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1、中国重庆第三届化学灌浆与防水堵漏、加固改造和裂缝控制技术研讨会论文集三峡大坝接缝灌浆细缝灌区处理分析陈磊唐力( 长江勘测规划设计研究院)接要：三峡大坝混凝土接缝灌浆工程施工期间累计完成2 0 3 4 个灌区、共3 6 万m 2 ，其中1 3个灌区因张开度达不到灌浆要求被保留观察，三峡枢纽竣工验收前，对这些灌区进行了专项检查和分析，对6 个确认未张开的灌区决定不作灌浆，对7 个细缝灌区进行疏通后实施了化学灌浆，是国内坝体细缝灌区直接采用化学灌浆的首个案例，实施情况表明，灌浆效果良好，达到了预期的处理目标，对类似工程问题的处理具有借鉴价值。主题词：三峡枢纽大坝接缝灌浆细缝灌区处理1 前言三峡大坝为
2、混凝土重力坝，坝顶高程1 8 5 m ，最大坝高1 8 1 m ，大坝轴线全长2 3 0 9 5 m ，共分1 1 5 个坝段，自左至右依次为：左岸非溢流坝段、升船机坝段、临时船闸坝段、左岸厂房坝段、左导墙坝段、泄洪坝段、纵向围堰坝段、右厂排坝段、右岸厂房坝段以及右岸非溢流坝段等。大坝混凝土旌工划分为二期和三期：纵向围堰坝段以左属二期施工大坝范围、以右属三期施工大坝范围。大坝采取分块浇筑，各坝段根据尺寸不同最多设有三条纵缝，均设置了接缝灌浆。为了加大坝体侧向刚度、改善孔口受力条件、增强深层抗滑稳定，泄洪坝段、厂房坝段和部分非溢流坝段一定高程以下的横缝也进行了接缝灌浆。三峡枢纽工程于1 9 9
3、3 年开始施工准备，1 9 9 4 年正式开工建设，2 0 0 3 年6 月二期施工大坝建成并开始挡水( 1 3 5 m 水位) ，2 0 0 6 年1 0 月三期施工大坝开始挡水( 1 5 6 m 水位) ，2 0 0 8 年底左右岸电站机组全部投产发电，2 0 0 8 年汛末枢纽进入试验性蓄水期( 1 7 5 m 水位) 。根据国家主管部门安排及长江三峡工程整体竣工验收枢纽工程竣工验收大纲的规定，2 0 1 5 年底将进行三峡枢纽工程整体竣工验收。2 大坝旅工期接缝灌浆情况二期施工大坝接缝灌浆工程从1 9 9 7 年1 2 月开始，至2 0 0 3 年3 月，累计完成灌区1 2 8 2 个
4、，灌区面积1 9 。5 万m 2 ，左厂坝段和泄洪坝段共遗留5 个灌区，由于灌区项部排气管基本不出水，经采取补孔、加压冲洗、超冷等措施后仍不具备正常灌浆条件，故决定暂不灌浆，保留管路继续观察。在三期施工时又对其进行了复核性压水、情况仍未改善。三期旌工大坝接缝灌浆工程以及二期施工右纵1 号泄洪1 2 号坝段剩余横缝灌区，从2 0 0 4年1 2 月开始，至2 0 0 6 年3 月结束，累计完成灌区7 5 2 个，灌区面积1 6 2 万m 2 ，右厂坝段遗留8 个灌区，由于灌区顶部排气管基本不出水，经采取补孔、加压冲洗、超冷等措施后，连续两个1 1 7 中国重庆第三届化学灌浆与防水堵漏、加固改造和
5、裂缝控制技术研讨会论文集灌季检查均不具备灌浆条件，参照二期施工大坝接缝灌浆办法，作为遗留灌区继续观察。3 遗留灌区检查及分析3 1 现场压水检查三峡枢纽工程经过6 年初期运行和7 年试验性蓄水运行，在工程整体竣工验收前的最后一个灌季( 2 0 1 4 年冬2 0 1 5 年春) ，对前期接缝灌浆的遗留灌区进行了专项清理和现场压水检查，结果显示：各灌区预埋管路系统基本正常；部分灌区呈现细缝特征( 缝宽小于0 5 砌) ；其余灌区排气管不出水，判断缝面处于闭合状态。详见表1 。表l ：压水检查成果表灌前预习性压水序灌区编号灌浆压浆液配灌浆历灌入量号进水量排气槽流量力( M P a )比A ：B时(
