长江三峡水利枢纽三期工程接缝灌浆施工处理论文
一、概述
长江三峡水利枢纽三期工程有右岸厂房坝段,右安Ⅲ~右非7坝段。主坝坝型为混凝土重力坝。混凝土坝体体积结构复杂。三峡重力坝采用柱状分缝的浇筑方法,在各坝段和坝块间设有横缝和纵缝,在高程EL.148.62m以下的横缝和纵缝设计有接缝灌浆系统,其中横缝灌浆系统采用拔管成孔的施工工艺;一般要求在低温季节对接缝灌浆系统进行灌浆。
二、设计要求
各灌区需要符合下列条件方可进行灌浆:
1、灌区两侧坝块混凝土的温度必须达到设计规定值。
2、灌区两侧坝块混凝土的龄期宜大于6个月,在采取有效冷却措施情况下也不宜少于4个月。
3、除顶层外,灌区上部混凝土厚度不宜少于6m。(招标文件为9m)其温度应达到设计规定值。
4、接缝的张开度不宜小于0.5mm。
5、灌区周边封闭良好,管路和缝面畅通。
三、施工工艺
1、后期冷却
按照坝体灌区的设计稳定温度,按计划进行后期冷却。后期冷却期间一般在12月份采取制冷,次年1月份以后采用系统水。考虑施工进度安排,每灌季后期冷却采用分期进行。
后期冷却期间,每套冷却管路冷却降温依据技术要求进行通水,并且每天进行一次管口换向通水,以保证砼降温梯度不大于1℃/d.
2、灌浆温度
坝体混凝土温度观测除了依靠预埋的电阻式温度计,还利用冷却水管闷温测温,闷温检查一般要求对冷却水管充水封闭5天左右。为了保证精度,测温温度计采用刻度为0~50℃ ,最小读数不大于0.5 ℃的水银温度计。每套冷却水管采用温度计测量15组数据,去掉读数系列首尾1~3个及与平均值相差2~3 ℃以上的不合理数值后,取均值为最终测温成果。
3、缝面张开度
缝面张开度是决定水泥灌浆及选用浆液稠度的重要条件。灌前观测分析张开度,为制定合理的灌浆措施提供依据。测量缝面张开度可采用:
(1)在典型缝面埋设电阻差动式测缝计测读。
(2)在廊道穿缝面部位或表层部位,通过钻孔,用带有刻度放大镜的孔探仪测量。
(3)理论计算
△=
式中:△―接缝面张开度(㎜);
K K ―同坝块上下层约束系数,当上下层混凝土已冷却至稳定温度,K =K =1.0;
a―混凝土线膨胀系数6.2×10 ℃ ;
L L ―两侧坝块长度,m;
T ―后浇块混凝土在计算点处最高温度;
T ―后浇块混凝土达到最高温度T 时先浇块在计算点处的温度;
G G ―分别为后浇块的稳定温度;
V V ―混凝土自生体积变形当量温度;
W W ―自重横向变形温度。
4、通水检查
通水检查缝面的畅通情况,查明灌区的封闭程度及窜漏位置,检查管路系统。
单开式通水检查:以80%的灌浆压力从一个进浆管口进水,在进水管口达到设计压力条件下,监测其它各管口压力,并依次开启一个管口测读每个管口的单开出水量,灌区一般要求至少有一套管路畅通,其流量大于30L/min,两排气管的单开流量大于25 L/min。
封闭式通水检查:选择一个较畅通的'管口进水,其它各管口关闭,待排气管达到设计压力时,检查灌区是否外漏。测量灌区的缝容、总漏水率及串通量;灌区漏水量一般小于15 L/min不再进行处理,对灌区水量大于15 L/min,则要求必须处理至合格。
5、预灌性压水检查
为最后验证灌区是否封闭性良好具备灌浆条件的最后工序,预测灌浆过程中可能发生的问题,以确定灌区是否具备开灌条件,在开灌前必须先进行灌区预灌性压水检查,压水压力等于灌浆压力,待预灌性压水检查结束后根据资料,对于需要采取特殊灌浆工艺的灌区提前进行准备。
6、浸泡与冲洗
灌前每个灌区的缝面浸泡时间不少于24小时,然后用风、水轮换冲洗各管口及缝面,直到排气管回水澄清,然后再用风吹净缝面的积水,方可实施灌浆作业。
7、灌浆材料
接缝灌浆应使用强度等级为52.5Mpa新鲜的普通硅酸盐水泥,其比表面应不小于3500cm /g,或通过80 m方孔筛筛余量不大于5%;当坝体接缝张开度小于0.5mm时,对水泥细度的要求为通过71 m方孔筛的筛余量不大于2%。水泥经湿磨之后,其粘度略有增加。如表1所示
湿磨水泥的粘度变化表1
注:1cp=0.001pa.s为改善浆液的分散性、流动性,提高水泥浆的析水稳定性和可灌性,在浆液中掺适量的高效减水济。
8、灌浆压力
