非常密实。首次灌区初验后，经监理、设计单位同意后，以后灌区接缝灌浆采用单比级0.5：1水泥浆灌注。
4.6灌浆设备
包括高速制浆机、搅拌机、灌浆泵等，这些设备是确保接缝灌浆连续不断进行的必备设备，它们的功效和完好程度直接影响接缝灌浆的质量，施灌前必须检查、调试，使其功效满足灌浆要求，处于良好状态。
5、接缝灌浆施工
5.1灌前准备工作
温度测量 灌前通水检查 缝面张开度检查 缝面冲洗、浸泡 安装变形观测仪 签发准灌证
5.2灌浆
灌浆过程必须严格控制缝面增开度和灌浆压力，若灌浆压力尚未达到设计要求，而缝面增开度已达到设计要求，则应以缝面增开度为准，控制灌浆压力。在灌浆的同时，必须对施灌区相邻的灌区进行通水平压，其目的是防止缝面被挤压、闭合或坝块产生过大位移。
接缝灌浆应按高程自下而上分层进行；拱坝横缝宜从大坝中部向两岸推进，重力坝的纵缝宜从下游向上游推进，或先灌上游第一道纵缝后，再从下游向上游顺次灌浆。每个灌区高度以9～12m为宜，面积以200～300m2为宜。下面以重庆三峡水电站为例说明接缝灌浆的过程：
三峡水电站坝顶高程185m，最大坝高140m，分1１层126个灌区，总面积25971.31㎡，灌浆时坝块温度250.0m高程以下13℃、250.0m～270.0m高程之间14℃、270.0m～285.0m高程之间15℃、285.0m～305.0m高程之间16℃，排气管单开流量大于25L/min，缝面增开度不大于0.4mm，坝体径向位移不大于2mm。
（1）施工次序
基础～EL176EL176～EL188EL188～EL200EL200～EL214EL214～EL226EL226～EL238EL238～EL250EL250～EL262EL262～EL268EL268～EL285EL285～EL303.8
（2）灌浆
a、灌浆采用3:1、1:1、0.5:1三个比级的水泥浆液，开始灌浆采用3:1浆液，待排气管出浆后，即可改用1:1浆液灌注，当排气管出浆浓度接近1:1时，改为0.5:1浆液灌注直至结束。当管路畅通，两个排气单开流量达25L/min时，开灌采用0.5:1浆液。
b、开灌时所有管路管阀门打开，当管头出浆浓度达到所要求比重时关闭阀门，至最后一排气管出浆浓度达到或接近1.73g/cm3，浆液浓度时,再调节阀门控制压力，直至达到设计压力，所有管头放浆时均应测定浆液比重及弃浆量。
c、当排气管出浆浓度达到1.73g/cm3 , 排气管口压力达0.3Mpa时,注入率小于0.4L/min时,灌注20min即可结束。如果增开度超过设计值0.4mm时，控制增开度，可适当降低压力。
（3）特殊情况处理
a、灌区串区
三峡水电站接缝灌浆共有12个灌区串区，待上部灌区具备灌浆条件时，采用单泵双进浆管，先灌下区（上区进浆管关闭），待下区排气管出浆浓度达到设计要求后，关闭下区进浆管阀门，打开上区阀门，上区进浆管进浆灌注，直至灌浆结束。
b、灌浆中断
施灌过程中发生一次机械故障中断，但两根排气管出浆浓度均已达到1.70g/cm3，排气管压力为0.2Mpa未达到设计压力(0.3Mpa)，又无法对该灌区进行冲洗，经监理同意后结束，并对此灌区在排气位置进行槽检，发现缝面水泥结石厚达0.5mm左右，密实。
c、排气管堵塞处理
通水检查时有3个灌区一根排气不通，1个灌区两根排气不通，9个灌区原装排气管不畅通。处理措施：上游排气不通的在仓面和廊道内补打埋管，下游排气不通的在廊道内和坝后栈桥补打埋管，原装排气管不畅通的灌区为顶部灌区，均在坝顶EL305m补打埋管，排气管不畅通或不通的灌区，经处理后出水量均达到了设计要求。
