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三峡工程混凝土纵向围堰坝身段裂缝及结构缝化学灌浆三峡工程作为世界最大的水利枢纽工程之一,其混凝土结构的稳定性和耐久性至关重要。在施工过程中,纵向围堰坝身段由于复杂的地质条件、温控措施不足以及外界荷载等因素,不可避免地出现了裂缝和结构缝问题。为确保大坝的安全运行,化学灌浆技术被广泛应用以修复这些缺陷。
化学灌浆是一种高效、环保的加固方法,通过将特定化学材料(如环氧树脂、聚氨酯等)注入裂缝或结构缝中,能够有效封闭缝隙,恢复结构的整体性,并提高抗渗性能。在三峡工程中,针对纵向围堰坝身段的裂缝和结构缝,采用了先进的化学灌浆工艺。具体而言,首先对裂缝进行详细勘察,明确裂缝宽度、深度及成因;然后选择合适的灌浆材料,例如对于微细裂缝使用低黏度环氧树脂,而对于活动性裂缝则选用柔性聚氨酯材料。施工时,采用低压慢速灌注方式,确保灌浆液充分渗透至裂缝深处,同时避免对周围结构造成二次损伤。
经过化学灌浆处理后,纵向围堰坝身段的裂缝得到了有效控制,抗渗能力显著提升,结构安全性也大幅增强。这一技术的成功应用不仅保障了三峡工程的长期稳定运行,还为其他大型水利工程提供了宝贵经验。
右纵I、亚坝段迎水面所有的裂缝及层间缝在 处理前,均按要求进行相应内容的现场普查,普查项 目主要包括:表面缝宽、缝深、缝长、裂缝走向、所在 部位(包括高程)、数量、缝面是否渗水及有无溶出物 等。检查方法除缝深外某枢纽下行联络线2号特大桥跨既有沪杭线施工方案,其它先采用高压水冲洗混 凝土表面,然后检查人员站在吊篮、排架上,利用钢 卷尺、读数放大镜、肉眼,自下而上逐段测得并记录 成果按1:100的比例描绘成图。缝深检查右纵I坝 段挑选一条混凝土水平层间缝(高程180.0m),待 灌浆结束后在坝顶185.0m高程钻孔、取芯和压水 (如图2),该孔一孔两用,既检查浆液充填情况又检 查缝深。右纵亚坝段对于缝体较长的裂缝采取电钻 钻斜孔压风的方法进行缝深检测。
以I层间缝化学灌浆灌后检
普查结果:右纵I坝面发现裂缝25条,其中缝 宽均在0.06~0.18mm之间,缝长最大32m,最小 3.2m。右纵Ⅱ坝面发现裂缝10条.缝宽均在0.1
李伟丁:三峡工程混凝土纵向围堰坝身段裂缝及结构
~0.23mm之间,缝长最大16.6m,最小2.5m 举例如表1。
表1裂缝普查成果举例表
裂缝、层间缝及结构缝处理设计
处理原则:对于缝长L<3m和缝宽6<0.2 mm的裂缝、层间缝不灌浆,采用凿槽+嵌填止水材 料施工处理;缝长L23m或缝宽8≥0.2mm的 裂缝、层间缝,按以下方案处理
(1)高程155.0m以下:裂缝及层间缝处理采 用化学灌浆(以下不再提及层间缝”处理,因为裂 缝与层间缝处理方法完全相同)+凿槽嵌填止水材 料+表面喷涂水泥基渗透性结晶型防水材料处理。 具体为:灌浆材料采用上海麦斯特低粘度环氧浆材 (LPL)。灌浆完成3天后.沿裂缝口凿宽8cm、深