灌浆压力的使用应满足下述条件:
(1)浆液在缝面内有足够的流动速度,排气管的排浆压力及排浆浓度达到设计要求,且压时不长。
(2)在灌浆压力作用下,灌区低部不产生过大的压力变形,所以使用的灌浆压力仅是保证排气管排浆畅通条件下的最小值,用下式进行计算。
P=P +(1+ )
P—进浆压力,(Pa);
P —排气槽压力,(Pa);
—浆液密度,(g/㎝ );
H─浆拄高度,(㎝);
—缝面压力损失系数,横缝 ≥0.3,纵缝 ≥0.5~0.6
灌区高度与缝面压力损失系表
横缝灌浆压力:灌区层顶一般采用0.2~0.25MPa;纵缝灌浆压力:灌区层顶一般采用0.2~0.25MPa;
无压重混凝土:灌区层顶一般采用0.05MPa。
9、灌浆浆液水灰比
对于灌区缝面张开度在1.0㎜以内,管路及缝面畅通的正常灌区,纵缝采用2:1,1:1,0.5:1,三个比级进行灌浆,横缝采用1:1和0.5:1两个比级进行灌浆。
四、灌浆施工
1、灌浆顺序
(1)自下面向上逐层进行灌浆。
(2)在同一高程上,先灌纵缝,再灌横缝,纵缝灌注宜从下游向上游推进,其目的是使由接缝灌浆可能引起的变形倾向上游,有利于大坝的运行稳定。
2、各灌区间隔时间
(1)同一高程的纵缝(或横缝)灌区不能连续灌注时,一个灌区灌浆结束3天后,其相邻的纵缝(或横缝)灌区方可灌注。若相邻的灌区具备灌浆条件,采用逐区连续灌浆方式,前一灌区灌结束后8小时以内,必须开始后一灌区的灌浆,否则应间隔3天后再进行后区的灌浆。
(2)同一坝缝的下一层灌区结束10天后,上层灌区方可开始灌浆,若上、下层灌区结束后4小时以内进行,否则应间隔10天后再进行上一层灌区的灌浆工作。
3、灌浆工艺
灌浆前,用经过滤的压缩空气吹尽缝面积水,然后选取最畅通的进浆管进浆,备用管路及回浆管口敞开,待排出浆后关闭其管口闸阀,使浆液迅速地扩散及均匀上升到排气管排出最浓一级水泥浆后,逐一关闭排气管口闸阀,在设计压力下灌注到不吸浆,再延续20min即可结束灌浆工作。
在灌浆过程中,若排气管排浆不畅,在严格监控缝面增开度的条件下(横缝≯0.3mm,纵缝≯0.5mm),尽量增大灌浆压力,以保证排气压力和排浆浓度进均达到设计要求。若无效则在顺灌结束后立即从两根排气管中进行倒灌。倒灌应使用最浓一级浆液,在设计压力下,缝面停止吸浆,持续10min即可结束。
4、特殊情况处理
(1)灌区外漏
灌前压水检查灌区,对灌区外漏的缝面进行凿槽嵌缝处理。
(2)上下区互串灌区
对于串区在具体施工时依据“一泵一区”的原则,在相应部位布置两台灌浆泵,施灌时先从下层灌区进浆,待上层灌区各管口出浆后用另一台灌浆泵对上层灌区灌浆,在屏浆时以各自的排气压力为准,同时,上下灌区结束时间相差控制
在一个小时之内。如果两个灌区不能“一泵一区”
灌浆时,下层灌区的灌浆过程中,上层灌区采用
通循环水冲洗。
(3)缝面畅通性差的灌区处理
灌前灌区检查发现22-2~23-1-Ⅰ-5、AⅢ-1-Ⅱ-1、YF2-Ⅰ-7灌区排气管单开流量较小,缝面畅通性较差;24-2-Ⅱ-7、8、9三个灌区缝面畅通性差,灌区两根排气单开出水量小于20 L/min,经四方协调会确定:22-2~23-1-Ⅰ-5、AⅢ-1-Ⅱ-1、YF2-Ⅰ-7三个灌区采用42.5级湿磨水泥灌注,24-2-Ⅱ-7、8、9三个灌区采用52.5级超细水泥进行灌注。
五、接缝灌浆灌后质量检查
接缝灌浆质量检查以分析灌浆过程及资料、钻孔取芯、压水检查为主,并结合孔内录像等手段进行综合性检查。检查孔重点布置在灌浆过程有异常情况及灌浆资料分析有异常的灌区或其它情况的灌区。
右安Ⅲ~右非7坝段共布置9个检查孔,对24-2-Ⅱ-7、8和21-2-Ⅰ-3三个区的两个检查孔进行孔内电视录像检查。检查孔采取率均在99%以上,获得率均在98%以上,完成的取芯孔均可见缝面水泥结石,结石厚度一般在0.5mm~2.5mm之间,最小厚度约0.1mm、最大厚度2.5mm,与两侧混凝土胶结连成一体的最长芯样为150cm结石呈青灰色。缝内水泥填充密实,胶结良好
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