三盛公水利枢纽工程除险加固北岸总干进水闸闸底板补强灌浆的冬季施工

摘要:黄河三盛公水利枢纽北岸总干进水闸运行41年来，闸底板存在一定的质量问题。经过补强灌浆后，使闸室底板的离析、破碎、架空以及裂缝等不良工程状况得到了明显改善，混凝土强度、整体性得到提高，补强灌浆效果显著。

关键词:闸底板,补强灌浆,冬季施工,质量及效果

Abstract: HuangHeSan filled and water control project total dry run into the north gate 41 years, brake bottom has certain quality problems. After reinforcing after grouting, make the chamber bottom of segregation, broken, aerial and crack and other bad engineering status improved, the strength of concrete, improve the integrity, reinforcing grouting effect is remarkable.

Keywords: brake bottom, reinforcing grouting, winter construction, quality and effect

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

北岸总干进水闸是黄河三盛公水利枢纽工程的主要取水建筑物。从1961年5月投入运行以来至今已有41年的历史，由于冻融、碳化及冲刷破坏和建闸时的设计、施工等原因，该闸已暴露出一定的质量问题。其存在的主要问题是闸基饱和砂土地震液化、闸基渗透稳定性、闸底板混凝土质量较差等。在1999年对进水闸闸底板混凝土物探地质雷达探测成果说明，底板混凝土存在隐患，有架空、离析、破碎等现象。故对闸底板进行补强灌浆。

二、技术设备及施工组织

本次工程中标单位为内蒙古黄河辽河工程局股份有限公司。施工中使用机具有气腿钻2台，型号为HBW60型挖塘机2台，型号为ZL—40型双桶搅拌机1台,型号为HB200/40型输浆泵4台，型号为IV6/12型空压机1台，型号为RSM—SY5声波检测仪。首先对1闸室底板进行补强灌浆试验，分析物探成果的准确性和闸底板架空、孔洞的状况性，判断其可灌性；选择合适的闸底板灌浆工艺参数。

三、补强灌浆的试验及其成果

进水闸共九个闸室，每个闸室垂直水流方向净宽10米，顺水流方向长14米，在闸室内采用梅花型布置孔，共7排孔。第一排孔距上游墩头1米，距左右闸墩各0.5米，排距2米，孔距2.25米，第一、三、五、七排为Ⅰ序孔，每排5个孔，计20个孔；第二、四、六排为Ⅱ序孔，每排4个孔，计12个孔。第一排孔深3米，第二、三、四、五、六排孔深1.2米，第七排孔深2.1米。孔位布置如下图：

补强灌浆试验采用静压灌浆工艺。施工程序如下：先测量定位、钻机就位与定向、钻孔（采用直径42mm金刚石钻头）、压力水洗孔、压水试验、灌浆、封孔。

钻孔时不准破坏砼底板中钢筋，所有孔底深度，至混凝土闸底板底面30cm终止。在钻孔的同时，要观测地下水情况，发现孔内有水存在，就证明混凝土底板当时浇筑不密实，有地下水渗入底板内。钻孔完毕后，检测孔深，发现线坠下不去，经过检查分析，孔内已结冰。在国内许多工程中，孔内出现负温现象较少。经过多个处理方案的认真比较，采用热水洗孔比较经济合理，水温为30℃，压力为0.24MPa的热水进行洗孔。用水泵输送大流量清水冲洗孔内岩粉和孔壁，直至回水澄清为止，冲洗合格控制标准：冲洗至回水清澈为准，冲洗完毕后孔内沉淀厚度不超过5cm。然后进行压水试验，主要目的是确定闸底板的渗透特性，根据稳定流量、全压力值、试段长，计算出代表混凝土底板渗透特性的技术参数透水率。压水试验采用单点法压水，压力为最高灌浆压力，按0.3MPa。压水试验完成后，进行灌浆，采用孔口卡塞，孔口封闭纯压法灌浆，灌浆过程中，定时记录浆液密度。采用不大于2个以上的群孔并联灌浆。灌浆压力采用三级，从0.15MPa、0.2MPa、0.3MPa逐级加压。浆液的主要材料为：水泥选用普通硅酸盐P.0 42.5R袋装水泥，外加剂选用BD—1型低碱砂浆防冻剂，加量为水泥重量的5.0%，水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1三个比级。灌浆浆液按照由稀到浓的原则逐级改变。灌浆时当压力保持不变，吸浆量均匀减少，或吸浆量变化不大而压力均匀升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液的累计注入量已达300L以上，而灌浆压力和吸浆量变化不明显时，可改浓一级灌注。当注浆量大于30L/min时，可越一级变浓灌注。当采用最浓级浆液灌浆时，吸浆量仍很大，可采用限流、低压、间歇灌浆。灌浆结束标准：在规定压力下，当注入率不大于0.4L／min时，延续30min可停止灌浆。全孔灌浆结束，采用置换法封孔，利用注浆管注入0.5:1的浓浆，将孔内的稀浆全部置换，上部剩余未封部分采用C15水泥砂浆人工封填密实。

