三河口水利樞紐接縫灌漿施工效果分析

吳學謙，常耀孔，羅 暢

(陜西省引漢濟渭工程建設有限公司，陜西 西安 710024)

水利工程建筑通常由大體積混凝土構成，在施工過程中，為了防止產生溫度裂縫或施工方便，經常需要對壩體進行分段施工，這種施工方式下，相鄰的壩段之間將會產生橫縫。拱壩的橫縫由于有傳遞應力的要求，需要進行接縫灌漿處理。

傳統接縫灌漿的質量把控，主要是針對施工程序、施工材料等施工作業情況是否按照相關要求進行、施工完成后是否按照一定比例進行鉆孔取樣或壓漿試驗等，對接縫灌漿質量進行綜合評價，這些途徑無法對接縫灌漿整體情況以及對灌漿后縫隙變化情況進行實時監控。因此，本文以陜西省引漢濟渭工程三河口水利樞紐為例，介紹了接縫灌漿施工工藝與施工流程，利用預埋在壩體內的測縫計，通過對比裂縫開合度在灌漿后隨時間和溫度變化情況，結合接縫灌漿成果資料對接縫灌漿效果進行檢查，有效提升了接縫灌漿施工評價。

三河口水利樞紐地處陜西省佛坪縣與寧陜縣交界的子午河峽谷段，是引漢濟渭工程的兩個水源之一[1]，更兼任整個調水工程的中樞。三河口碾壓混凝土拱壩為拋物線雙曲拱壩，壩頂高程為646m，壩底高程504.5m，最大壩高141.5m，壩頂寬9m，拱冠壩底厚36.604m；壩頂上游弧長472.153m，最大中心角92.04°，位于602m高程；最小中心角49.48°，位于504.5m高程，壩身共設置4條誘導縫和5條橫縫，最高壩段共22層接縫灌漿區。灌區高度在4.0～8.0m之間，標準灌區平均高度約為6.0m。

1 接縫灌漿施工程序及方法

1.1 灌漿順序

同一壩段、同一壩縫的各層灌區，自基礎層開始，逐層依高程自下向上灌注。上層灌區的灌漿，應待下層灌好后方可進行。

當灌區位于同一個高程或同一橫縫時，相鄰兩個灌區灌漿的作業時間需間隔3d；若下一灌區灌漿作業條件已成熟，可進行同步灌漿，或逐區連續灌漿。連續灌漿前后灌區作業時間應間隔8h，否則，仍應間歇3d后方可進行灌漿。

同一壩縫中連續兩層灌區灌漿作業時間需間隔7d；若上、下層灌區灌漿作業條件已成熟，可以進行連續灌漿，但連續灌漿上、下層灌區作業時間間隔應不大于4h，否則，仍應間隔7d進行灌漿作業。

在灌漿作業實施前，需同時進行待灌區灌漿縫面起壓與相鄰灌區通水平壓。上層灌區應進行通水循環，以防串漿。在灌漿后需要保持至少6h的通水循環。

為保證施灌過程中減少間歇期的限制，對同一層的灌區，擬采用連續灌注的方式施工。

1.2 灌前準備工作

(1)測定灌區縫面兩側壩塊和壓重塊混凝土的溫度，可采用充水悶管測溫法或按監理規定的方法進行。

(2)縫開度檢測：如有儀埋則采用儀埋數據，否則采用表面縫開度塞尺檢測，或通過預壓水進行計算(從進水開始至排氣管出水期間進水量除以灌區面積)。

(3)壓水、預壓水和灌漿過程中，每條縫均需安裝千分表來控制增開度，并安排專人觀測記錄。

(4)通過通水檢查，查明灌區灌漿系統的灌漿管路通暢情況、縫面通暢情況，以及灌區密封情況。

(5)根據管路實際情況，采用壓力水、風+水聯合沖洗，以及打孔、掏洞、重新接管等方法暢通發生堵塞的灌漿管路。

(6)灌漿前必須先進行預灌性壓水檢查并記錄；灌漿前對縫面充水浸泡24h并將水放凈或用風吹凈縫內積水后，方可開始灌漿。

1.3 灌漿作業

(1)灌漿采用SGB6- 10型灌漿泵，JJB- 2B型雙層立式攪拌槽。

(2)灌漿過程中，必須嚴格按設計要求控制灌漿壓力和縫面增開度。

(3)在橫縫灌區灌漿過程中，對同一高程鄰近未灌漿的縫面和灌區，應進行通水平壓。

(4)當縫寬≥0.5mm時，采用普通水泥2∶1、1∶1和0.5∶1水灰比的漿液灌注；當縫寬<0.5mm時，采用磨細水泥2∶1、1∶1和0.6∶1水灰比的漿液灌注。

