向家坝水电站地下厂房蜗壳和压力钢管灌浆工艺

殷 国 权

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611730)

1 前 言

向家坝水电站发电厂房分设于右岸地下和左岸坝后，各装机4台，单机容量为800MW。右岸引水发电系统由“引水系统、厂房系统、尾水系统、排沙系统”等工程组成。地下厂房装机单机容量800MW和压力钢管直径14.4m两项指标同列已建和在建水电站之最。向家坝水电站是我国西部大开发、西电东送的标志性工程。

2 蜗壳和压力钢管灌浆控制标准

在水利水电工程混凝土施工中，由于多种原因在混凝土结构与岩石基面或与金属结构面间产生缝隙，从而影响了混凝土和金属结构的稳定性和正常运行使用。通常是通过后期回填和接触灌浆工艺来解决此问题。

2.1蜗壳灌浆控制标准(见表1)

2.2压力钢管灌浆控制标准(见表2)

表1 蜗壳灌浆控制标准

表2 压力钢管灌浆控制标准

图1 蜗壳阴角可重复回填灌浆埋管示意

3 蜗壳和压力钢管灌浆施工工艺

右岸地下厂房蜗壳灌浆分为蜗壳阴角部位回填灌浆和蜗壳底部钢衬接触灌浆。 蜗壳阴角部位采用可重复回填灌浆管；蜗壳底部采用可重复接触灌浆管和预埋拔管。施工前采购具有合格的可重复回填灌浆管、接触灌浆管，采购并加工预埋充气管、灌浆主管、支撑固定装置。充气管要具备一定的膨胀性、耐压性、收缩性，按照设计的埋管长度加工成封闭的管路，安装充气阀门，在埋设前要进行24h的充气密封性检查。

回填、接触灌浆施工工艺流程为：施工准备→灌浆管预埋→混凝土浇筑等待→拔管→回填、接触灌浆→灌浆待强→回填、接触灌浆质量检查。

3.1埋管

3.1.1 蜗壳阴角埋管

(1)在蜗壳混凝土浇筑备仓的过程中进行回填灌浆埋管，埋管采用φ38mm可重复灌浆管，用专用固定卡紧贴固定在蜗壳外管壁。在可重复灌浆管两侧端部用φ25mmPVC管相接，一根作为进浆引管，另一根作为回浆管。灌浆管、排气管安装完成后在管口做好保护并作出醒目标记(见图1)。

(2)在灌浆管路预埋过程中与钢筋、泵管、蜗壳钢支墩等发生干扰时，在不改变灌浆系统管路布置的前提下，可根据现场实际情况作适当调整。

(3)在混凝土浇筑过程中派专人盯仓保护，确保管路不受损坏；灌浆前对灌浆管进行检查，确保管路畅通。

3.1.2 蜗壳底部埋管

蜗壳底部沿中心线外侧布置拔管， 内侧2m范围蛇形布置可重复接触灌浆管。

(1)拔管布置：蜗壳底部拔管按图2所示布置，以蜗壳底部最低轴线中心线处布置一根DN32mmPVC管作进浆管，在DN32mmPVC管上布置三通与拔管连接，拔管的间距为2m。

(2)拔管及DN32mmPVC灌浆主管均用1英寸钢管或硬质PVC管对剖后制作的托架固定，用φ8mm钢筋焊接在蜗壳底部环行钢筋网上。托架间距不宜太大，安装时需保持拔管顺直，紧贴蜗壳底部钢板。拔管安装完成后，管口用木塞保护，并作好标识。

(3)管路安装完成后，对拔管管路通气，经自检合格后方可报请验收，验收后对管路进行保护。混凝土开仓前再对管路进行一次检查，检查拔管是否有脱落、漏气。混凝土浇筑过程中安排专人进行看护，发现问题及时处理。拔管的拔出时间按混凝土的初凝时间控制，在底部混凝土初凝后(约6～8h，由现场试验确定)即可进行拔管作业。拔管应缓慢均匀地拔出，拔出后用压力风检查管路的通畅情况，并将里面的微杂物吹出。

