大坝接缝灌浆灌区缺陷预防的细部结构设计.doc

大坝接缝灌浆灌区缺陷预防的细部结构设计但光尧(中国葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部)摘要：试图分析19992000年度接缝灌区缺陷与混凝土浇筑、结构设计、结构施工及验收等环节的内在联系，并提出一些可能的解决方案。关键词：接缝灌浆；灌区缺陷；结构设计；原因分析；改进措施1 概述19992000年度，三峡大坝泄洪坝段、左厂坝段累计完成接缝灌浆共计316个区，其中泄洪坝段274个，左厂坝段42个、从1999年10月到2000年5月，陆续对上述灌区进行了灌前压水检查。发现缺陷主要集中在堵管、串区、外漏三个方面。从灌浆综合成果上看，个别灌区还存在单位面积注入率过大的问题。灌区缺陷增大了灌浆施工难度，虽经管道疏通、凿槽嵌缝等处理，仍然有许多难题难以解决，综合如下：上下层灌区互串，同灌造成下层灌区层顶压力过大，上层灌区层顶压力不足(在串区中这个问题较普遍)；管道未引至规定廊道，而是随仓面上升，导致灌浆时虽未施压，层顶压力仍超标；因管道堵塞，在疏通管道时未控制好风、水压力，导致止水、止浆片被击穿失效造成新的串漏。或因打孔时未保持灌去通水，造成岩粉进入灌区形成新的堵塞；管道堵塞造成部分灌区边角地带灌浆质量存在疑问；双进堵塞造成灌区基本报废；小排水槽、坝面排水管造成处理难度大，成本高。特别是采用水溶性聚胺酯(LW)处理串槽时，由于排水钢管本身存在弯折，致使LW在弯折处迅速发泡阻断排水钢管，难以起到处理缺陷的效果；2 灌区缺陷形成原因初步分析2.1 管道堵塞原因：出浆盒盖板在浇筑混凝土时松脱，砂浆流入支管，造成埂塞或堵死。排水槽上的铁皮盖板四周砂浆勾缝封闭不严或振捣混凝土时不小心碰撞铁皮盖板或铁皮盖板四周砂浆未到龄期即开仓，浇筑时砂浆自行脱落，使其张开而未及时发现致使混凝土砂浆流入排气槽，堵塞排气槽(排气管)。廊道内灌浆管管口距廊道底板太近，当管口封闭不严或封闭被损坏时，底板上流淌的砂子、污物或水泥浆流入骨内，在管内沉积结石造成管路堵死。灌浆管上引过程中，由于吊罐碰撞、塔带机下料冲击，造成管口保护帽损坏或脱落而堵塞管道。2.2 串漏(区)的原因：止浆、止水片本身存在缺陷，如裂缝、烧洞；止水片弯段内沥青麻丝充填不饱满，形成渗漏通道；管道标识不清，上引过程中致使仓内支管接错主管；止浆片固定不牢，浇筑时浇偏或浇翻；后浇块止浆片周边漏振或欠振，浇筑不密实，局部存在渗漏通道；浇筑过程中，外来水带走止浆片周边砂浆，致使粗集料集中形成渗漏通道；塔带机入仓时，由于下料高度过高、下料皮筒变形等原因造成骨料分离严重，未及时进行处理，使止浆片处骨料集中，形成渗漏通道。仓面冲毛不彻底，特别是边角部位以及仓面预留孔洞周边冲毛质量不好，造成层面结合部存在渗漏通道。3 细部结构设计存在问题与建议施工问题归根到底是一个管理问题、工艺问题，如能在设计上做到防微杜渐，则会大大降低施工环节问题发生率。造成众多缺陷灌区产生的原因中，除了施工环节外，结构设计似乎也有一些值得商榷的地方：试列举如下：3.1 串区众所周知，封区高程纵横缝连接处，同一坝块内上下层灌区封区止浆片采用丁字接头，跨缝并未封闭，造成连接地段十字区域形成垂直通长条带(该区域为灌浆盲区)。如若垂直止浆片附近存在某几个局部架空，即使是极轻微的架空，都有可能造成延上述垂直通长条带的串漏。这一点很能解释上下灌区跨区互串的原因。目前，接缝检查孔尚未有布置在上述区域者内。建议取几个典型灌区，在上述部位布孔，如发现有水泥结石，则证明上述立论成立。改进建议：在灌浆十字盲区内的封区高程处，塑料止浆片采用十字接头，跨缝连接，阻断垂直通道。灌区错缝布置，是造成同一层灌区左右互串的重要原因。如左导墙坝段-泄1坝段纵横缝，右纵1-泄23纵横缝，泄7-泄8坝段纵横缝，都存在纵缝错缝问题。上述部位纵横缝灌区呈丁字形连接，灌区之间仅有一道塑料止浆片，极易因止浆片失效而发生串漏。改进建议：设两道垂直止浆片，做到双保险。塑料止浆片与紫铜止水片搭接形式不科学，也是造成串区，特别是左右灌区互串的原因之一，传统的止浆、止水搭接形式为两道紫铜止水片夹道塑料止浆片的形式，采用焊、锚连接，在接头制作工艺上存在操作困难，不宜于施工，因而不能完全保证接头质量。特别是铆钉锚接质量，是最难控制的。如铆钉数目不足，或锚接力量不够(锚接力量无量化指标)，均会导致接头部位，两道紫铜止水片之间咬合不紧密，形成渗漏通道。改进建议：修改止浆、止水片搭接形式。