化学灌浆技术在黄金坪水电站中的应用

第 4 2卷第 3期 2 0 1 6年3月 水 力 发 电 化学灌浆技术在黄金坪水电站中的应用 姚 文赕 四川 大唐 国际甘孜水 电开发有 限公 司 四川 康定6 2 6 0 0 1 摘 要 黄金坪水电站溢洪道泄槽及消力池结构缝张开现象较为突出 局部张开达到2 3 mm 在溢洪道运行期间 泄槽 消力池段水流流速及脉动压力较大 为避免在张开的结构缝部位发生破坏 选用了水溶性聚氨酯灌浆材料对 结构缝进行了化学灌浆处理 达到了结构加固补强和防水的目的 对灌浆工艺进行了介绍 关键词 结构 缝 化学灌浆 水溶性聚氨酯 黄金坪水 电站 Ap p l i c a t i o n o f C he mi c a l Gr o u t i n g Te c hn o l o g y i n Hu a n g J i n p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n YA0 W e n y i S i c h u a n D a t a n g I n t e r n a t i o n a l G a n z i H y d r o p o w e r D e v e l o p me n t C o L t d K a n g d i n g 6 2 6 0 0 1 S i c h u a n C h i n a Ab s t r a c t T h e v e r t i c al s t r u c t u r e j o i n t s s e t i n s p i l l wa y c h u t e a n d s t i l l i n g b a s i n o f Hu a n g j i n p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n a r e p r o mi n e n t l y o p e n e d wi t h a ma x i mu m w i d t h o f 2 3 mm i n s o me a r e a s I n o r d e r t o a v o i d t h e d a ma g e o f O p e n e d s t r u c t u r e j o i n t s d u r i n g o p e r a t i o n o f s pi l l wa y a s l a r g e r flo w v e l o c i t y a n d p r e s s u r e flu c t u a t i n g i n c h u t e a n d s t i l l i n g b a s i n t he wa t e r s o l u bl e p o l y u r e t h a n e g r o u t i n g ma t e r i al i s s e l e c t e d t o t r e a t t h e s t r u c t u r e j o i n t s T h e c h e m i c a l g r o u t i n g h a s a c h i e v e d t h e p u r p o s e s o f s t r uc t ur a l r e i nf o r c e me n t a n d wa t e r pr o o f i ng Th e g r o u t i ng p r o c e s s i s i nt r o d uc e d h e r e i n K e y Wo r d s s t r u c t u r a l j o i n t c h e m i c a l g r o u t i n g w a t e r s o l u b l e p o l y u r e t h a n e H u a n g j i n p i n g H y d r o p o w e r S t a t i o n 分 类 3 5 5 3 1 溢洪道结构布置 黄 金坪 水 电 站溢 洪 道 由 进 口引渠 段 控 制 闸 室 段 泄槽 段 消力 池 段 和 出水 渠 段 组 成 溢 洪 