《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》是中國水利水電第八工程局、中國水利水電第十一工程局完成的建築類施工工法；作者分別是何培章、郭國華、丁壽波、付興安、聞艷萍；適用範圍是水利水電工程碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工。
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》主要的工法特點是較常規接縫灌漿施工工藝更加嚴謹；選擇滿足設計要求的特製出漿盒；準確把握灌漿後管路沖洗時機。
2008年1月31日，《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法
- 工法編號： YJGF260-2006
- 完成單位：中國水利水電第八工程局、中國水利水電第十一工程局
- 主要完成人：何培章、郭國華、丁壽波、付興安、聞艷萍
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的形成原因是：
碾壓混凝土壩往往採用全斷面通倉薄層碾壓、連續上升的方法施工，拱壩不預埋冷卻水管，壩體碾壓混凝土靠自然冷卻，其混凝土水化熱散發速度緩慢，在水庫蓄水前封拱時壩體混凝土溫度達不到穩定溫度就需對誘導縫進行灌漿處理。隨壩體混凝土溫度降低，在冷卻到穩定溫度場的過程中，已灌漿的誘導縫將形成較大的溫度拉應力，導致壩體誘導縫再一次拉開，需要進行重複灌漿。
誘導縫重複灌漿技術是在一次性與多系統多次常規接縫灌漿技術基礎上發展起來的，由於壩體是採用在需要設定縫面的位置埋設誘導板自然成縫且縫面灌區需實現重複灌漿，其施工工藝較一次性常規接縫灌漿複雜，但相對於多系統多次常規接縫灌漿技術，可降低施工成本；比單系統常規接縫灌漿技術提高了可靠性，在水利水電碾壓混凝土拱壩施工中，具有廣泛的套用價值。
1999年5月~2003年9月，在沙牌碾壓混凝土拱壩施工中開展了國家“九五”攻關項目“沙牌碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿研究”，並在拱壩2、3號誘導縫進行了重複灌漿施工，通過場內試驗與不斷改進施工方法，解決了管路埋設與檢查、縫面灌漿與管路沖洗等一系列技術問題，創立了一套滿足設計要求的切實可行的《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》，得到了中國水電顧問集團成都勘測設計研究院以及中國水利水電科學研究院等中國國內外多家單位以及專家認同，並通過水利部驗收。該技術已在中國國內多項水利水電碾壓混凝土拱壩設計及施工中（湖北招徠河水電站、貴州清水河大花水水電站）推廣套用。
工法特點
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》具有以下特點：
1.較常規接縫灌漿施工工藝更加嚴謹，需特別重視施工前各項準備工作。
2.選擇滿足設計要求的特製出漿盒是實現重複灌漿的關鍵。
3.準確把握灌漿後管路沖洗時機。
操作原理
適用範圍
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》適用於水利水電工程碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工。
工藝原理
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的工藝原理敘述如下：
灌漿漿液在高於出漿盒開環壓力下通過出漿盒上的出漿孔灌入縫面，由於出漿盒具有單向流通性，漿液進入縫面後不會從縫面沿灌漿管路回流，可在接縫灌區灌漿結束後，漿液初凝前，採用低於出漿盒開環壓力的水流對灌漿系統進行沖洗，保持管路通暢，待誘導縫縫面再次拉開後，進行重複灌漿。
施工工藝
- 工藝流程
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的工藝流程見圖1。
圖1碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工藝流程圖
- 操作要點
