FUKO管在黃登水電站大壩壩基接觸灌漿設計中的應用

張彩秀 陳述存 李文杰 鄧良軍 陳建安

(1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.華能瀾滄江水電股份有限公司黃登·大華橋建管局,云南 昆明 650000)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，是瀾滄江上游古水至苗尾河段“一庫八級”水電梯級開發方案的第六級水電站，以發電為主。電站正常蓄水位為1 619.00 m，其相應庫容為15.49×108m3，校核洪水位為1 622.73 m，其相應庫容為16.70×108m3，調節庫容為8.28×108m3，水庫具有季調節性能。本工程最大壩高為203 m，裝機容量1 900 MW(4×475 MW)，為一等大(1)型，主要建筑物為1級建筑物，結構安全級別為Ⅰ級；次要建筑物屬3級建筑物，結構安全級別為Ⅱ級。臨時性水工建筑物為4級建筑物[1]。

2 傳統接觸灌漿存在的問題

大壩壩基面接觸灌漿通常采用預埋鑄鐵管或PVC管，這兩種灌漿管柔韌性均較差，難以與壩基面緊密貼合，影響灌漿效果。傳統接觸灌漿管為點出漿，灌漿擴散效果較差。傳統的接觸灌漿工藝占用混凝土的直線工期，影響大壩的上升速度，從而影響施工進度。大壩混凝土澆筑時，灌漿孔往往因保護不當而被堵塞，即使灌漿孔未被堵塞，鑄鐵管或PVC管接觸灌漿施工一次后也被漿液堵塞。大壩運行多年后若出現壩基接觸面張開的情況，因原預埋的接觸灌漿管基本失去其功能，通常采用鉆孔灌漿法進行接觸灌漿。

3 FUKO管的結構與特點

3.1 FUKO管的結構

FUKO管是一種可重復灌漿的新型灌漿埋管，屬于德國專利技術，FUKO是FUGENKONTAKT的縮寫，德語意思為接縫[2]。FUKO管輸漿管道為十字形柔性管芯，管道外徑38 mm，內徑22 mm。十字管道凹槽內交錯布置4排側向出漿孔，出漿孔直徑5 mm。4條縱向橡膠壓條與輸漿管十字凹槽形成子母扣，并將側向出漿孔緊密壓覆。橡膠壓條外圍包裹一層編織網將子母扣牢固的固定在一起。FUKO管結構圖見圖1。

FUKO管灌漿時，灌漿設備施壓，漿液在壓力作用下進入輸漿管并擠壓周圍橡膠壓條，漿液通過側向出漿孔均勻地注入混凝土與基巖面之間的縫隙中進行接觸灌漿。設備減壓時，橡膠壓條緊緊壓覆側向出漿孔，防止外部漿液倒流入FUKO管內。灌漿結束后，清水清洗FUKO管，具備可重復灌漿條件[2]。FUKO管工作原理圖見圖2。

3.2 FUKO管的特點

與傳統接觸灌漿管比較，FUKO管具有全斷面出漿、安裝方便、防堵性能好、可灌性好、可重復灌漿等特點[2]。

1)全斷面出漿。管體四周交錯布置的側向出漿孔可保證漿液沿管線向四周擴散，全斷面出漿，填充壩體與基巖面之間的縫隙。

2)安裝方便。灌漿管具有良好的柔韌性，采用專用的固定夾具、鋼釘或支撐筋可將FUKO管安裝在基巖面上，同時能保證與基巖面緊密接觸。

3)防堵性能好。FUKO管側向灌漿孔被十字凹槽內橡膠壓條緊緊壓覆，在澆筑大壩混凝土時，可保證側向出漿孔不被砂漿堵塞。

4)可灌性好。側向灌漿孔沿管線交錯分布，連續性較好、灌漿范圍較廣，可確保灌漿的密實度。

5)可重復灌漿。每次灌漿結束后，立即將管內殘留的水泥漿液清洗干凈，以備下次灌漿，后續每次灌漿均與初次灌漿的效果無異。

4 大壩壩基接觸灌漿設計

4.1 管路布置

需進行接觸灌漿的坡面通過止漿體進行分區，形成封閉灌區，灌區面積按200 m2左右控制，FUKO管均布置于封閉灌區以內。FUKO管轉彎處轉彎半徑不小于0.5 m，FUKO管之間采用與內徑相協調的鋼管連接。進漿管、回漿管及排氣管就近引至大壩下游基礎廊道、橫向廊道或下游EL.1 500 m以上壩面。排氣支管每間隔10 m左右布置一根，各灌區的排氣系統相互獨立。灌區FUKO管典型布置圖見圖3。