(3)坝体结构缝灌浆(坝段间横缝):为防止层 间缝灌浆时浆液窜到坝体横缝,层间缝和裂缝灌浆 前泄洪23坝段~右纵I.右纵I~右纵亚坝段间横
图3右纵I坝段裂缝处理图
缝,与坝体上游面第一道止水片之间,先采用水溶性 氨酯(LW)进行灌浆,结束后,再进行层间缝和裂缝 的灌浆。
红水河2006年第2期
(4)暴露面防护措施:上游面全部喷涂水泥基 渗透性结晶型防水材料进行防护
前述大坝裂缝处理提到了多种材料,现将主要 材料基本性能列入表2中。
4右纵亚坝段高程96.0~130.0m范围裂缝处理图
表2裂缝处理主要材料基本性能表
裂缝灌浆施工工艺程序:裂缝检查→表面处理 贴嘴封缝→试气裂缝灌浆。 缝口表面处理:将裂缝两侧各10cm宽的混凝 土表面浮渣及油污等清除干净,打磨后,用高压水冲
洗缝面,观察缝口状况,有乳皮封住缝口的地方,用 薄刀片挑开缝口,待所有缝口挑开且混凝土表面风 干后进行骑缝贴嘴。 骑缝贴嘴:灌浆嘴采用上海麦斯特化学灌浆专 用嘴(外径6mm),用麦斯特1438环氧胶泥作粘贴 剂,骑缝间距20~30cm贴嘴,贴灌浆嘴的地方采用 棉丝蘸丙酮或甲苯擦洗。如果缝口不连通,在缝的 尾端和下一段的开始部位各布一个嘴。尽可能把嘴 布在稍宽和有开口的地方,贴嘴时应用导向杆和手 电筒协助,确保灌浆嘴对中骑缝并粘贴牢固,用油漆 对灌浆嘴编号。 封缝:待灌浆嘴被粘贴2~3h并确已牢固后 采用麦斯特1438环氧胶泥沿裂缝两侧各10cm宽 的范围进行缝口封缝。封缝厚度3~5mm(灌浆嘴 底板周边稍厚实)。封缝过程中,不准移动灌浆嘴的 位置。 试气:封缝完成24h后进行试气检查,检查缝 口封缝的密封性和灌浆嘴与缝面、灌浆嘴与灌浆嘴 之间的畅通性,试气压力为0.2~0.3MPa。具体 为:封闭情况试气检查,堵塞除进气灌浆嘴以外的其 余灌浆嘴,用肥皂水满刷封闭裂缝表面,如有漏气会 有冒泡现象,对漏气部位重新封闭,直到不再外漏为 止;灌浆嘴之间的畅通性检查,与封闭情况检查同步 进行,按裂缝的走向从下至上,从一边向另一边依次 检查。方法为依次打开灌浆嘴,引管至透明水瓶,如 有冒泡现象则为畅通;如无冒泡现象则为不畅通,需 将该嘴凿掉重新贴嘴直至畅通为止。 灌浆压力:先小后大,要求进浆缓慢。高程150 m以下控制最大灌浆压力0.4MPa,高程150m以 上控制最大灌浆压力0.2MPa。 灌浆顺序:水平缝由一端向另一端灌注,竖直缝 由下往上灌注。 灌浆设备:采用麦斯特LilyCD15双液自动稳压 灌浆泵。 灌浆:采用多点并联灌注,先从1号、3号、5号、 7号、9号嘴进浆。待出浆嘴浆液颜色正常且灌注时 间大于30min,且压力不下降既可再灌2号、4号、6 号、8号、10号嘴,11号、13号、15号、17号、19号 嘴,如此往复,每嘴的灌注时间必须大于30min。 当开嘴溢浆时,如进浆嘴灌浆时间小于30min, 可临时扎闭溢浆嘴,直到注浆嘴灌注时间大于或等 于30min;当开嘴溢浆时,进浆嘴注浆时间已达 30min时,则将注浆管换至溢浆嘴灌注。 多点并联灌注时,随时检查注浆机的进浆显示
李伟丁:三峡工程混凝土纵向围堰坝身段裂缝及结构