道 泄 槽 段位 于 桩号 溢 0 2 0 溢 0 1 7 4部 位 上 接 闸室段 下 接消 力 池 长 1 5 4 m 底 宽 4 6 I n 底 板 高 程 1 3 9 2 0 0 1 4 4 4 2 6 m 共 分 1 5个 台 阶 台 阶 高 3 m 抗 冲耐 磨混 凝土 厚 1 In 泄槽 段底 板坡 比为 1 3 溢 洪 道 消 力 池 采 用 底 流 消 能 方 式 位 于 桩 号 溢 0 1 7 4 0 0 溢 0 2 6 6 5 0部 位 上 接 泄 槽 段 下 接护 坦段 长 9 2 5 Il l 底宽 5 9 3 m 底 板 高 程 1 3 9 2 0 0 i n 底 板 厚 4 0 In 消力 池尾 坎坎 顶 高程 1 4 0 7 5 0 m 宽 2 0 In 为适 应基 础不 均匀 变 形 溢 洪 道泄 槽及 消 力 池 纵 横 向 均 设 置 了 结 构 缝 缝 面 涂 刷 3道 沥青 缝 内设 置 2道 z 形 铜 片止水 2 0 1 5年 1月 监 理 设 计 单位 对 溢 洪 道 泄 槽 及 消力 池 混凝 土 缺 陷进 行 排 查 时发 现 泄 槽 及 消 力 池 结 构缝 张开 现象 较为 突 出 局 部张 开 达到 2 3 BIn 混凝 土局 部 出现 了裂 缝 及 渗 漏 水 现 象 溢 洪道 运 行 期 间 泄 槽 消 力 池 段 水 流 流 速 及 脉 动 压 力 较 大 为避 免 在张 开 的结 构 缝 及 渗 漏 水 部 位 发 生 破 坏 决 定 对结 构缝及 裂 缝进行 化 学灌浆 处理 2 裂缝处理方法及原则 2 1 处理 方法 2 1 1 表 面处 理 法 主要用 于 浆 材难 以灌 人 的 细而 浅 的裂 缝 深 度 未 达 到钢筋 表 面 的发 丝 裂 缝 不 漏 水 的裂 缝 不 伸 缩 的裂缝 以及 不 再 活 动 的 裂 缝 处 理 措 施 是 先 清 理 冲洗干 净缝 面后 再 在裂 缝表 面 涂抹 环 氧胶 泥 聚合 物水 泥砂 浆 或 水 泥基 防 渗涂 料 聚 合 物水 泥 砂 浆 主 要 技 术 指 标 7 d抗 压 强 度 3 5 MP a 2 8 d 6 0 MP a 7 d粘结 强 度 1 5 MP a 2 8 d 3 0 MP a 水 泥基 渗透 结 晶防水 材料 主要技 术指 标 7 d抗压 强 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 2 7 作者简介 姚文 焱 1 9 8 3 一 男 湖北黄 冈人 工程 师 二级 建造师 主要从 事水电工程建设管理工作 W a r8 r P o V o L 4 2 N o 3 固 度 3 5 MP a 2 8 d 6 0 MP a 基 面 粘 结 强 度 3 0 M Pa 2 1 2 充 填 法 充填 法 一 沿 裂 缝 刻 深 约 5 c m 宽 约 1 0 c m 的梯形槽 将槽 面清 洗干净 并 烘 干后 涂 上环 氧基 液 然 后 回填环 氧砂 浆 充 填法 一 裂 缝 处理 示 意 见 图 1 充填 法二 沿 裂缝 刻 V 形 槽 将 槽 面 清 洗 干净 并 烘 干后嵌 填 塑 性 止水 材 料 充 填 法 二 裂 缝 处 理 示 意 见 图 2 环氧砂浆 图 1 充填法一裂缝处理示意 单位 c m 图 2充填法一裂缝处理示意 单位 c m 施 工 先后 次 序 为 凿 槽 一 嵌 填 止 水 材料 一 填 补 环 氧砂 浆一 涂刷 防渗 材 料 可 选 用 水 泥 基 防渗 涂 料 环 氧树 脂 聚酯 树脂 或 聚氨酯 等 塑性止 水 材 料 主要 性 能 指标 有 断 裂 伸 长 率 耐 热 性 抗渗 性 冻 融 试 验 在 1 0 一1 0 条 件 下 断 裂 伸 长 率 分 别 为 8 5 0 8 0 0 在 1 0 mm 1 0 mm 1 O 0 mm槽 8 0 5 h流 淌值 条件下 耐热性 4 mm 在 厚 度 5 mm 4 8 h条 件 下 抗 渗 性 为 2 0 MP a 在 一2 0 2 0 循 环 不 破 不裂 次 数 条 件 下 冻融试 验 为 3 0 0次 2 1 3 灌 浆法 裂缝 灌浆 采 用 改 性 系 列 环 氧 浆 材 该 浆 材 可 灌 性好 在 干燥 潮 