四、补强灌浆冬季施工工艺

底板补强灌浆施工期是在寒冷的冬季中，该地区冬季冻土层厚度在1.2m左右。灌浆设备和灌浆作业均在搭设的暖棚内进行，提高了环境温度，保证了灌浆的质量。通过对1闸室底板的静压灌浆试验，选定了技术参数，总结了施工经验。2003年1月11日开始2#闸室底板静压灌浆施工，首先清理基面，布孔定位，用气腿钻钻孔，钻孔完成后，采用热水冲洗钻孔，以提高孔内温度，然后进行压水试验，浆液置备采用热水，立式双层搅拌机搅浆，浆液温度保持在5℃~40℃之间。灌浆过程中发现，闸底板混凝土中部分裂隙通道为闭合状，灌浆过程中隙内空气容易形成气塞阻止浆液灌人，造成灌浆结束的假象。对于此种情况，采用了在孔口直接注浆的方法，以利排气。灌浆过程中，有部分孔发生串浆，表明闸室底板裂隙具有一定的连通性。此种情况下，可对串浆孔进行堵塞或并联灌浆。灌浆完成后，在闸室内地面上覆盖塑料薄膜和草帘进行保温养护，以利于水泥浆液正常凝结。

本次灌浆对进水闸九个闸室进行施工，从2002年12月23日开始，至2003 年2月14日完成二序孔的灌浆工作。每个闸室钻孔37 个，其中Ⅰ序孔20孔，Ⅱ序孔12孔，钻孔进尺51.9m,灌浆进尺45.5m。九个闸室灌浆总进尺409.5m，共灌入水泥67.113t,平均单耗163.89kg／m,其中单耗最大的是1#闸室第五排第1个孔，水泥用量为2.36t。周围各孔水泥用量均较小，在几十公斤左右。从总的灌浆成果分析，反映出随灌浆次序的增加单位注入率逐渐减小的趋势。

五、补强灌浆质量检验及效果

灌浆过程中，对Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、检查孔进行了声波检测，根据声波检测结果，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔灌前声速平均值提高了12.57%，检查孔比Ⅱ序孔灌前声速平均值提高了5.03%，比Ⅰ序孔灌前声速提高了18.23%。特别是在0.6～0.8m以下声速低于3000m/s的灌段，Ⅱ序孔声速值比Ⅰ序孔声速值提高了35.25%，最大提高了59.35%。灌后声速全部在2801m/s以上，且80%在3300m/s以上，达到混凝土的质量评价的一般标准。声波测试的结果表明通过补强灌浆，闸室底板强度提高显著。

经过补强灌浆后，通过对灌浆、压水试验、声波检测成果进行分析，表明补强灌浆使闸室底板的离析、破碎、架空以及裂缝等不良工程状况得到了明显改善，混凝土强度、整体性得到提高，补强灌浆效果显著。补强灌浆所采用的排距、孔距、灌浆压力、浆液配比等技术参数是合理的，此套工艺可以为闸室底板补强灌浆所参考。

六、补强灌浆施工中存在问题

1、在孔位布置时，不能合理避开闸底板钢筋位置，钻孔时，容易损伤底板受力钢筋。

2、静压灌浆均在暖棚内进行，并生火炉，提高地表温度较快，对提高孔内温度缓慢，在孔深0.5m处最低温度为－5℃左右，虽然经过热水洗孔，但混凝土底板的整体温度不能提高，影响灌浆质量。

3、在本次灌浆过程中，有8个孔吃浆量较大，灌入水泥都在1t以上，其中151孔灌入水泥量最多，是2.36t。这就说明这几个孔周围空洞现象最为严重，有较大的裂缝与闸底板底部相贯通，使大量的水泥浆液灌人到地基中，使地基局部得到加固。对闸室地基的整体承载力是有一定影响的。

作者简介：宋铁鼎（1968—），男，蒙古族，工程师，现从事水利工程建设与管理工作。

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