三河口水利枢纽接缝灌浆施工效果分析

吴学谦，常耀孔，罗 畅

(陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710024)

水利工程建筑通常由大体积混凝土构成，在施工过程中，为了防止产生温度裂缝或施工方便，经常需要对坝体进行分段施工，这种施工方式下，相邻的坝段之间将会产生横缝。拱坝的横缝由于有传递应力的要求，需要进行接缝灌浆处理。

传统接缝灌浆的质量把控，主要是针对施工程序、施工材料等施工作业情况是否按照相关要求进行、施工完成后是否按照一定比例进行钻孔取样或压浆试验等，对接缝灌浆质量进行综合评价，这些途径无法对接缝灌浆整体情况以及对灌浆后缝隙变化情况进行实时监控。因此，本文以陕西省引汉济渭工程三河口水利枢纽为例，介绍了接缝灌浆施工工艺与施工流程，利用预埋在坝体内的测缝计，通过对比裂缝开合度在灌浆后随时间和温度变化情况，结合接缝灌浆成果资料对接缝灌浆效果进行检查，有效提升了接缝灌浆施工评价。

三河口水利枢纽地处陕西省佛坪县与宁陕县交界的子午河峡谷段，是引汉济渭工程的两个水源之一[1]，更兼任整个调水工程的中枢。三河口碾压混凝土拱坝为抛物线双曲拱坝，坝顶高程为646m，坝底高程504.5m，最大坝高141.5m，坝顶宽9m，拱冠坝底厚36.604m；坝顶上游弧长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，坝身共设置4条诱导缝和5条横缝，最高坝段共22层接缝灌浆区。灌区高度在4.0～8.0m之间，标准灌区平均高度约为6.0m。

1 接缝灌浆施工程序及方法

1.1 灌浆顺序

同一坝段、同一坝缝的各层灌区，自基础层开始，逐层依高程自下向上灌注。上层灌区的灌浆，应待下层灌好后方可进行。

当灌区位于同一个高程或同一横缝时，相邻两个灌区灌浆的作业时间需间隔3d；若下一灌区灌浆作业条件已成熟，可进行同步灌浆，或逐区连续灌浆。连续灌浆前后灌区作业时间应间隔8h，否则，仍应间歇3d后方可进行灌浆。

同一坝缝中连续两层灌区灌浆作业时间需间隔7d；若上、下层灌区灌浆作业条件已成熟，可以进行连续灌浆，但连续灌浆上、下层灌区作业时间间隔应不大于4h，否则，仍应间隔7d进行灌浆作业。

在灌浆作业实施前，需同时进行待灌区灌浆缝面起压与相邻灌区通水平压。上层灌区应进行通水循环，以防串浆。在灌浆后需要保持至少6h的通水循环。

为保证施灌过程中减少间歇期的限制，对同一层的灌区，拟采用连续灌注的方式施工。

1.2 灌前准备工作

(1)测定灌区缝面两侧坝块和压重块混凝土的温度，可采用充水闷管测温法或按监理规定的方法进行。

(2)缝开度检测：如有仪埋则采用仪埋数据，否则采用表面缝开度塞尺检测，或通过预压水进行计算(从进水开始至排气管出水期间进水量除以灌区面积)。

(3)压水、预压水和灌浆过程中，每条缝均需安装千分表来控制增开度，并安排专人观测记录。

(4)通过通水检查，查明灌区灌浆系统的灌浆管路通畅情况、缝面通畅情况，以及灌区密封情况。

(5)根据管路实际情况，采用压力水、风+水联合冲洗，以及打孔、掏洞、重新接管等方法畅通发生堵塞的灌浆管路。

(6)灌浆前必须先进行预灌性压水检查并记录；灌浆前对缝面充水浸泡24h并将水放净或用风吹净缝内积水后，方可开始灌浆。

1.3 灌浆作业

(1)灌浆采用SGB6- 10型灌浆泵，JJB- 2B型双层立式搅拌槽。

(2)灌浆过程中，必须严格按设计要求控制灌浆压力和缝面增开度。

(3)在横缝灌区灌浆过程中，对同一高程邻近未灌浆的缝面和灌区，应进行通水平压。

(4)当缝宽≥0.5mm时，采用普通水泥2∶1、1∶1和0.5∶1水灰比的浆液灌注；当缝宽<0.5mm时，采用磨细水泥2∶1、1∶1和0.6∶1水灰比的浆液灌注。