湿 水 中都 能 固 化 毒 性 低 对 裂缝 宽 度 630 1 mm 的裂 缝 灌 注 性好 改性 环氧 浆 材 主 要 性 能 指 标 密 度 1 0 5 g c m 初 始 粘 度 1 4 MP a s 胶 凝 时 间 2 4 h 纯 聚 合 体 抗 压 强 度 田 e r P o V o 1 4 2 n 3 6 1 MP a 纯 聚 合 体 抗 拉 强度 1 4 MP a 砂 浆 8 字 模 粘 接 抗 拉 强 度 3 5 MP a 干 养 护 2 5 MP a 湿 养 护 抗 剪 强 度 5 MP a 抗 渗 压 力 2 5 M Pa 有漏水 点 时 采 用 L W 水 溶 性 聚 氨 酯 其 性 能 指 标 为 密 度 为1 0 5 g c m 初 始 粘 度1 5 0 4 0 0 MP a S 胶凝 时 间 1 5 h 纯 聚合 体 抗 压 强 度 1 8 MP a 固结 遇 水 膨 胀 率 1 0 0 包 水 量 2 5 倍 拉 断伸 长率 8 0 灌浆 管 由一 侧 向另 一 侧 进 行 编 号 并 做 好 相 应 记 录 由 侧 向另 一 侧 顺 序 进 行 灌 浆 最 大 灌 浆 压 力 一般 控制 在 0 2 MP a 0 4 MP a 并 根 据 注 入量 大 小 适 当降低 或提 高灌 浆压力 灌浆 结 束标 准 为 单 孔 吸浆 率 趋 于 零 再 继 续 灌 注 3 0 mi n即可结 束 灌 浆 完毕后 浆 液待 凝 2 4 h后 铲 除灌 浆管 2 2 处理 原则 根 据 溢 洪 道 运 行 条 件 和 结 构 要 求 对 溢 洪 道 按 分 部 位 和 分 段 原 则 进 行 处 理 裂 缝 渗 水 时 必 须 先 行 堵 漏 再 行 修 补 根 据 缝 宽 和 缝 深 对 钢 筋 昆凝 土 裂 缝 进 行 分 类 见 表 1 当 缝 宽 和 缝 深 未 同 时 符 合 表 3 中 的 指 标 时 按 照 接 近 原 则 进 行 归类 表 1 钢筋混凝土裂缝分类 裂缝类 型 特性 分类标准 缝宽 8 mm 缝深 h 建议处理 方 法 A类 B类 6 0 2 h 钢筋保 护层厚度表面处理法 0 2 6 0 3 h 1 4结构厚 度 c类深层裂缝 o s 一叭 结 充填法一 或充填法二 灌浆法 或充填法二 类 占 她4 3钴构厚度 灌浆法 注 对结构 有 止水 防渗 要求 的 B类 裂缝 应 采用 充 填法 二进 行 处 理 2 3结构缝 处理原 则 2 3 1 泄槽段横缝 鉴 于泄槽 段 横 缝 位 于 台 阶 阴角 部位 对 泄 槽 段 横 向结构 缝采 用 聚脲封 闭处 理 聚 脲力 学 控制 指 标 2 8 d抗 压强度 4 0 MP a 抗 拉 强 度 2 0 MP a 与混 凝 土 面粘结 强度 4 0 MP a 聚脲修 补 时 基 面 必 须 清 理 洁净 保 持 干 燥 修 补分 多次进 行 来 回刮 和挤 压 将 修 补 孔 内的气 体 排 出 以保证 缝 内填 充 密 实 聚 脲 与 混 凝 土 面 粘 接 牢靠 待 聚脲 材 料 完 成 收 缩 后 再 进 行 一 次 涂 刷 处 X 1 子 t in水 援小 位j l 毫 立 小吧 阳 t1 3 用 理 最 后进行 局 部填 补和 表面 收光 2 3 2 泄槽段纵缝及消力池纵 横缝 对 泄槽段 纵 缝 以及 消力 池 段 纵 横缝 进 行 灌 浆 处理 灌 浆 施 工 顺 序 为 钻 孔 管路 安 装 一 压 风 检 查一 封 缝一 灌 浆 一 灌 后 处 理 灌 浆 孔 骑 缝 布 置 直 径 2 0 mm 孔距 0 5 m 孔 深 0 2 5 m 可 根 据 实 际 情 况 适 当 调 整 以 不 破 坏 缝 内 表 层 铜 片 止 水 为 原 则 灌 浆材 料采 用 水溶 性 聚 氨酯 浆 材 2 8 d抗 压 强 度 2 0 P a 粘 结 强 度 2 0 MP a 灌 浆 压 力 控 制 在 0 2 0 4 MP a 从 最 下 游侧 开 始 向上 逐 孔 进 行 当 吸浆量 小 于 0 0 2 L 5 rai n时 再 继 续 灌 注 3 0 mi n 压力 不 下 降 即可 结 束 灌 浆 灌 浆 完成 后 沿 缝 面 进 行 打磨 和表 面收 光 3 灌 浆工艺流程 施 