6、 m i n )( k g ) ( L )( L m i n )1泄卜左导一I I I 一372 1 21 4 40 5 55 ：17 01 7 5 52泄3 4 一1 I 一3 12 4 810 5 55 ：18 43 0 2 03右厂1 8 2 一I I 一41 2 91 0 80 4 05 ：19 51 5 0 04右厂2 3 2 2 4 1 - I I I - 62 4 92 40 3 05 ：19 42 9 8 45右厂2 5 2 一I I 一81 5 82 5 1O 4 05 ：15 31 5 1 56右厂2 5 1 一I I 一9 ( 左)2 2 61 3 10 3 55 ：11
7、 2 01 9 3 67右厂2 51I I 一9 ( 右)1 7 61 3 5O 3 04 ：19 12 7 4 0表中排气槽流量为灌区顶部两个排气管( 孔) 单开出水量之和；泄3 4 一一3 1 排气管与其他管路串通，数据失真未录入；右厂1 9 - 2 - I I - 4 灌区受廊道内电缆桥架影响无法通水，改为压气检查。3 2 相关监测成果2 0 0 3 年起三峡大坝陆续挡水运行，2 0 0 8 年枢纽进入试验性蓄水期，2 0 1 0 年至今已连续5 年达到正常蓄水位1 7 5 m 。相关监测资料表明：大坝变形、渗流、应力应变等观测值均在设计允许范围内，遗留灌区所在坝段变形和应力指标与其它坝
8、段基本一致，坝体内部温度稳定在1 8 6 2 1 5 。C ，年变幅0 4 1 2 。C ，坝体自生体积变形已稳定，大坝工作性态正常。4 遗留灌区处理措施及要求4 1 处理方案研究检查和分析表明：大坝经过长时间挡水运行，坝体内部温度和自生体积变形已稳定，加之上游水压力作用，缝面开度己不具备继续增大的条件；由于这些灌区散布在不同坝段，且灌区面积大多较小( 其中9 个区不到1 0 0 盯) ，即使缝面局部接触状态不理想，也不影响缝面整体传力效果和坝体挡水运行：受材料使用寿命限制，预埋管路系统难以继续保持完好。因此，确定对未张开的6 个灌区不作灌浆并封填管路；对7 个细缝灌区进一步疏通后实施灌浆。1
9、 1 R 中国重庆第三届化学灌浆与防水堵漏、加固改造和裂缝控制技术研讨会论文集三期施工大坝在第一灌季( 2 0 0 4 年冬2 0 0 5 年春) 曾经采用超细水泥对右厂2 4 2 一I I 一7 、8 、9 三个细缝灌区进行过灌浆处理，其中仅右厂2 4 - 2 - I I - 7 排气管口出浆，比重仅为1 2 5 ，也就是说缝面只能通过水灰比为2 ：1 的稀浆，其它两个区排气管均未出浆。从实施情况看，处理效果不理想。由于三峡枢纽工程己投入正常运行，剩余灌区管口位置散布在不同坝段的各个廊道内，现场缺乏适用水泥灌浆施工的风、水、电及弃浆处理设施。经施工单位估算，若在左右岸坝后各设置一个水泥制浆站
10、及输送管路，并在坝内建立临时废浆池，其施工总造价与化学灌浆相比已无优势，且工期相对较长；如先进行水泥灌浆后再进行补充化学灌浆，则造价和工期会进一步上升，且二次灌浆钻孔量大，不仅施工困难，对坝体结构也会造成损伤。因此，综合技术经济比较和现场实际条件，决定利用原预埋管路对细缝灌区进行化学灌浆。4 2 灌浆要求和控制指标灌浆材料：低粘度型混凝土裂缝用环氧树脂，浆液初始粘度 2 0 m P a S ，湿粘接强度2 M P a ，固化物抗压强度4 0 M P a ，操作时间可调。灌浆压力：0 3 0 5 肝a ，根据各灌区具体情况确定。灌浆结束标准：灌浆压力达到设计最高压力，灌区顶部排气管( 孔) 回浆
11、，注入率0 1 L m i n 后继续灌注2 0 m i n ，即可结束灌浆；或注入率已达结束标准，灌区顶部排气管( 孔) 不回浆，再延长灌注2 0m i n 亦可结束灌浆。5 细缝灌区处理实施效果5 1 缝面冲洗为进一步改善细缝灌区的畅通性，灌前采用混凝土裂缝清洗剂对缝面浸泡2 4 h 后进行反复冲洗，灌前预习性压水显示，经清洗剂浸泡冲洗后，各灌区排气槽流量比冲洗前提高l 1 3 L m i n ，最大流量由2 3L m i n 上升为2 5 1L m i n 。该结果表明：灌区内可能存在灰沙颗粒和钙化物附着；疏通措施有效，灌区畅通性有所改善；疏通前后灌区的细缝属性没有根本变化。5 2 化学