(5)选取合适的灌浆压力，在保障灌浆质量的同时，也可以保障接缝两侧坝块的应力稳定。在灌浆作业中，选取顶层排气槽(管)压力(0.15～0.3MPa)作为灌浆压力的控制值，以灌区底层进浆管压力(0.35～0.6MPa)作为辅助控制值。

排气管出浆达到或接近最浓比级浆液，管口压力和缝面增开度达到设计规定值，注入率不大于0.4L/min，持续灌注20min，灌浆即可结束。

(6)排气管在作业时出现出浆不顺畅或压力不够时，在缝面增开度限值(0.5mm)允许的范围内将进浆压力提高至限定值，达到正常灌浆终止条件。

(7)任一灌区的灌浆作业结束后，应按监理人的指示，认真清洗管路，保护好管口，以备二次灌浆时能够正常启用该灌浆系统。

(8)结束灌浆作业时，在停机前需要先关闭各管口阀门，闭浆时间不少于8h。

2 测缝计布置与埋设

2.1 测缝计布置

测缝计布置在坝体5个横缝和4个诱导缝处，间隔10～20m高程布置一次，其中第N层分别距上游面和下游面2m处各布置一支；第N+1层在中间布置一支，具体布置情况见表1。

表1 横缝诱导缝测缝计布置统计表

2.2 测缝计埋设

混凝土结构缝埋设测缝计时，因为刚度较小，为避免流态混凝土的侧向静压力压缩仪器，使仪器失去压缩量程甚至损坏，因此测缝计一般布置在浇注块距离顶面20～30cm处。

(1)在混凝土坝结构缝上埋设测缝计，需在先浇混凝土坝块中预埋附件，待后浇混凝土块达到安装高程时再安装测缝计。

(2)根据埋设点的高程、方位，在结构缝的一侧立模之后，于埋设点处作一记号，当混凝土浇筑到埋设点高程时，将安装盖钉于模板上，同时将套筒及连接座旋上，套筒内应填塞棉纱，以免被混凝土堵塞。为了保证附件安装更为牢靠，亦可再用铅丝将套筒缚住钉在模板上。注意维护好附件，以免混凝土浇捣及拆模过程中损坏。

(3)当电缆需从先浇块引出时，应在模板上设置一个储藏箱，用来储藏仪器和电缆。

(4)当缝的另一侧混凝土浇筑到测点部位(或高于埋设点20cm左右)时，在埋设点处挖开周围的经捣实的混凝土，露出并取下安装盖，清理套筒。

(5)在将测缝计安装前，应检查连接头的定位销确保在保护管的定位槽内，О型圈是否已就位，拧开电缆端头的通气螺栓，然后将测缝计小心地旋紧在套简连接座上。仪器的安装如图1所示。

图1 侧缝计安装图

(6)为避免电缆受损，应将接缝处的电缆约40cm范围内包上布条。

(7)调整好埋设位置，并轻轻拉出一点，使仪器处于良好的拉压测量范围内，用胶带纸在接口处缠几圈权资安装时定位。固定好仪器的电缆引线，回填混凝土并捣实。同时做好仪器的编号和检杳工作。

3 接缝灌浆效果评价

3.1 横缝及诱导缝变形

三河口水利枢纽坝体横缝及诱导缝接缝目前进行了三期灌浆，灌浆相关情况见表2。

表2 大坝接缝灌浆时间统计表

接缝灌浆后开合度情况分析如下：

(1)2018年3月进行了第一期接缝灌浆，灌浆高程EL.504.5～527.4m，灌浆后该区域测缝计特征值统计见表3，典型测点过程线如图2所示。从相关图表可以看出：EL.527.4m以下高程接缝灌浆以后，接缝开合度变化较小，除J(5h)03测点变化了0.74mm以外，其余测点变幅均在0.7mm以内，说明EL.527m以下高程整体接缝灌浆效果良好。