(5)選取合適的灌漿壓力，在保障灌漿質量的同時，也可以保障接縫兩側壩塊的應力穩定。在灌漿作業中，選取頂層排氣槽(管)壓力(0.15～0.3MPa)作為灌漿壓力的控制值，以灌區底層進漿管壓力(0.35～0.6MPa)作為輔助控制值。

排氣管出漿達到或接近最濃比級漿液，管口壓力和縫面增開度達到設計規定值，注入率不大于0.4L/min，持續灌注20min，灌漿即可結束。

(6)排氣管在作業時出現出漿不順暢或壓力不夠時，在縫面增開度限值(0.5mm)允許的范圍內將進漿壓力提高至限定值，達到正常灌漿終止條件。

(7)任一灌區的灌漿作業結束后，應按監理人的指示，認真清洗管路，保護好管口，以備二次灌漿時能夠正常啟用該灌漿系統。

(8)結束灌漿作業時，在停機前需要先關閉各管口閥門，閉漿時間不少于8h。

2 測縫計布置與埋設

2.1 測縫計布置

測縫計布置在壩體5個橫縫和4個誘導縫處，間隔10～20m高程布置一次，其中第N層分別距上游面和下游面2m處各布置一支；第N+1層在中間布置一支，具體布置情況見表1。

表1 橫縫誘導縫測縫計布置統計表

2.2 測縫計埋設

混凝土結構縫埋設測縫計時，因為剛度較小，為避免流態混凝土的側向靜壓力壓縮儀器，使儀器失去壓縮量程甚至損壞，因此測縫計一般布置在澆注塊距離頂面20～30cm處。

(1)在混凝土壩結構縫上埋設測縫計，需在先澆混凝土壩塊中預埋附件，待后澆混凝土塊達到安裝高程時再安裝測縫計。

(2)根據埋設點的高程、方位，在結構縫的一側立模之后，于埋設點處作一記號，當混凝土澆筑到埋設點高程時，將安裝蓋釘于模板上，同時將套筒及連接座旋上，套筒內應填塞棉紗，以免被混凝土堵塞。為了保證附件安裝更為牢靠，亦可再用鉛絲將套筒縛住釘在模板上。注意維護好附件，以免混凝土澆搗及拆模過程中損壞。

(3)當電纜需從先澆塊引出時，應在模板上設置一個儲藏箱，用來儲藏儀器和電纜。

(4)當縫的另一側混凝土澆筑到測點部位(或高于埋設點20cm左右)時，在埋設點處挖開周圍的經搗實的混凝土，露出并取下安裝蓋，清理套筒。

(5)在將測縫計安裝前，應檢查連接頭的定位銷確保在保護管的定位槽內，О型圈是否已就位，擰開電纜端頭的通氣螺栓，然后將測縫計小心地旋緊在套簡連接座上。儀器的安裝如圖1所示。

圖1 側縫計安裝圖

(6)為避免電纜受損，應將接縫處的電纜約40cm范圍內包上布條。

(7)調整好埋設位置，并輕輕拉出一點，使儀器處于良好的拉壓測量范圍內，用膠帶紙在接口處纏幾圈權資安裝時定位。固定好儀器的電纜引線，回填混凝土并搗實。同時做好儀器的編號和檢杳工作。

3 接縫灌漿效果評價

3.1 橫縫及誘導縫變形

三河口水利樞紐壩體橫縫及誘導縫接縫目前進行了三期灌漿，灌漿相關情況見表2。

表2 大壩接縫灌漿時間統計表

接縫灌漿后開合度情況分析如下：

(1)2018年3月進行了第一期接縫灌漿，灌漿高程EL.504.5～527.4m，灌漿后該區域測縫計特征值統計見表3，典型測點過程線如圖2所示。從相關圖表可以看出：EL.527.4m以下高程接縫灌漿以后，接縫開合度變化較小，除J(5h)03測點變化了0.74mm以外，其余測點變幅均在0.7mm以內，說明EL.527m以下高程整體接縫灌漿效果良好。