工 流程 钻 孔 管 路 安 装 一 压 风检 查 一 封 缝 一 灌浆 一灌 后处 理 3 1 钻孔 管路安装 采 用梅 花形 斜 孔 或 骑 缝 孔 孔 距 0 5 m 孔 深 0 2 5 m 可根 据 实 际 情 况 适 当调 整 以不 破 坏 缝 内 表 层铜 片 止水 为原则 采 用 电锤造 孔 孔 径 1 6 mm 造 孔完 成后 预 埋 咖8塑料 软 管 作 为 进 浆 管 钻 孔 管 路安 装后 三 检 监 理 旁 站 验 收 合 格 方 可 进 入 下 道 工 序 施 工 3 2 压风 检 查 1 检 查 目的 检查 灌浆 管 与裂缝 的畅通性 2 检 查 方 式 把 小 型 空 压 机 与 灌 浆 孔 连 通 向灌浆 孔 内压 风 除进 风管 以外 的全 部管 路 均 打开 压 风压 力 控制 在 0 1 5 0 2 MP a 检查 灌浆 管与 裂缝 是 否 串通 并 做 好 压 风 检 查 记 录 如 发 现 灌 浆 孔 不 畅通 则 就 近重 新 造 孔 或 将 此孔 位 布 置 在 裂缝 另 一 侧 检查 裂 缝 是 否 串 通 三 检 监 理旁 站 验 收合 格 方可 进入 下道 工序 施工 3 3 封 缝 灌浆 管压 风 完 毕 后 进 行 封 缝 封缝 材 料 选 择 堵 漏灵 三检 监 理 旁 站验 收合 格 方 可进 入 下 道工 序 施 工 3 4 灌浆 1 灌 浆 材 料 灌 浆 材 料 选 定 HW 水 溶 性 聚 氨 酯化 学灌 浆材 料 2 设 备 灌浆 前 准 备 注 浆 量 不 同 的注 浆 泵 并要 求必 须 有 完 好 的 备 用 设 备 根 据 裂 缝 情 况 选 择合 适 的注浆 泵 灌浆 泵 采 用 齿 轮灌 浆 泵 及 美 国原 装 智 能 电动 灌 浆 机 首 先 投 入 1台 大 泵 排 量 大 于 2 L rai n 进 行 充容 灌 浆泵 采用 无极 调速 电机 便 于进行 灌浆 压 力调 整 和灌 浆 流 量 的控 制 然 后 再 投 入 2台小 泵 排 量小 于 2 L mi n 同时对本 层 的灌浆 孔 进行 稳压 补 灌 使 用 变频 器 控 制齿 轮 灌 浆 泵 电机 的转速 达 到稳 定 控 制 进 浆 流 量 和 压 力 的 目的 避 免 压 力 及 流 量 陡 升 造 成 爆 管 或 裂 缝 劈 裂 浆 液 渗 漏 等 3 灌 浆 管 编 号 对 灌 浆 管 由一 侧 向 另 一 侧 进 行 编号 并 做好 相应 记 录 4 灌 浆 由一 侧 向另 一 侧 顺 序 进 行 最 大 灌 浆 压 力控 制在 0 2 0 4 MP a 并 根 据 注入 量 大 小适 当 降低或 提 高灌浆 压力 5 采 用 化 学 灌 浆 泵 进 行 灌 浆 灌 浆 前 先 对 缝 内压 水浸 润 5 mi n后再 灌注 聚氨 酯 从 1号孔 单孔 进 浆 其他 未灌 浆孔 孔 口全 部 敞 开 待 2号 孔 回浓 浆 则关 闭 1号孔 阀 门 将灌 浆 泵 移 至 2号 孔 进 行 灌 浆 如 此循 环 进 行 如 灌 浆过 程 中出现 耗 浆 量 过 大 不 起 压 的情 况 可采 取 降压 间歇 的方 式 进 行 灌 注 三 检 监 理 旁 站 监 督 并 做 好 详 细 灌 浆 记 录 6 灌 浆结束 标 准为单 孔 吸浆 率 趋 于 0 再 继续 灌 注 3 0 rai n即可结束 7 灌 浆完 毕后 浆 液待凝 2 4 h后 拆除 灌浆 管 3 5 灌后 处 理 3 5 1 特殊情况处理 1 对 流 量 和 压 力 长 时 间 无 明 显 变 化 的 灌 孔 采取 了 低 压 力 小 流 量 慢 升 压 方 式 逐 渐 灌 注 结束 2 灌 浆 施 工 过 程 中发 现 特 殊 情 况 及 时 上 报 监 理和设 计 单 位 召 开 现 场 专题 讨 论会 针 对 特 殊情 况共 同研 究 探讨 优 良 合 理 的灌 浆 工艺 并 及 时采 纳实施 保证灌 浆 效果 3 5 2 结构缝表面封 闭处理 施工 流程 清 理 修 补一 涂 刷 二道 底 漆 一 聚 脲 施 工 1 清 理 修补 对 结构 缝两侧 表 面 2 0 c m范 围 内进 行打 磨 除去 未 清 洁 掉 的 水 泥 浮浆 表 面 疏 松 层 毛刺 等 