12、灌浆大坝细缝灌区化学灌浆于2 0 1 5 年2 月4 日开灌，至8 日全部结束，各个灌区的灌浆情况见附表2 。表2 灌浆及灌前压水成果表灌前预习性压水灌浆压浆液配灌浆历灌入量序灌区编号进水量排气槽流量力( M P a )比A ：B时( m i n )( k g )号( L )( L m i n )l泄卜左导一一372 1 21 4 40 5 55 ：17 01 7 5 52泄3 - 4 - I I I - 3 - 12 4 810 5 55 ：18 43 0 2 03右厂1 8 - 2 - I I - 41 2 91 0 80 4 05 ：19 51 5 0 04右厂2 3 2 2 4 一l
13、H I 一62 4 92 40 3 05 ：19 42 9 8 41 1 9 中国重庆第三届化学灌浆与防水堵漏、加固改造和裂缝控制技术研讨会论文集5右r2 5 - 2 - I I 一81 5 82 5 10 4 05 ：l5 31 5 1 56右厂2 5 - 1 - I I - 9 ( 左)2 2 61 3 1O 3 55 ：11 2 01 9 3 67右厂2 5 - 1 - I I - 9 ( 右)1 7 61 3 50 3 04 ：19 12 7 4 0灌浆资料表明，各灌区行浆速度均匀，所有排气管正常出浆，灌浆压力达到设计值，缝面灌入量与灌前预习性压水符合性较好，灌浆期间缝面增开度基本无变
14、化( 最大7 5um ) ，由此判断，灌区处理达到设计要求，灌浆效果良好。6 细缝灌区处理探讨6 1 灌浆方式细缝灌区的处理方式有磨细水泥、超细水泥和化学材料灌浆，目前葛洲坝集团生产的超细水泥颗粒细度可以达到D 9 5 3 0pm ，理论上可以通过0 1 5 i r a 的缝隙，但实际上键槽结构缝的缝面开度并不是均匀的，三峡泄洪坝段纵缝钻孔录像检查资料显示，三角形键槽的三个面张开度各不相同，上下游坝块相对位移的垂直分量会使其中一个斜面趋于贴紧，根据缝容换算或缝面垂直段( 测缝计一般埋设于此) 测得的只是整个缝面的平均开度，实际上某个斜面的开度会小于平均值，缝面的畅通性受最小开度控制，若其达不到
15、浆材颗粒细度的三至五倍，浆液即无法正常流动。溶液态的化学浆材无疑比颗粒浆材可灌性更好，但实际工程多用于水泥灌浆后的补充灌浆，之前未见坝体接缝灌浆直接采用化学浆材的实例，这主要与化学材料价格较高且有一定毒性有关。价格和环保是影响和制约化学灌浆的两大主要因素，但也不能一概而论。就本项目而言，在灌区面积小、部位分散、场地狭窄的客观条件下，化学灌浆由于设备轻便灵活、场地适应性好、弃浆量少，不仅质量和工期能够得到保证，而且处理成本也相对较低。此外，只要选用环保低毒的浆材产品，规范操作，劳动保护落实到位，材料毒性对人员和环境的影响可以做到基本无害。6 2 灌浆材料性能环氧树脂灌浆材料是水电工程应用最为广泛
16、的化灌材料之一，三峡工程曾用于混凝土裂缝处理、帷幕补强、断层破碎带加固。本次处理按建标J C T 1 0 4 1 - - 2 0 0 7 选用I 等L 型( 低粘度) 混凝土裂缝用环氧树脂，强度接近普通水泥结石的两倍，浆液粘度只有普通型环氧树脂的十分之一，适合坝体细缝灌区的处理。环氧树脂是溶液态浆材，其可灌性主要取决于浆液的粘度。建标J C T 1 0 4 1 - - 2 0 0 7 颁布实施以来，随着化灌材料领域的发展进步，目前国内主要厂家浆材产品的粘度指标已达到1 0 2 0 m P a S ，为取得理想的灌浆效果，设计将浆材粘度指标上限由标准规定的3 0 m P a S 调整为2 0 m P a S ，可操作时间由3 0 m i n 延长至满足现场施工需要。环氧树脂属于高分子材料，在室外暴露环境下存在自然老化问题，但灌入坝体结构缝后情况