d、灌浆主管堵塞处理
EL200～EL214层1个灌区三根灌浆主管被堵。在基础廊道补打了四个孔，利用排气管采用0.5:1 浆液灌注时有一根被堵的原装主管出浆，封堵后，此四个孔均出浆并达到结束标准，对此灌区进行钻孔检查取芯，缝面水泥充填饱满，结石厚1.5㎜左右，胶结好，强度高。
e、灌区漏水处理
通水检查发现，1个灌区在EL210m廊道分缝处底板漏水，1个灌区在EL170m基础廊道顶拱漏水，1个灌区在EL232m交通廊道顶拱漏水，1个灌区在爬坡廊道侧墙漏水；处理方法是在漏水位置凿槽并用坝体同标号水泥砂浆嵌缝处理, 压水检查合格后方可施灌。另有2个灌区在坝体排水管漏水，处理方法是将坝体排水管上下口封堵，并充满水，待接缝灌浆结束4小时后，将封堵的上下口阀门打开，通水冲洗坝体排水管至畅通后结束。
（4）灌浆成果分析
经统计126个灌区面积25971.31㎡，平均注入量2.62kg/m2，最大7.88kg/m2。排气管除2个灌区未出浆（此2个灌区利用排气管进行倒灌后结束，对这两个灌区骑缝钻孔检查，岩芯中无水泥结石，压水检查，流量分别为8L/min、11L/min，利用检查孔对此2个灌区进行补灌，灌入水泥量分别为68.6kg、266.2kg，补灌后认为合格），1个灌区压力未达到设计要求（两个排气管出浆浓度密度均达到1.70g/cm3，但排气槽部位槽检结果合格）外，其它灌区均达到了设计要求，浓度均已达到1.73g/cm3，最大1.83g/cm3 ,平均1.80 g/cm3。压力最小0.2Mpa，最大0.55Mpa；缝面增开度最小0，最大0.362mm。灌区温度、张开度、单开流量（除1个灌区三根灌浆主管被堵，在基础廊道补打了四个孔，15～20坝段EL285～EL303.8层5个灌区，通水时甲进乙进通水流量差异较大，灌浆时采用甲进乙进双管同时进浆）均达到设计要求。
经统计7个灌区开灌水灰比为3:1，采用三个比级灌注,平均灌浆时间4.7小时, 平均弃浆量397L,119个灌区开灌水灰比为0.5:1, 采用单比级灌注, 平均灌浆时间2.4小时, 平均弃浆量115L,二者相比, 单比级灌注较三个比级灌注灌浆时间减少了49%, 弃浆量减少了71%。
（5）检查资料分析
布置检查灌区17个，占灌区的13.5%，其中钻孔检查12个，槽检5个,位置均在排气槽附近。9个检查灌区缝面水泥结石厚1—2mm, 排气槽内水泥充填饱满，密实、强度高；4个检查灌区缝面水泥结石厚0.5mm左右；2个检查灌区缝面有水泥薄膜结石，密实；2个检查灌区无水泥结石，利用检查孔进行了补灌。
（6）质量评定
经过对通水资料、温度资料、张开度资料、灌浆资料、检查孔资料等分析，认为三峡电站接缝灌浆效果显著，各项指标均符合设计标准，达到了防渗要求；126个灌区合格率100﹪，优良率85﹪。此工程已通过建设单位、监理单位、设计单位、施工单位、运行管理单位联合验收，并被评为优良分部工程。
6、结束语
6.1 接缝灌浆作为改善传力条件，提高大坝的整体性和刚度，使大坝应力均匀传递，提高大坝防渗能力的重要措施，其施工质量的好坏，直接影响大坝功能的发挥，在施工前必须严格作好准备工作，施工过程中严格控制灌浆参数，确保灌浆质量。
6.2 坝块温度、缝面张开度、管路畅通情况等决定着灌区能否进行灌浆，所以必须确保其达到设计规定值。
6.3 灌浆压力控制注入量和增开度的变化,，增开度过大会导致坝块变形位移，所以灌浆过程必须控制压力，使增开度变化控制在设计允许值范围之内。
6.4 根据三峡水电站接缝灌浆施工，单比级（0.5：1）灌注，时间短、成本低，操作简单，灌浆效果好的特点，具有推广价值。