推荐采用一道止浆片接一道止水片，而非传统的两道止水片夹一道止浆片的形式，目的在于减少结合面与夹缝的存在，从而减少止水片之间渗漏通道的产生。止浆、止水片之间采用压板连接，压板上设“日”字形凸肋，铆钉共设6枚，锚孔布置在“口”字形凸肋的6个节点上。连接前塑料止浆片上的肋必须削平。接头可在现场施工，连接质量以凸肋压入塑料止浆片的变形量来控制。此法既便于施工，也有利于接头的质量控制。优点是显而易见的。(根据试验情况也可增加铆钉的数目)三峡二期工程TGP/-4-B标段泄洪坝段具有块体体积大，分缝多，接缝灌区数量多，灌浆管道布置复杂的特点，特别是横缝灌区也要求灌浆，增加了灌区检查的工作量，在客观上也增加了灌区互串的机率。对于某些坝块，廊道在设计上布置似乎不太合理，致使在出现堵管进行打孔处理时，击穿止水、止浆片，导致灌区互串。众所周知，泄18泄23坝段仅在上、下游各设一条基础廊道，高程为45m，分别布置在上块，下块内，第四层灌区中块的横缝完全淹没在黑暗中，该部位灌区管道必须跨缝才能引入廊道。如若管道跨缝时伸缩节失效，管道无疑将因坝块收缩断裂，形成串区(该部位横缝灌区还存在无千分表安装部位等问题)。同样情况在泄14坝段也存在。打孔处理时，孔深往往达10余m，受廊道断面尺寸及钻机机高的制约，打孔角度也难以控制；稍有偏差，则会带来新的问题。第四灌区封区高程在48.5m左右，而廊道高程为45m，故相对有仰角的孔而言，水平孔尚能控制。大家都知道，在45、49廊道与72、80.5廊道之间，布置着导流底孔。整个泄洪坝段及左导墙坝段的第五层灌区高程基本为48.560，恰好处于和底孔平行的位置。由于灌区管道不能引入底孔，且引入(72廊道将导致灌浆时层顶压力过大，故设计规定只能引人45、49廊道，假如第五层灌区排气槽堵塞，打孔深度将达10余m，也不方便架钻，终孔如上偏，极易击穿封区止浆片导致串区事故的发生。3.2 外漏廊道顶外漏是19992000年度接缝灌区外漏的重点。浇筑时局部存在欠漏振，或存在骨料分离是原因之一。但是分析其他工程实例，廊道顶外漏情况同样大量存在。故不得不从设计上找原因。部分廊道顶拱使用预制模板，导致结合层面存在冷缝，渗漏极易沿该层面发展，此其一。传统止水形式存在缺陷，易被绕过而失效；廊道断面封闭止水采用型止水，极易因伸缩节失效而拉裂，此其二。对于传统的型止水片形式，建议在两边部弯折，形成垂直小翼，以增加其止水效果；廊道周边封闭止水也应改用型止水形式。分缝处廊道排水沟外漏以及廊道底板外漏。此问题发生机率略少，产生原因与该部位混凝土为四级料关系密切。特别是基础廊道，钢筋分布密集，下料时极易发生骨料分离，且分散不易，振捣困难，在客观上增加了局部架空的机率。如采用三级料浇筑，亡述情况将得到有效扼制，问题发生率将大大降低。由于坝体混凝土收缩变形产生串漏。三峡二期工程TGP/C-4-B标段坝体混凝土块体体积大，混凝土标号分区多，同一坝体混凝土各部分水化温升不一致，加之部分结构部位钢筋密集，坝体混凝土受其约束作用大，收缩徐变电不一致。因而在结构变化部位(多位于坝块边角地带)产生温度裂缝，这些裂缝一旦与混凝土内部缺陷连通，则极易发生串漏；坝体混凝土经过后期冷却，收缩变形进一步加大(实测接缝开度最大为2.7mm)，因混凝土与紫铜片的温度线膨胀系数不一致，导致紫铜止水片，特别是型止水被拉裂，从而产生串漏。3.3 堵管管道跨缝引埋，因管道过长，接头众多，接头质量不易控制，导致浇筑时管道破裂，砂浆进入管道内产生堵管。究其根源，全在于廊道布置不合理。参见第3.1项第条。传统的排气槽封闭盖板形式极易松脱，致使砂浆进入排气槽内阻断排气管，甚至封死排气管，造成排气管不通或不对通。设计上存在不通管道。例如某些横缝灌区，在封区高程处被一纵向廊道穿越，排气槽被隔断为前后两部分，每部分各设一根排气管，在缝面未完全张开之前，两根排气管并不互通。这往往造成前期管道疏通时，因堵管原因不明而盲目进行打孔处理。既费工费时，又容易引发新问题。并且灌浆时还不能确保层顶局部的灌浆质量。改进方案：在被阻断的排气槽两侧各设两根排气管。由于设计原因，致使某些部位容易产生积水，积渣现象，排除困难，影响后续施工并最终堵塞管道。典型例子如泄22底孔。该孔下游迎水面设计有一个挑坎，仓面流水，冲仓时的砂浆，拆模后的废屑废渣容易沉积于该部位，虽及时引排也不能彻底排除。而设计规定，冷却水管必须引入偶数号孔中，致使泄22、23坝块中、下块基础层冷却水管长期被积水、积渣掩埋，甚至堵塞，不能正常、及时、有效地进行坝体混凝土通水降温工作，从而制约接缝灌浆施工进度。改进方案：预留施工期排水管。4 结语以上内容从混凝土浇筑、结构施