同时 也 可 以暴 露 出 底 下 的孔 洞 以便 修 补 2 涂 刷 二 道 底 漆 底 漆 可 封 闭混 凝 土 表 面 的 毛 细孔 减少 刮 涂 后 涂 层 缺 陷 并 可 增 加 聚 脲 涂 层 与 混 凝 土 基 材 的 附 着 力 底 漆 施 工 1 2 h后 4 8 h 内 可进 行下 一步 刮涂 施工 底 涂涂 料 应 现配 现用 严格 按照 使用 说 明书要 求准 确称 量 3 聚脲 施 工 底 漆 施 工 完 成 后 可 开 始 涂 刮 聚 脲 要求 涂层无 漏 刮 无 气 泡 下转 第 8 4页 W a te r P o V o L 4 2 N o 3嗣 水 力 发 电 2 0 1 6年 3月 要 求 即有 功 功率 调 节 速 率 3 3 MW mi n 调 节 参 数 设 定值 如表 1所示 为 保 证 机 组 运 行 的 稳 定 性 减 缓 调 压 室 内 部 形 成水 位波 动对 有 功 功 率 调 节 速 率 的 影 响 对 比例 增 益 K 0 8 K 0 2进行 调 整 将 比例增 益 修 改 为 K 0 0 8 积分 增 益 修 改 为 K 0 0 6 机 组 调 节 有 功 功率 时 的 平 均速 率 为 6 0 9 0 MW mi n 试 验 结 果 已完全 满足 两个 细 则 的要 求 即有 功 功率 调 节 速 率 3 3 MW mi n 调节参 数设 定值 见表 1 6 结 语 水 轮机 调 速器 作 为被 控 机 组 的功 率 调 节 器 与 计 算机 监控 系 统配 合 的 同时完 成 水 轮 发 电机 组 的开 机 停机 增 减 负荷 紧 急 停 机 等 任 务 而 功 率 调 节模 式 在工 程 实践 中对 机 组 单 调 快 速 地 跟 踪 指 令 的动态 过程 起 着重 要 作 用 在 功 率 调节 模 式 下 进 行 有 功功 率调 节 可进 一 步 优 化调 节 速 率 和提 高 调 节 精 度 随着 电 网对机 组 调节 速率要 求 的提 高 功 率调 上 接 第 5 7 页 4 灌 浆质 量检查 4 1 化学 灌浆 检查 对 进 行 过 水 泥 灌 浆 和化 学 灌 浆 的混 凝 土 裂 缝 灌 浆后 必须 进 行压 水 和 声 波 检 查 每条 裂 缝 至 少 有 2组检 查 孔 缝 面 透 水 率 不 大 于 0 1 L u 声 波 波 速 满 足相 应部 位 混凝 土 质 量 验 收 标 准 要 求 对 重 要 部 位 需进 行钻 孔 取 芯检 查 观 察其 缝 面浆 液 结 石 和 充 填 情况 并 测定 其 力 学 指 标 是 否 达 到 相应 部 位 昆凝 土 设计 要求 4 2聚脲 封 闭检查 1 外 观 检 测 涂 层 表 面 光 顺 无 流 挂 无 针 孔 无 起 泡 无 开 裂 2 附着 力检 测 按照 AS T M D 4 5 4 1标准 进行 附 着 力 检 测 涂 层 附 着 力 4 0 MP a或 昆凝 土 底 材 破 坏 检 测时 间为施 工 完成后 7 d 3 厚度 检 测 喷 涂 前 在 准 备 进 行 喷 涂 的混 凝 土表 面非 受 冲刷部 位钉 4 6个 水 泥钉 水 泥 钉 略 高 出混 凝土 刮涂 后 用 磁 性 测 厚 仪 检 测水 泥钉 顶 部 的涂 层厚 度 即为混 凝 土上涂 层 的厚度 4 3 检 查结 果 检测 后 施 工 各 工 序 质 量 均 受 控 钻 孔 管 路 安装 压 风 检 查 灌 浆 工 艺 控 制 灌 浆 记 录等 均 满 足设 计技 术 要 求 从 物 探成 果 看 充 填 率 为 1 0 0 从 压水成 果 看 透 水率 合格 率 为 1 0 0 幽 4 2 3 节 模 式 在 电 站 中 应 用 也 显 得 越 来 越 重 要 当 然 如 何 满 足 不 同类 型 机 组 的 发 展 需 要 适 应 不 同 类 型 机 组 对 应 的调节 速 率 变化 将 是未 来 不 同类 型 机 组 配 置 的 调 速 系 统 上 设 置 调 节 系 数 需 要 考 虑 的 课 题 参考文献 1 魏守平 水轮机调节 M 武汉 华 中科技大学 出版社 2 0 0 9 2 李友善 自动控制原理 M 北京 国防工业 出版社 1 9 9 0 3 绪方胜彦 现代控制工程 M