(4)蜗壳沿中心线内侧2m范围蛇形布置可重复接触灌浆管，间距2m,埋管方法同蜗壳阴角埋管。

图2 蜗壳底部接触灌浆埋管及拔管布置示意

3.1.3 压力钢管埋管

回填灌浆埋管。在高强钢内衬段混凝土浇筑备仓的过程中进行回填灌浆埋管，灌浆埋管采用φ38mm可重复回填灌浆管。直管采用金属夹紧贴固定在基岩面上，在可重复灌浆管两侧端部用φ20mmPVC管相接，一根作为进浆管，另一根作为回浆管。在顶拱基岩面最高点增设排气管，排气管采用φ25mmPVC主管，支管为φ20mmPVC管，支管深入孔深10cm的基岩钻孔中8cm。顶拱基岩面最高点增设的排气管在回填灌浆结束后将排气管吹通，作为回填灌浆质量检查管使用。灌浆管、回浆管、排气管安装完成后做好保护并作出醒目标记，防止混淆。在混凝土浇筑过程中派专人盯仓，确保管路不受损坏。灌浆前对灌浆管进行检查，确保管路畅通。

接触灌浆直管。在高强钢内衬段混凝土浇筑备仓的过程中进行接触灌浆埋管，埋管采用φ38mm可重复灌浆管，灌浆埋管从钢管加劲环上的φ100mm半圆孔穿过，用专用固定卡紧贴固定在钢管外管壁。在可重复灌浆管两侧端部用φ20mmPVC管相接，一根作为进浆引管，另一根为回浆、排气管，灌浆管、排气管安装完成后在管口做好保护并作醒目标记。在混凝土浇筑过程中派专人盯仓，确保管路不受损坏。灌浆前对灌浆管进行检查，确保管路畅通。接触灌浆埋管见图3、4。

3.2灌浆施工

3.2.1 灌浆工艺

回填灌浆由低处孔向高处孔灌，分两个次序进行：先灌一序1、3管，再灌2管；注入水泥浆水灰比为0.5∶1，灌浆压力为0.1MPa。当排气孔返出浓浆(与进浆比重基本一致)后用木塞由低到高依次堵上，达到设计压力后，灌浆孔停止吸浆并继续灌注10min即可结束灌浆；停止灌浆后，将可重复灌浆管内的浆液用大流量无压力水(或水压小于灌浆力)冲洗干净，以备下次灌浆(每次注浆完毕之后立即清理，可进行多次重复灌浆)。当可重复灌浆管无法再灌入浆液后，要尝试从最高点排气孔进行倒灌浆。

图3 引水隧洞高强钢内衬段接触灌浆管路示意

图4 C-C剖面

地下厂房蜗壳底部接触灌浆由低处孔向高处孔灌，先对外侧的拔管进行灌浆，再对内侧的可重复灌浆管进行灌浆。拔管灌浆时，自灌浆主管注入水灰比为0.5∶1的水泥浆，灌浆压力为0.1MPa，拔管孔口返浓浆后依次用木塞封堵，封堵后灌浆压力达到设计压力0.1MPa后，灌浆孔停止吸浆并继续灌注5min即可结束灌浆。可重复灌浆方法与蜗壳阴角部位回填灌浆方法相同。

3.2.2 灌浆成果(见表3)

4 结 论

(1)新工艺为全断面线状出浆，灌浆管既是回浆管也是排气管；而传统出浆盒工艺，出浆盒为出浆点，需分别埋设进浆管、回浆管和排气管。传统工艺采用的材料材质为刚性材料，不具有新工艺所用材料柔韧性的优越性。

(2)传统工艺刚性材料在蜗壳和压力钢管狭小空间内安装难度更大，混凝土浇筑时也较易损坏。通常除了要求浇筑入仓、振捣等工艺精细化外，还要求埋设备用管路。

(3)新工艺具有可重复灌浆特性。

(4)新工艺所用产品为厂家生产标准化成套产品，较之传统工艺简单、可靠性强。而通常越简单、标准化程度越高的工艺越可靠，也更体现人性化。

表3 灌浆成果