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的操作要點如下：
一、出漿盒試驗
每一批次出漿盒必須進行抽樣試驗，測定出漿盒的開環壓力。檢測器材包括壓力泵、壓力表、灌漿管路、減壓閥等。出漿盒開環壓力一般為0.2兆帕左右為宜。常用的出漿盒結構如圖2所示，為一種特製橡膠套閥。該橡膠套閥由一根穿孔鋼管、一個橡膠套和兩個管接頭組成，能夠通過管接頭方便快捷地串聯安裝在灌漿管路中。橡膠套由優質高彈和耐久性優良的橡膠硫化而成。該套包裹在穿孔管的外面藉助收縮壓力能緊密覆蓋管壁上的出漿孔，只有當管內壓力達一定值時，水或漿液才能頂開橡膠套，從出漿孔流出；而無論何種外壓也不會使管外的水或漿液回流。
圖2重複灌漿出漿盒結構示意圖
二、灌漿系統預埋施工
系統典型布置形式如圖3所示。
圖3碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿系統典型布置示意圖
根據碾壓層的厚度，按一定碾壓高度埋設誘導板，一般採用重力式混凝土誘導板（結構如圖4），誘導板內設定重複灌漿系統的進出漿管，並將管頭引至壩下游。埋設方法為：當埋設層的下一層碾壓結束後，按誘導縫的準確位置放樣，再將準備好的預製板安裝在已碾壓好的誘導縫上，誘導板的安設工作先於1~2個碾壓條帶進行，並將重複灌漿管逐步向下游延伸；當鋪料帶在距誘導縫5~7米時，卸料後，將碾壓混凝土緩慢推至誘導縫位置，將預製混凝土誘導板覆蓋，並保證預製板的頂部有5厘米左右的混凝土料，以免碾壓混凝土時損傷誘導板。對誘導縫的止漿片和誘導腔部位採用改性混凝土澆築。測縫計安裝在測縫計專用模板中間，採用掏孔後埋法施工。
圖4重力式誘導板結構示意圖
灌漿管（含進回漿管、排氣管、沖洗管等）根據設計圖紙在車間內加工而成，誘導板在預製場按規定的規格及混凝土配合比進行預製。
三、灌漿系統檢查與維護
為防止混凝土施工時對管路產生破壞，灌漿系統預埋管路需由專人負責檢測與維護，跟班檢查，發現問題及時解決。每一層灌漿管路系統預埋完成後，原則上要求通水檢查，但考慮到碾壓混凝土施工中不允許有過多的水進入倉面，通水檢查一般安排在一次混凝土施工完成後3到第二次碾壓混凝土施工前進行，通水檢查壓力≤0.1兆帕。
四、縫面張開度和壩塊溫度測量
縫面張開度一般通過預埋在縫面上的測縫計來觀測。縫面兩側壩塊溫度由預埋在混凝土內部的溫度感測器測定。
五、灌前通水檢查
通水檢查分四步進行：
第一步，灌漿管路通暢性檢查，主要檢查進回漿管路的通暢性。採用壓力水通過壓力表、水錶等儀器進行灌漿管路的通暢性檢查。
第二步，排氣管路的通暢性檢查，主要檢查排氣管路與沖洗管互通情況。
第三步，出漿盒及縫面的通暢性檢查。採用單開通水檢查方法，即利用某一進漿管路通水，其回漿管路封閉，壓力控制在0.4兆帕左右，觀測進漿管路進水和排氣管路出水流量。
第四步，灌區的密封性檢查。通水時觀測壩前、壩後及觀測廊道，縫面有無外漏現象。系統通水檢查結果需達到設計或規範要求條件，否則應根據具體情況採取有效措施進行處理。
六、灌前預灌性壓水試驗
灌前預灌性壓水試驗的壓水壓力與灌漿壓力相同。
七、灌前縫面浸泡與風乾
灌漿前應對縫面通水浸泡24小時，然後通入潔淨的壓縮空氣排除縫內積水。
八、灌漿
1.灌區各迴路漿管灌注次序
灌區各迴路漿管灌注次序全部按自下而上的原則。
2.漿液水灰比的控制
水灰比一般採用1:1、0.5:1二個比級，先灌稀漿至排氣管排出接近進漿濃度漿液或灌入量約等於縫面容積後，改濃一級水灰比直至結束。
當縫面增開度大，縫面管路通暢，縫面通暢性檢查排氣管單開流量大於30升/分鐘時，可使用0.5:1漿液開灌。
為使濃漿儘快填滿縫面，開灌時，除第一層灌漿迴路的回漿管安裝閥門調節灌漿壓力，其他進、回漿管口及排氣管全開放漿，測記相應管口排出漿液的密度與棄漿量。先一迴路漿管灌注結束閉漿的同時，立即開啟其後一迴路的管路開始灌漿。後一迴路灌注起始水灰比為先一迴路灌注的最終水灰比。當排氣管排出最濃一級漿液時，調節閥門控制壓力直至結束。
3.灌漿壓力及縫面增開度控制
灌漿過程中，利用測縫計跟蹤監測縫面增開度，確保縫面增開度控制在設計允許範圍之內。
灌漿進漿壓力以各迴路回漿管出口壓力表指示壓力控制，回漿管堵塞的迴路用進漿管管口壓力控制。最終以排氣管壓力來控制灌漿的進程。
