CN104652363A - 预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，步骤如下：一、对灌区、邻缝和下层灌区进行增开度监测；二、若下层灌区开始增开，预先对灌区两侧邻缝进行灌浆，再进行灌区的灌浆作业，两条邻缝的灌浆顺序以开度小者优先；三、灌浆作业中当灌区增开度达到一定，减小进浆压力；当下层灌区无增开时，逐步提高灌浆压力，同时关注灌区增开度：若灌浆压力升至设计值过程中，灌区增开度未超过预警值，则当进浆量小于预设值后屏浆，即可结束灌浆；当下层灌区出现增开时，立即换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区增开度限值内按要求结束灌浆。本发明具有接缝灌浆质量高、工期短和费用低的特点，可以广泛应用于土木工程水泥灌浆施工领域。

Description

预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法

技术领域

本发明涉及土木工程水泥灌浆施工技术，特别是涉及一种预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法。

背景技术

拱坝接缝灌浆属于水工建筑物水泥灌浆施工技术领域，本技术可广泛应用于减少和预防混凝土拱坝横缝灌浆过程中下层灌区的横缝增开现象。

拱坝施工受结构布置、地质条件、大体积混凝土温控要求和浇筑设备能力等多方面的制约，需要对坝体按照垂直坝轴线的方向设置横缝。而后期为了满足挡水、坝体应力传递和结构稳定的需要，待坝体混凝土内部温度达到设计要求、混凝土变形基本稳定后，在蓄水之前通过横缝预留的灌浆槽和预埋灌浆管路进行接缝灌浆。

具体而言，灌区接缝灌浆会受到以下条件的限制：

(1)混凝土温度要求：灌区进行接缝灌浆时，灌区及其上部的同冷区应同时冷却至设计封拱温度，过渡区、盖重区也应进行相应的冷却，其冷却温度应满足温度梯度要求。从灌区依次向上，分别为同冷区、过渡区和盖重区。

(2)混凝土龄期要求：灌区两侧坝体混凝土龄期不得小于120d。

(3)灌区盖重要求：盖重至少需达到30m，由同冷区、过渡区和盖重区组成。

(4)拱坝结构要求：拱坝各坝段浇筑和接缝灌浆应均匀上升，防止悬臂高度过大。孔口坝段允许悬臂最大高度≤45m，非孔口坝段允许悬臂最大高度≤60m；拱坝混凝土浇筑要求坝体连续均匀上升，相邻坝段高差不大于12m，所有坝段上升最高和最低高差控制在30m以内。

与其他坝型相比，拱坝的接缝灌浆更重要、要求更高。若接缝灌浆质量未达到要求或者已灌区横缝出现二次增开现象，均有可能因拱坝结构要求而制约施工进度，且直接影响到大坝的安全。所以施工中通常采用钻孔取芯及压水检查、槽检、钻孔全景图像检测等方法进行接缝灌浆的质量检查。

接缝灌浆过程中出现的各类问题中，下层灌区增开现象是影响灌浆质量最普遍和最棘手的问题，具体表现为以下三类缺陷：

(1)在灌区进行接缝灌浆作业之前，非灌浆作业工序(如灌浆前对灌区的灌浆系统进行通水检查和预灌性压水检查，在灌区即将施灌前，在灌浆缝起压的同时，同一高程相邻未灌浆横缝进行通水平压)采用的压力值统一按照设计值执行，缺乏对下层灌区增开度的监测，而可能导致下层灌区的增开；

(2)在接缝灌浆作业过程中，当灌区增开度接近设计限值而灌浆压力未能满足设计压力值的时候，设计要求中仅以达到设计压力的50％作为灌浆质量合格的条件，弱化了对灌浆压力的要求；

(3)对于下层灌区已经发生增开的情况，在灌区进行接缝灌浆时，缺乏控制下层灌区增开度的操作指导。

而在现有的水利工程中，针对下层灌区增开问题仅作补灌处理，未从源头上解决该问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，具有接缝灌浆质量高、工期短和费用低的特点。

本发明提供的一种预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，包括如下步骤：步骤一、在接缝灌浆作业之前，对灌区、邻缝和下层灌区进行增开度监测；步骤二、对灌区进行接缝灌浆前对下层灌区进行增开度监测过程中，若下层灌区已开始增开，预先对灌区两侧邻缝进行灌浆，再进行灌区的灌浆作业，两条邻缝的灌浆顺序以开度小者优先，同时，在邻缝接缝灌浆作业中，当灌区稳定时，对灌区进行敞开式通水平压；若灌区出现被压缩趋势，所述灌区层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制；步骤三、在接缝灌浆作业中，当灌区增开度达到一定程度后，应减小进浆压力；当确认下层灌区无增开时，逐步提高灌浆压力，同时关注灌区增开度：若灌浆压力升至设计值过程中，灌区增开度未超过预警值，则当进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆；当灌区增开度达到预警值，立即查看灌浆压力是否达到设计值的80％，若达到设计值的80％，则当进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆，若未达到设计值的80％，则及时换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区增开度限值内直至进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆；当下层灌区出现增开时，立即换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区增开度限值内按要求结束灌浆；在灌区接缝灌浆作业中，当邻缝稳定时，对邻缝进行敞开式通水平压；若邻缝出现被压缩趋势，所述邻缝层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制，两条邻缝的通水顺序以开度小者优先。