图2 EL.527m高程以下典型测缝计过程线图

表3 大坝EL.527m以下高程灌浆后测缝计特征值统计表 单位：mm

J(5h)03测点位移EL.527m高程，处于两次灌浆高程的结合处，其接缝开合度最大值与2019年上部接缝灌浆时间相距较近，可能对其开合度还有一定影响。

(2)2019年3月进行了第二期接缝灌浆，灌浆高程EL.527.4～563.4m，灌浆时间2019年3月8—17日，灌浆后该区域测缝计特征值统计见表4，典型测点过程线如图3所示。

图3 EL.527～563.4m高程典型测缝计过程线图

表4 EL.527～563.4m高程灌浆后测缝计特征值统计表 单位：mm

从相关图表可以看出：EL.527.0～ 563.4m高程接缝灌浆以后，接缝开合度变化较小，除位于EL.557m高程的J(5h)06测点变化了0.97mm外，其余测点变幅均在0.7mm以内，说明EL.527.0～563.4m整体接缝灌浆效果良好。

(3)2019年4月进行了第三期接缝灌浆，灌浆高程EL.563.4～578.4m，灌浆时间2019年4月14—23日，灌浆后该区域测缝计特征值统计见表5，典型测点过程线如图4所示。

图4 EL.563.4～578.4m高程典型测缝计过程线图

表5 EL.563.4～578.4m高程灌浆后测缝计特征值统计表 单位：mm

从相关图表可以看出：EL.563.4～578.4m高程接缝灌浆以后，接缝开合度变化较小，除位于EL.577m高程的J(3y)04、J(5h)07、J(5h)08测点分别变化了1.15、1.59、1.50mm外，其余测点变幅均在0.7mm以内，说明EL.563.4～578.4m整体接缝灌浆效果良好。

J(5h)04、J(5h)05、J(5h)07、J(5h)08测点在2020年2月18日，其测值均到达最大值，目前无法确定在当日测缝计变化的原因，但根据5#横缝钻孔取芯及压浆试验结果表明，其接缝灌浆质量满足设计及规范要求。

3.2 灌后质量检查

三河口水利枢纽EL527.4m高程以下接缝灌浆共计12个灌区，EL527.4～578.4m高程接缝灌浆共计40个灌区，结合SL 62—2014《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》中混凝土坝接缝灌浆质量检查相关规定，首次灌浆，每条缝布置一个检查孔，其他以不大于灌区总数的10%进行检查孔布置。EL527.4m高程以下接缝灌浆共布置检查孔3个，EL527.4～578.4m高程接缝灌浆共布置检查孔4个。具体情况见表6其取芯情况如图5所示，EL572.4m以下接缝灌浆压浆试验情况详见表7，EL527.4～578.4m接缝灌浆压浆试验情况详见表8。

表7 EL527.4m以下接缝灌浆压浆试验成果表

表8 EL527.4m～EL578.4m接缝灌浆压浆试验成果表

图5 取芯芯样图

表6 EL578.4m以下接缝灌浆检查孔参数表

根据钻孔取芯检查结果，检查孔芯样完好，缝面结石填充坚硬密实，与混凝土胶结紧密。根据压浆试验结果，EL527.4m以下灌浆作业区10min压浆检测最大注浆量为4.7L，EL527.4～578.4m灌浆作业区10min最大注浆量为3.7L，均小于10L，接缝灌浆质量满足规范要求。

4 结论

本文对碾压混凝土拱坝接缝灌浆的相关施工工艺及参数进行了研究，验证了接缝灌浆施工的具体施工工序与灌浆作业方法，利用坝体内测缝计，对接缝灌浆施工后缝面变化情况实时监控，通过效果评价可知，总体来看，三期接缝灌浆整体效果良好，除J(5h)03、J(5h)06、J(5h)07、J(5h)08和J(3y)04这5个测点外(最大变幅1.59mm)，其余接缝测缝计灌浆后变幅均小于1mm，并通过灌后质量检查，进一步验证了接缝灌浆施工的有效性，为今后接缝灌浆质量检查提供新的思路。