接缝灌浆技术在乌东德大坝工程的应用

袁瑞卿

（中国葛洲坝集团三峡建设有限公司，湖北 宜昌）

1 工程概况

金沙江上的乌东德水电站被分类为Ⅰ等大（1）型项目，其核心建筑包括水阻隔设施、泄水设施以及供电设施等。乌东德大坝是一个混凝土的双曲形拱坝，其基座的高度为718.00 m，坝顶高度为988.00 m，总高达到270 m。其顶部宽度为11.98 m，底部宽度达到51.41 m，宽高比例为0.19。上游弧形区域的长度为326.95 m，弧形与高度的比值为1.211。整个大坝结构仅有横向裂缝而无纵向裂缝，总共有15 个坝区和14个横向裂缝。这些横向裂缝采用了弧接缝灌浆技术，总的灌浆面积约为93 281 m2。

2 接缝灌浆技术简介

大坝作为大型混凝土结构，在施工中为避免因温差引发的裂纹，常常采用分段施工方法。这种方式往往在坝段之间形成接缝。混凝土大块的内部与外部温度差异还可能导致坝体表层产生裂纹[1]。坝体中的这些接缝、裂痕以及基座的裂缝等都可能威胁到水利工程的渗透防护。弧接缝灌浆技术即通过灌注混凝土浆液填补这些裂隙，实现坝段间的连贯。

3 接缝灌浆施工方法

3.1 接缝灌浆一般要求

在开始大坝的接缝灌浆施工之前，必须确保以下几个条件齐备：①坝体两边的混凝土温度需要满足弧接缝灌浆技术的标准温度要求（具体见表1）；②两边的混凝土应已硬化超过4 个月的时间；③进行灌浆的区域、同冷区、中间过渡区和覆盖重载区，都应同步开始冷却降温流程，确保灌浆和同冷区的温度达标，而中间过渡区的温度应达到中期冷却的目标温度；④对于高于790 m 的灌浆部位，未进行弧接缝灌浆的坝段的外突部分通常不应超过60 m 高；⑤接缝的打开宽度应不小于0.5 mm，若小于此值，则应当进行细缝处理。对于灌浆的压力：常规为0.3 MPa，但在顶部无混凝土压重的区域则为0.1 MPa；⑥确保灌浆的管线系统和接缝面流通无阻，并且灌浆区域的封堵措施应完备无缺[2]。

表1 大坝各部位接缝灌浆温度

接缝灌浆温度的差值范围为-1 ℃～+0.5 ℃。

3.2 灌浆压力

在调整灌浆压力时，应以灌区顶部（即排气槽）的压力为主导，而进浆的管口（位于灌区底部）的压力则为参考值。灌区的顶端（排气槽）的灌浆压力通常为0.3 MPa，但在无混凝土重压的上部灌区，压力应调整为0.1 MPa。根据实际施工情况，灌浆压力有时需要适度增加，但此时接缝的扩张度必须小于0.3 mm。在整个灌浆过程中，对灌浆压力与接缝的扩张度的监控应持续严格，确保压力满足设计标准。

3.3 水灰比

对于灌浆用的浆液，常见的水灰比有三种，分别是2：1、1：1 以及0.5：1，其中初始阶段通常使用2：1的比例。当接缝的张开度超过1 mm，并且灌浆区域无阻塞时，可以调整浆液的水灰比为1：1 或0.5：1。而在接缝的张开度超过2 mm 的情况下，若进出浆的管道与排气管均畅通，并且两个排气口的出水量都超过30 L/min，那么可以直接使用0.5：1 的水灰比进行灌浆[3]。

3.4 变浆标准

在排气管开始排浆之后，应调整浆液的水灰比至1：1；随后，当从排气管排出的浆液的水灰比趋近1：1时，再将水灰比切换至0.5：1，这样的比例维持到灌浆过程完毕为止。

3.5 管口放浆

开始灌浆时，排气管需全面打开以放出浆液，其他的管道也应适时打开以放出浆液，确保高浓度的浆液迅速填充缝隙。当排气管中流出的浆液达到最高浓度时，再适当调整排气管的出浆量来管理灌浆压力，直到完成灌浆过程。

4 接缝灌浆过程控制

4.1 混凝土温控情况

大坝1～10 层接缝灌浆灌浆区、同冷区温度均满足接缝灌浆两侧混凝土温度要求，过渡区温度达到中期通水结束的目标温度。

4.2 管路畅通性检查及预灌压水

在开始各层接缝灌浆施工之前，使用设计灌浆压力的80%来对灌浆区域的系统进行综合通水测试。这种综合测试主要分为单开和封闭两种方式，其目的是确保灌浆管道和缝隙是否畅通以及灌浆区的密封状态，见表2。

表2 大坝接缝灌浆典型灌区情况普查统计（第三层灌区）

在乌东德大坝的大坝接缝灌浆过程中，从1～10层的灌浆区域，所有的横缝都达到了弧接缝灌浆技术的设计张开度标准。同时，灌浆的管道和缝隙都保持流通，而灌浆区的封闭也做得很完善。此外，灌区的漏水量也符合要求，即少于15 L/min。在压力检测完成之后，对灌浆区进行了充水处理，持续时间为24 h。在开始灌浆前，使用风和水对所有管道和缝隙进行了冲洗，直到从排气管中流出的水变得清澈。只有当水中不再有悬浮或沉淀物，并且排出了缝隙中的积水，灌浆工作才会开始。

4.3 灌浆施工

现阶段已完成大坝1～10 层横缝接缝（EL808 以下）灌浆施工，共计65 条横缝，累计面积26 092.01 m2，1～10 层（EL808 以下）灌区接缝灌浆成果见表3。

表3 大坝接缝灌浆1～10 层（EL808 以下）灌浆成果汇总

4.4 灌后质量检查

从取芯成果（胶结密实，缝面清晰、芯样完整）及检查孔压水、孔内录像成果（漏水率为0 L/min）看出，灌后检查各项指标均满足设计及规范要求（芯样照片见图1）。

图1

5 结论与建议

通过1～10 层灌区的成果观察，水泥灌浆有效地充填了已经打开的接缝，实现了预定的灌浆效果。现有的技术要求和设计参数都是合适的，且施工过程流畅。这些经验和方法为后续的大规模施工提供了宝贵的指导。针对特殊的灌浆区域，如堵塞管道和串区，已经形成了一套具有针对性、完整和实用的处理策略。灌浆系统的检测需有专人负责，确保在混凝土施工前后都进行严格的通水检查，并在施工过程中强化对灌浆系统的维护。必须确保所有管区的止水和止浆片质量，防止其错位安装。对于任何遗失的部分，都应进行及时修复，减少串区和外泄的可能性。灌浆区的规模直接影响灌浆的质量，应避免设计过于庞大的灌浆区。重视施工过程的管理控制，并优化灌浆管道的安装和施工工艺，确保施工质量。

综上所述，乌东德大坝工程的成功与接缝灌浆技术的应用密不可分。这一技术的采用不仅保障了大坝的工程质量和安全性，还在环境保护和资源可持续利用方面发挥了积极作用。我们期待在未来的水利工程项目中，继续借鉴和发展这一先进技术，以确保我们的水资源得到有效管理和保护。