在上述技术方案中，所述步骤二或步骤三中，所述敞开式通水平压为不断向缝内补充水分，当水充满缝内后从排气管排出仍旧向缝内补充水分，使缝内水达到动态平衡，水压接近于零。

在上述技术方案中，还包括步骤四、当灌区接缝灌浆作业结束后，先解除上层灌区的冲洗压力，然后缓慢解除邻缝的平压压力。

在上述技术方案中，所述步骤二中，下层灌区已开始增开即增开度小于0.35mm时，对灌区进行灌浆作业时，对灌区层底压力控制在0.4MPa。

在上述技术方案中，所述步骤三中，所述灌区增开度达到一定程度即灌区增开度达到0.3mm；所述灌区增开度预警值为0.45mm，所述进浆量预设值为0.4L/min，所述屏浆时长为30min，所述灌区增开度限值为0.5mm；在灌区接缝灌浆作业中，若邻缝被压缩趋势控制在0.1mm内。

本发明防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，具有以下有益效果：

(1)接缝灌浆的质量保证

接缝灌浆的质量对坝块之间的应力传递和合理分配，以及大坝蓄水后的防水性、安全性和稳定性起到至关重要的作用。在某大型水利工程施工过程中，通过改进接缝灌浆施工方法，显著减少了接缝灌浆后出现的二次增开现象，提高了接缝灌浆的质量保障水平。

(2)工期

大坝混凝土浇筑对相关技术要求很高，当下层灌区增开情况影响到大坝浇筑结构要求时，将大大延迟大坝的浇筑进度。

(3)费用

预防灌后缝面增开，可以节省对增开缝进行补灌所产生的人工、材料及机械等直接损失，及因已灌缝二次增开而影响工程进度等造成的间接损失，节省造价。

附图说明

图1为本发明防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法的流程示意图；

图2为本发明防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法涉及大坝的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

参见图1至图2，本发明预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，包括如下步骤：

步骤一、在接缝灌浆作业之前，对灌区1、邻缝2和下层灌区3进行增开度监测；

步骤二、对灌区1进行接缝灌浆前对下层灌区3进行增开度监测过程中，若下层灌区3已开始增开即增开度小于0.35mm，预先对灌区1两侧邻缝2进行灌浆，再进行灌区1的灌浆作业，其中，对灌区1层底压力控制在0.4MPa，两条邻缝2的灌浆顺序以开度小者优先，同时，在邻缝2接缝灌浆作业中，当灌区1稳定时，对灌区1进行敞开式通水平压，所述敞开式通水平压为不断向灌区1缝内补充水分，当水充满灌区1缝内后从排气管排出仍旧向灌区1缝内补充水分，使灌区1缝内水达到动态平衡，水压接近于零；若灌区1出现被压缩趋势，所述灌区1层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制；

步骤三、在接缝灌浆作业中，当灌区1增开度达到一定程度后即灌区1增开度达到0.3mm，应减小进浆压力；

当确认下层灌区3无增开时，逐步提高灌浆压力，同时关注灌区1增开度：若灌浆压力升至设计值过程中，灌区1增开度未超过预警值即0.45mm，则当进浆量小于预设值即0.4L/min后屏浆，屏浆时长30min之后即可结束灌浆；当灌区1增开度达到预警值即0.45mm，立即查看灌浆压力是否达到设计值的80％，若达到设计值的80％，则当进浆量小于预设值即0.4L/min后屏浆，屏浆时长30min之后即可结束灌浆，若未达到设计值的80％，则及时换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区1增开度限值即0.5mm内直至进浆量小于预设值即0.4L/min屏浆30min，结束灌浆；

当下层灌区3出现增开时，立即换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区1增开度限值即0.5mm内按要求结束灌浆；

在灌区1接缝灌浆作业中，当邻缝2稳定时，对邻缝2进行敞开式通水平压，所述敞开式通水平压为不断向邻缝2内补充水分，当水充满邻缝2内后从排气管排出仍旧向邻缝2内补充水分，使邻缝2内水达到动态平衡，水压接近于零；若邻缝2出现被压缩趋势且被压缩趋势控制在0.1mm内，所述邻缝2层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制，两条邻缝2的通水顺序以开度小者优先；

步骤四、当灌区1接缝灌浆作业结束后，先解除上层灌区4的冲洗压力，然后缓慢解除邻缝2的平压压力。

下面以某大型水利工程作为实施例进行说明：

某大型水利工程设计要求接缝灌浆灌区的最大灌浆压力为0.35MPa(不同工程设计值可能并不相同)，灌区缝面增开度不允许超过0.5mm。通过对某大型水利工程拱坝的接缝灌浆施工方法探索，具体控制手段如下：