4.2 灌漿漿液

接觸灌漿漿液水灰比為2∶1,1∶1,0.6∶1三個比級，灌漿濃度視脫空程度選用，正常情況下以最濃漿液結束。漿液馬什漏斗粘度宜小于40 s。灌漿漿液應在初凝前灌入縫內。從制備到用完的總時間普通水泥不大于4 h，磨細水泥不大于2 h。水泥漿應拌和均勻，磨細水泥使用高速攪拌機攪拌，攪拌時間不少于30 s；硅酸鹽水泥使用普通攪拌機進行攪拌，攪拌機時間不少于3 min。漿液溫度保持在5 ℃～40 ℃，低于或超過此溫度為廢漿，不得使用。

4.3 灌漿壓力

采用FUKO管的接觸灌漿最大灌漿壓力為0.6 MPa。灌漿凈壓力根據上部壩體混凝土蓋重厚度由試驗確定，一般可采用0.2 MPa～0.5 MPa。

4.4 灌漿條件

接觸灌漿在灌區所在壩段高于灌漿分區頂高程10 m及以下的壩體混凝土溫度冷卻達到22 ℃～25 ℃后進行。除頂層外，灌漿區上部應有不少于10 m厚的混凝土壓重。

采用FUKO管的接觸灌漿在壩基混凝土至少達到28 d的混凝土強度后進行。

根據測縫計觀測成果，并參考縫面通水檢查情況判斷灌前的縫面張開度。接觸面的張開度大于1.0 mm時，采用單一水灰比為0.6∶1的普通硅酸鹽水泥灌漿。接觸面的張開度小于1.0 mm且大于0.5 mm時，開始可灌注水灰比為2∶1的普通硅酸鹽水泥漿液，待排氣管出漿后，漿液水灰比可改為1∶1，也可采用0.6∶1水灰比的磨細硅酸鹽水泥灌漿。當接觸面張開度小于0.5 mm時，細水泥漿液可采用0.6∶1水灰比的磨細硅酸鹽水泥漿液，也可采用改性環氧類化學灌漿。若接觸面沒有張開，可暫不進行接觸灌漿。蓄水后，根據測縫成果，如縫面張開時，應重復進行接觸灌漿。

4.5 灌漿次序

接觸灌漿應自灌區基礎層開始逐層順次向上灌注。上層灌區的灌漿，應待下層和下層相鄰灌區灌好后才能進行。下一層灌區灌漿結束10 d后，上一層灌區方可開始灌漿。若上、下灌區均已具備灌漿條件，可采用連續灌漿方式，但上層灌區灌漿應在下層灌區灌漿結束后4 h以內進行，否則仍應間隔10 d后再進行灌漿。同一高程具有兩個獨立灌區時，可采用同時灌漿方式，也可采用連續灌漿方式。當采用連續灌漿方式時，后灌區灌漿應在前灌區灌漿結束后8 h以內進行，否則仍應間隔3 d后再進行灌漿。

5 灌漿效果

在典型壩段壩踵、壩中、壩趾埋設單向測縫計進行壩基接觸面縫開合度監測，典型測點建基面縫開合度時間—曲線見圖4，各監測壩段壩基接觸面縫開合度監測值介于-0.42 mm～0.16 mm基本呈閉合狀態，表明目前混凝土與基巖接觸良好。下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化。

6 結語

黃登水電站工程樞紐區河谷狹窄，大壩建基面開挖坡度一般都較陡，岸坡較陡的部位設置接觸灌漿。壩基接觸灌漿采用FUKO接觸灌漿管，大壩混凝土澆筑前預埋形成。FUKO管最大優點為可以重復灌漿。黃登水電站首次將FUKO管應用于壩基面接觸灌漿，根據監測成果顯示混凝土與基巖接觸良好，且下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化。