器,当无法明确某嘴进浆量时,关闭其它接头的阀 门,单从该嘴进浆,并观察注浆机的显示器,就可知 道该嘴是否进浆。灌浆过程中若发现有泄露,应立 即暂停从该嘴注浆,用丙酮洗净表面浆液,再用堵漏 剂堵漏之后,接着从该嘴注浆。 结束标准:当进行最后的5个嘴进浆时,注浆设 备的显示器停止进浆且压力不下降,屏浆30min后 即可结束灌浆。 灌浆过程中的监测:高程150.0m以上水平层 间缝灌浆时,每隔10m左右在水平层间缝上布置
止水槽两侧中20锚筋的孔,采用手电钻钻孔, 孔深30cm,两侧交错布置,终孔后用压力水将孔壁 冲洗干净,吹干积水后注入M30水泥砂浆,然后将 锚筋插入孔内。
先将混凝土表面清理干净,待混凝土表面干燥 后,在SR盖片粘贴部位两端钻膨胀螺栓孔安装膨 胀螺栓、氯丁胶条和30角钢,螺栓孔孔距100cm 孔径10mm。再在SR盖片粘贴部位均匀涂刷第 道塑性止水材料底胶.常温下自然干燥1h后.再涂
红水河2006年第2期
右纵Ⅱ压墙混凝土用搅拌车从拌和楼运至现 场深圳市某大学科技楼首层及国际会议厅装修工程施工方案,通过泵管至裂缝排架后输送入仓。并从左至右 在隔缝板两侧均匀下料,混凝土振捣时使用加长软 管振捣器进行振捣,每坏层厚度40cm,混凝土浇筑 速度控制不大于0.8m/h
5.6水泥基渗透结晶型防水材料涂刷
坝体结构缝的灌浆即泄洪23坝段~右纵I,右 纵I~右纵Ⅱ坝段间横缝,灌注LW浆材,其缝口 表面处理、贴嘴、封缝、试气、灌浆方法、灌浆设备等 均等同竖向裂缝。
右纵I坝段高程180.0m混凝土水平层间缝灌 浆结束7天后,钻孔取芯检查。从取芯情况看,层间 缝胶接良好,未见缝面浆液充填,说明缝深小于50 cm。压水采用0.2MPa压力,漏水率为0,层间缝 (壁面)不漏水。
右纵坝段上游裂缝灌浆从2006年3月12日开 始施工,至3月24日全部结束,共灌入浆量28207 ml,裂缝灌浆429.2延米,平均单耗65.72ml/m。 灌浆成果随机抽样如表3。
表3裂缝灌浆成果举例表
(1)按裂缝宽度最大和最小即小于或等于0.1 mm和大于或等于0.2mm裂缝纯灌入量统计分 析。小于或等于0.1mm的裂缝共计139.5m,缝 深按0~50cm计算,则面积为0~69.75m²,理论 体积6975ml,据灌浆成果统计,实际灌入浆材 7230ml 混凝土防撞护栏施工技术交底,略大于理论体积,从灌浆记录看,少数孔 嘴有注浆偏大现象,说明混凝土内局部有缺陷存在 且被充填。大于或等于0.2mm裂缝共计47.1m, 缝深按0~50cm计算,则面积为0~23.55㎡²,理论 体积4710ml.据灌浆成果统计.实际灌入浆材3542
ml,略等于理论体积,说明裂缝灌浆效果明显。 (2)可灌性(单耗)分析。小于或等于0.1mm 的裂缝单耗52.5ml/m,大于或等于0.2mm裂缝 单耗75.2ml/m。裂缝宽度大则单耗大,反之,裂缝 宽度小则单耗较小。符合裂缝灌浆可灌性规律。 (3)串浆分析。灌浆过程中,有串浆情况出现 说明缝面连通性较好.灌浆嘴间距布置合理。
灌浆结束3d凿槽时观察缝口,一般缝口较宽