張彩秀 陳述存 李文杰 鄧良軍 陳建安

(1.中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.華能瀾滄江水電股份有限公司黃登·大華橋建管局,云南 昆明 650000)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，是瀾滄江上游古水至苗尾河段“一庫八級”水電梯級開發(fā)方案的第六級水電站，以發(fā)電為主。電站正常蓄水位為1 619.00 m，其相應(yīng)庫容為15.49×108m3，校核洪水位為1 622.73 m，其相應(yīng)庫容為16.70×108m3，調(diào)節(jié)庫容為8.28×108m3，水庫具有季調(diào)節(jié)性能。本工程最大壩高為203 m，裝機容量1 900 MW(4×475 MW)，為一等大(1)型，主要建筑物為1級建筑物，結(jié)構(gòu)安全級別為Ⅰ級；次要建筑物屬3級建筑物，結(jié)構(gòu)安全級別為Ⅱ級。臨時性水工建筑物為4級建筑物[1]。

2 傳統(tǒng)接觸灌漿存在的問題

大壩壩基面接觸灌漿通常采用預(yù)埋鑄鐵管或PVC管，這兩種灌漿管柔韌性均較差，難以與壩基面緊密貼合，影響灌漿效果。傳統(tǒng)接觸灌漿管為點出漿，灌漿擴(kuò)散效果較差。傳統(tǒng)的接觸灌漿工藝占用混凝土的直線工期，影響大壩的上升速度，從而影響施工進(jìn)度。大壩混凝土澆筑時，灌漿孔往往因保護(hù)不當(dāng)而被堵塞，即使灌漿孔未被堵塞，鑄鐵管或PVC管接觸灌漿施工一次后也被漿液堵塞。大壩運行多年后若出現(xiàn)壩基接觸面張開的情況，因原預(yù)埋的接觸灌漿管基本失去其功能，通常采用鉆孔灌漿法進(jìn)行接觸灌漿。

3 FUKO管的結(jié)構(gòu)與特點

3.1 FUKO管的結(jié)構(gòu)

FUKO管是一種可重復(fù)灌漿的新型灌漿埋管，屬于德國專利技術(shù)，F(xiàn)UKO是FUGENKONTAKT的縮寫，德語意思為接縫[2]。FUKO管輸漿管道為十字形柔性管芯，管道外徑38 mm，內(nèi)徑22 mm。十字管道凹槽內(nèi)交錯布置4排側(cè)向出漿孔，出漿孔直徑5 mm。4條縱向橡膠壓條與輸漿管十字凹槽形成子母扣，并將側(cè)向出漿孔緊密壓覆。橡膠壓條外圍包裹一層編織網(wǎng)將子母扣牢固的固定在一起。FUKO管結(jié)構(gòu)圖見圖1。

FUKO管灌漿時，灌漿設(shè)備施壓，漿液在壓力作用下進(jìn)入輸漿管并擠壓周圍橡膠壓條，漿液通過側(cè)向出漿孔均勻地注入混凝土與基巖面之間的縫隙中進(jìn)行接觸灌漿。設(shè)備減壓時，橡膠壓條緊緊壓覆側(cè)向出漿孔，防止外部漿液倒流入FUKO管內(nèi)。灌漿結(jié)束后，清水清洗FUKO管，具備可重復(fù)灌漿條件[2]。FUKO管工作原理圖見圖2。

3.2 FUKO管的特點

與傳統(tǒng)接觸灌漿管比較，F(xiàn)UKO管具有全斷面出漿、安裝方便、防堵性能好、可灌性好、可重復(fù)灌漿等特點[2]。

1)全斷面出漿。管體四周交錯布置的側(cè)向出漿孔可保證漿液沿管線向四周擴(kuò)散，全斷面出漿，填充壩體與基巖面之間的縫隙。

2)安裝方便。灌漿管具有良好的柔韌性，采用專用的固定夾具、鋼釘或支撐筋可將FUKO管安裝在基巖面上，同時能保證與基巖面緊密接觸。

3)防堵性能好。FUKO管側(cè)向灌漿孔被十字凹槽內(nèi)橡膠壓條緊緊壓覆，在澆筑大壩混凝土?xí)r，可保證側(cè)向出漿孔不被砂漿堵塞。

4)可灌性好。側(cè)向灌漿孔沿管線交錯分布，連續(xù)性較好、灌漿范圍較廣，可確保灌漿的密實度。

5)可重復(fù)灌漿。每次灌漿結(jié)束后，立即將管內(nèi)殘留的水泥漿液清洗干凈，以備下次灌漿，后續(xù)每次灌漿均與初次灌漿的效果無異。

4 大壩壩基接觸灌漿設(shè)計

4.1 管路布置

需進(jìn)行接觸灌漿的坡面通過止?jié){體進(jìn)行分區(qū)，形成封閉灌區(qū)，灌區(qū)面積按200 m2左右控制，F(xiàn)UKO管均布置于封閉灌區(qū)以內(nèi)。FUKO管轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎半徑不小于0.5 m，F(xiàn)UKO管之間采用與內(nèi)徑相協(xié)調(diào)的鋼管連接。進(jìn)漿管、回漿管及排氣管就近引至大壩下游基礎(chǔ)廊道、橫向廊道或下游EL.1 500 m以上壩面。排氣支管每間隔10 m左右布置一根，各灌區(qū)的排氣系統(tǒng)相互獨立。灌區(qū)FUKO管典型布置圖見圖3。