圖2 EL.527m高程以下典型測縫計過程線圖

表3 大壩EL.527m以下高程灌漿后測縫計特征值統計表 單位：mm

J(5h)03測點位移EL.527m高程，處于兩次灌漿高程的結合處，其接縫開合度最大值與2019年上部接縫灌漿時間相距較近，可能對其開合度還有一定影響。

(2)2019年3月進行了第二期接縫灌漿，灌漿高程EL.527.4～563.4m，灌漿時間2019年3月8—17日，灌漿后該區域測縫計特征值統計見表4，典型測點過程線如圖3所示。

圖3 EL.527～563.4m高程典型測縫計過程線圖

表4 EL.527～563.4m高程灌漿后測縫計特征值統計表 單位：mm

從相關圖表可以看出：EL.527.0～ 563.4m高程接縫灌漿以后，接縫開合度變化較小，除位于EL.557m高程的J(5h)06測點變化了0.97mm外，其余測點變幅均在0.7mm以內，說明EL.527.0～563.4m整體接縫灌漿效果良好。

(3)2019年4月進行了第三期接縫灌漿，灌漿高程EL.563.4～578.4m，灌漿時間2019年4月14—23日，灌漿后該區域測縫計特征值統計見表5，典型測點過程線如圖4所示。

圖4 EL.563.4～578.4m高程典型測縫計過程線圖

表5 EL.563.4～578.4m高程灌漿后測縫計特征值統計表 單位：mm

從相關圖表可以看出：EL.563.4～578.4m高程接縫灌漿以后，接縫開合度變化較小，除位于EL.577m高程的J(3y)04、J(5h)07、J(5h)08測點分別變化了1.15、1.59、1.50mm外，其余測點變幅均在0.7mm以內，說明EL.563.4～578.4m整體接縫灌漿效果良好。

J(5h)04、J(5h)05、J(5h)07、J(5h)08測點在2020年2月18日，其測值均到達最大值，目前無法確定在當日測縫計變化的原因，但根據5#橫縫鉆孔取芯及壓漿試驗結果表明，其接縫灌漿質量滿足設計及規范要求。

3.2 灌后質量檢查

三河口水利樞紐EL527.4m高程以下接縫灌漿共計12個灌區，EL527.4～578.4m高程接縫灌漿共計40個灌區，結合SL 62—2014《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》中混凝土壩接縫灌漿質量檢查相關規定，首次灌漿，每條縫布置一個檢查孔，其他以不大于灌區總數的10%進行檢查孔布置。EL527.4m高程以下接縫灌漿共布置檢查孔3個，EL527.4～578.4m高程接縫灌漿共布置檢查孔4個。具體情況見表6其取芯情況如圖5所示，EL572.4m以下接縫灌漿壓漿試驗情況詳見表7，EL527.4～578.4m接縫灌漿壓漿試驗情況詳見表8。

表7 EL527.4m以下接縫灌漿壓漿試驗成果表

表8 EL527.4m～EL578.4m接縫灌漿壓漿試驗成果表

圖5 取芯芯樣圖

表6 EL578.4m以下接縫灌漿檢查孔參數表

根據鉆孔取芯檢查結果，檢查孔芯樣完好，縫面結石填充堅硬密實，與混凝土膠結緊密。根據壓漿試驗結果，EL527.4m以下灌漿作業區10min壓漿檢測最大注漿量為4.7L，EL527.4～578.4m灌漿作業區10min最大注漿量為3.7L，均小于10L，接縫灌漿質量滿足規范要求。

4 結論

本文對碾壓混凝土拱壩接縫灌漿的相關施工工藝及參數進行了研究，驗證了接縫灌漿施工的具體施工工序與灌漿作業方法，利用壩體內測縫計，對接縫灌漿施工后縫面變化情況實時監控，通過效果評價可知，總體來看，三期接縫灌漿整體效果良好，除J(5h)03、J(5h)06、J(5h)07、J(5h)08和J(3y)04這5個測點外(最大變幅1.59mm)，其余接縫測縫計灌漿后變幅均小于1mm，并通過灌后質量檢查，進一步驗證了接縫灌漿施工的有效性，為今后接縫灌漿質量檢查提供新的思路。