4.結束標準
排氣管出漿達到或接近最濃比級漿液、排氣管口壓力或縫面增開度達到設計規定值、注入率≤0.4升/分鐘時續灌20分鐘，灌漿即結束。
九、灌後沖洗
灌漿結束後，立即輪換對灌區各迴路進、回漿管進行沖洗，沖洗壓力根據出漿盒的開環壓力確定，確保小於出漿盒開環壓力，直至回水清淨。
排氣管沖洗時間較難把握，一般在灌漿結束後10~30分鐘之間進行，沖洗至管路回清水，並保持間歇沖洗30分鐘左右，防止殘餘滲出的漿液堵塞管路。
十、特殊情況處理
1.進回漿管及排氣管路堵塞情況處理，主要採用掏孔、沖洗、鑽孔等方法。掏孔具體針對管口被堵寒的管路；沖洗是採用高壓脈衝水反覆沖洗微通的管路；而鑽孔則是在管路完全不通時，在灌區合適位置（廊道或壩後）鑽穿縫面，孔位、孔向、孔斜等參數根據計算確定，測量放樣，孔深以穿過縫面20厘米控制。
2.縫面外漏時，採用嵌縫堵漏措施。
3.串漿時，如果灌漿具備灌漿條件，灌漿設備及材料滿足要求，採用幾個灌區連續灌漿的方法。
材料設備
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》所用的材料及設備明細如下：
系統預埋材料主要包括鐵管、鐵板、出漿盒、止漿片、誘導板、測縫計等。
灌漿材料一般採用普通矽酸鹽水泥或細、超細普通矽酸鹽水泥。根據縫面張開度及可灌性情況，必要時，通過現場試驗確定，可進行其他特殊材料的灌漿。
灌漿設備主要包括中壓泥漿泵、高速製漿機、儲漿桶和灌漿自動紀錄儀等。
質量控制
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的質量控制要求如下：
1.施工原材料使用前均需要進行檢測，以達到規範或設計要求。
2.預製誘導板質量需滿足設計要求，特別是安裝排氣管預製塊不得有缺陷或變形，安裝後採用鋼釘進行固定。
3.出漿盒採用特製或購買成型產品，使用前對其性能進行試驗，滿足設計要求開環壓力，開環後能有效收縮。
4.每一層預埋均需測量放樣，確保各預埋件在同一垂直面上。
5.系統預埋後，灌漿前應經常對系統通水檢查；灌前通水檢查嚴格按要求分步進行。
6.灌漿前做好各項準備工作，灌漿過程嚴禁中斷。
7.灌漿完成後及時對各管路進行沖洗，沖洗乾淨後的管路間隔一段時間後應進行通水檢查，確保管路通暢。
8.其他方面嚴格按照工程設計檔案要求及《水工建築物水泥灌漿施工技術規範》DL/T 5148-2001執行。
安全措施
採用《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.灌漿管路系統安裝時與混凝土碾壓施工交叉作業，因此倉面施工設備多、人員雜，需採取有效安全防護措施。
2.進入施工現場的施工人員，必須按規定配戴和使用勞動防護用具。
3.施工現場及作業地點應有足夠的照明，在潮濕、易於導電觸電的作業場所使用照明燈具地面高度低於2.2米時，其照明電源電壓不得大於36伏。
4.在操作平台、通道、棧橋等處固定時，應與平台、通道桿件焊接或綁紮牢固，並搭設防護頂棚。
5.在懸崖、陡坡、桿塔、壩塊、腳手架以及其他高處危險邊沿進行懸空作業時，必須設有爬梯，臨邊必須設定防護欄桿，並應根據施工具體部位，配帶安全帶、安全繩等個體防護用品，掛設水平安全網或設定相應的吊籃、吊籠、平台等設施。
6.灌漿管路一般採用直接引至壩後，系統檢查與灌漿人員需高空作業，需確保施工排架安全，必要時設定壩後橋。高處作業人員應具有相應的健康證明。
環保措施
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的環保措施如下：
1.在工程施工期間，對廢水和固體廢棄物進行全面控制，最大限度地減少施工活動給周圍環境造成的不利影響。生活污水、施工廢水處理達到國家標準後進行排放。
2.灌漿須採用無毒害、對混凝土無腐蝕的材料。灌漿施工過程中將產生大量的廢棄漿液，現場應配備棄漿池，收集從回漿管及排氣管口返出的棄漿，棄漿應回收處理達標後方可排放。如條件允許，應回收利用，如可用於帷幕灌漿、回填、固結灌漿等。
3.結合各施工崗位，制定嚴格的作業制度，規範施工人員作業行為，做到文明施工，科學施工，避免有害物或不良行為對環境造成污染或破壞。
效益分析
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的效益分析如下：