4.2 灌漿漿液

接觸灌漿漿液水灰比為2∶1,1∶1,0.6∶1三個比級，灌漿濃度視脫空程度選用，正常情況下以最濃漿液結(jié)束。漿液馬什漏斗粘度宜小于40 s。灌漿漿液應(yīng)在初凝前灌入縫內(nèi)。從制備到用完的總時間普通水泥不大于4 h，磨細(xì)水泥不大于2 h。水泥漿應(yīng)拌和均勻，磨細(xì)水泥使用高速攪拌機攪拌，攪拌時間不少于30 s；硅酸鹽水泥使用普通攪拌機進(jìn)行攪拌，攪拌機時間不少于3 min。漿液溫度保持在5 ℃～40 ℃，低于或超過此溫度為廢漿，不得使用。

4.3 灌漿壓力

采用FUKO管的接觸灌漿最大灌漿壓力為0.6 MPa。灌漿凈壓力根據(jù)上部壩體混凝土蓋重厚度由試驗確定，一般可采用0.2 MPa～0.5 MPa。

4.4 灌漿條件

接觸灌漿在灌區(qū)所在壩段高于灌漿分區(qū)頂高程10 m及以下的壩體混凝土溫度冷卻達(dá)到22 ℃～25 ℃后進(jìn)行。除頂層外，灌漿區(qū)上部應(yīng)有不少于10 m厚的混凝土壓重。

采用FUKO管的接觸灌漿在壩基混凝土至少達(dá)到28 d的混凝土強度后進(jìn)行。

根據(jù)測縫計觀測成果，并參考縫面通水檢查情況判斷灌前的縫面張開度。接觸面的張開度大于1.0 mm時，采用單一水灰比為0.6∶1的普通硅酸鹽水泥灌漿。接觸面的張開度小于1.0 mm且大于0.5 mm時，開始可灌注水灰比為2∶1的普通硅酸鹽水泥漿液，待排氣管出漿后，漿液水灰比可改為1∶1，也可采用0.6∶1水灰比的磨細(xì)硅酸鹽水泥灌漿。當(dāng)接觸面張開度小于0.5 mm時，細(xì)水泥漿液可采用0.6∶1水灰比的磨細(xì)硅酸鹽水泥漿液，也可采用改性環(huán)氧類化學(xué)灌漿。若接觸面沒有張開，可暫不進(jìn)行接觸灌漿。蓄水后，根據(jù)測縫成果，如縫面張開時，應(yīng)重復(fù)進(jìn)行接觸灌漿。

4.5 灌漿次序

接觸灌漿應(yīng)自灌區(qū)基礎(chǔ)層開始逐層順次向上灌注。上層灌區(qū)的灌漿，應(yīng)待下層和下層相鄰灌區(qū)灌好后才能進(jìn)行。下一層灌區(qū)灌漿結(jié)束10 d后，上一層灌區(qū)方可開始灌漿。若上、下灌區(qū)均已具備灌漿條件，可采用連續(xù)灌漿方式，但上層灌區(qū)灌漿應(yīng)在下層灌區(qū)灌漿結(jié)束后4 h以內(nèi)進(jìn)行，否則仍應(yīng)間隔10 d后再進(jìn)行灌漿。同一高程具有兩個獨立灌區(qū)時，可采用同時灌漿方式，也可采用連續(xù)灌漿方式。當(dāng)采用連續(xù)灌漿方式時，后灌區(qū)灌漿應(yīng)在前灌區(qū)灌漿結(jié)束后8 h以內(nèi)進(jìn)行，否則仍應(yīng)間隔3 d后再進(jìn)行灌漿。

5 灌漿效果

在典型壩段壩踵、壩中、壩趾埋設(shè)單向測縫計進(jìn)行壩基接觸面縫開合度監(jiān)測，典型測點建基面縫開合度時間—曲線見圖4，各監(jiān)測壩段壩基接觸面縫開合度監(jiān)測值介于-0.42 mm～0.16 mm基本呈閉合狀態(tài)，表明目前混凝土與基巖接觸良好。下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化。

6 結(jié)語

黃登水電站工程樞紐區(qū)河谷狹窄，大壩建基面開挖坡度一般都較陡，岸坡較陡的部位設(shè)置接觸灌漿。壩基接觸灌漿采用FUKO接觸灌漿管，大壩混凝土澆筑前預(yù)埋形成。FUKO管最大優(yōu)點為可以重復(fù)灌漿。黃登水電站首次將FUKO管應(yīng)用于壩基面接觸灌漿，根據(jù)監(jiān)測成果顯示混凝土與基巖接觸良好，且下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化。