由於碾壓混凝土拱壩誘導縫均需要進行接縫灌漿，常規接縫灌漿需要混凝土分壩塊進行澆築，不僅功效低且很難實現重複灌漿。誘導縫重複灌漿系統不需要混凝土壩塊分縫，從而可實現壩體混凝土通倉澆築，提高了壩體碾壓混凝土上升速度，沙牌水電站大壩混凝土澆築月上升高度達20米，大花水水電站混凝土澆築月上升高度超過30米。由於碾壓混凝土重複灌漿系統能可靠實現壩塊接縫重複灌漿，水庫蓄水時間可提前，從而可實現水電站儘早投產，取得經濟效益。
有兩種灌漿管路系統布置方案可實現重複灌漿。第一種是在壩體接縫處預埋兩套灌漿管路系統，其中一套用於第一次封拱灌漿，另一套留作二次重複灌漿時備用，例如普定和溫泉堡碾壓混凝土拱壩即是如此。第二種布置方案是，只預埋一套可重複利用的灌漿管路系統。和第一種方案相比，第二種方案具有費用低廉、容易安裝、節省時間等優點，但是要求灌漿管路系統和出漿盒易於沖洗乾淨，能重複用於接縫灌漿。
套用實例
《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》的套用實例如下：
1.沙牌水電站位於四川省汶川縣境內，碾壓混凝土拱壩高為132米，拱壩總計碾壓混凝土36.5萬立方米，碾壓混凝土澆築採用全斷面通倉薄層碾壓、連續上升的方法施工。拱壩共設定2條誘導縫（2號、3號縫面）和2條橫縫（1號、4號縫面）。
誘導縫20個灌區自2001年4月開始至2001年底完成首次灌漿，灌區面積3210.62平方米，注入水泥總量93409.6千克，最大單位注灰量56.5千克/平方米，最小單位注灰量10.3千克/平方米。首次灌漿後，隨著壩體混凝土溫度降低，到2003年4月壩體混凝土溫度基本達到穩定溫度，壩體混凝土收縮使得已灌漿的誘導縫又一次拉開，縫寬最大達到1.6毫米，再次對縫面進行了灌漿，共耗水泥總量21021.8千克，最大單位注灰量9.6千克/平方米，最小單位注灰量3.7千克/平方米，大壩運行至2005年縫面未發生滲水現象。
2.大花水水電站位於貴州省開陽縣清水河上，攔河大壩為拋物線雙曲拱壩+左岸重力墩。最大壩高134.50米。壩頂寬7.00米，壩底厚25.0米，厚高比0.186。壩體大體積混凝土為C20三級配碾壓混凝土，壩體上游面採用二級配碾壓混凝土自身防滲。拱壩基礎墊層常態混凝土澆築層厚1.0~2.0米，碾壓混凝土澆築採用全斷面通倉薄層碾壓、連續上升的澆築方式，每一升層高度為3~9米；拱壩採用2條誘導縫+2條橫縫的分縫方案。誘導縫編號為2號、3號，其中2號縫誘導縫自下而上分為13個灌區，面積共1523.9平方米；3號誘導縫共分12個灌區，面積為1418.1平方米。
誘導縫採用單迴路灌漿管路重複灌漿系統，每一灌區由6套進回漿管路和1套排氣管路組成，出漿盒為自行特製。誘導縫高程範圍738.5~840米，大壩蓄水前，壩體尚未達到穩定溫度，縫面張開度較小，最大值不到1.0毫米。25個灌區的首次接縫灌漿從2007年3月1日開始，至2007年3月26日全部完成。誘導縫灌漿累計注入水泥總量15513千克，單位面積平均注入水泥量5.27千克/平方米；灌區最大單位注人水泥量15.5千克/平方米，最小單位注入水泥量3.56千克/平方米；灌漿效果良好。
3.招徠河水電站：招徠河大壩是一座空間變厚不對稱的對數螺旋線型碾壓混凝土雙曲拱壩。大壩設計最低建基面高程EL200.5米，壩頂高程EL305.5米，最大設計壩高105.0米，招徠河碾壓混凝土拱壩設定了三條誘導縫（2號、3號、4號）和兩條橫縫（1號、5號），2號、3號、4號誘導縫的底部分別為EL203.1米、EL206.4米、EL241.0米，1號、5號橫縫的底部為EL270米。壩體接縫灌漿工程從2004年4月19日開始，至2006年3月5日施工完畢；壩體接縫灌漿6200平方米，注人水泥總量64787.8千克，最大單位注灰量45.8千克/平方米，最小單位注灰量5.7千克/平方米，平均注漿量10.5千克/平方米。大壩運行至2005年縫面未發生滲水現象。
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《碾壓混凝土拱壩誘導縫重複灌漿施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