(1)接缝灌浆之前，在缺乏增开度监测能力的情况下，对于非灌浆作业工序，采用较设计压力值保守的取值进行处理

原设计要求通水检查时的通水压力为设计灌浆压力的80％，即0.35MPa×80％＝0.28MPa；预灌性压水检查的压水压力等于灌浆压力，即为0.35MPa；邻缝通水平压的平压压力保证邻缝层顶压力不超过0.2Mpa。

通过在某大型水利工程拱坝的施工探索，通水检查压力由0.28MPa调整为0.1～0.15MPa；预灌性压水检查压力由0.35MPa调整为0.2～0.28MPa；两侧邻缝采用敞开式通水平压，即平压缝内充满水且层顶无压力，通水顺序的先后按照缝面开度决定，细缝优先。该方法适用于缺乏增开度监测能力的情况，与适用具有增开度监测能力的本发明思路不同。

(2)灌前下层灌区已有增开现象的措施

对灌区进行接缝灌浆前，若下层灌区已有轻微增开，为减小或避免下层灌区再次增开，要预先对灌区两侧邻缝进行灌浆，再进行该灌区的灌浆作业，且灌区层底压力宜控制在0.4Mpa左右，以减小对下层灌区的扰动。

(3)在接缝灌浆过程中，实行灌区增开度预警机制

当灌区增开度达到0.3mm时，接缝灌浆进入预警阶段，此时应适当减小进浆压力。

在确认下层灌区无增开时，逐步提高灌浆压力，同时密切关注灌区增开度：若灌浆压力升至设计值过程中，灌区增开度未超过0.45mm，则于进浆量小于0.4L/min后，屏浆30min，灌浆即可结束；若灌区增开度达到0.45mm，立即查看灌浆压力是否达到设计值的80％，若达到，则可按要求结束灌浆，若未达到，则及时换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区增开度<0.5mm的限值内按要求结束灌浆。

在上述过程中，应密切关注下层灌区的增开度，一旦下层灌区出现增开，应立即换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区增开度<0.5mm的限值内按要求结束灌浆。

(4)在接缝灌浆过程中，改变邻缝通水平压的平压压力限值，避免扰动下层灌区

邻缝通水平压压力控制的主要原则为，以邻缝稳定或邻缝增开度≤0.1mm为宜。在邻缝稳定的情况下，进行敞开式通水平压；若邻缝出现被压缩趋势，为避免邻缝通水平压压力扰动下层灌区，邻缝层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制。邻缝通水平压的通水顺序，按缝面开度的大小，开度小者优先。

(5)灌浆结束后控制

在灌区接缝灌浆结束后，应先解除上层灌区的冲洗压力，然后缓慢解除邻缝的平压压力。

(6)效果分析

通过采取以上措施控制，某大型水利工程大坝EL.(elevation，高程)1030m以上横缝灌后增开显著减少。监测资料显示，自2014年2月采用改进后工艺，截止2014年11月4日，已完成104个灌区的接缝灌浆，仅5-11灌区2个测点存在缝面灌后增开值0.25mm。与改进前相比，灌后增开比例由29.66％降至0.96％，见表1，从而使大坝横缝灌后增开问题得到基本解决。

表1接缝灌浆新方法使用前后增开比例对比

预防灌后缝面增开，可以节省对增开缝进行补灌所产生的人工、材料及机械等直接损失，及因已灌缝二次增开而影响工程进度等造成的间接损失，节省造价，见表2。

表2接缝灌浆新方法可节省造价

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、在接缝灌浆作业之前，对灌区(1)、邻缝(2)和下层灌区(3)进行增开度监测；

步骤二、对灌区(1)进行接缝灌浆前对下层灌区(3)进行增开度监测过程中，若下层灌区(3)已开始增开，预先对灌区(1)两侧邻缝(2)进行灌浆，再进行灌区(1)的灌浆作业，两条邻缝(2)的灌浆顺序以开度小者优先，同时，在邻缝(2)接缝灌浆作业中，当灌区(1)稳定时，对灌区(1)进行敞开式通水平压；若灌区(1)出现被压缩趋势，所述灌区(1)层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制；

步骤三、在接缝灌浆作业中，当灌区(1)增开度达到一定程度后，应减小进浆压力；

当确认下层灌区(3)无增开时，逐步提高灌浆压力，同时关注灌区(1)增开度：若灌浆压力升至设计值过程中，灌区(1)增开度未超过预警值，则当进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆；当灌区(1)增开度达到预警值，立即查看灌浆压力是否达到设计值的80％，若达到设计值的80％，则当进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆，若未达到设计值的80％，则及时换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区(1)增开度限值内直至进浆量小于预设值后屏浆，屏浆之后即可结束灌浆；

当下层灌区(3)出现增开时，立即换从排气管进浆，缓慢提高灌浆压力，在灌区(1)增开度限值内按要求结束灌浆；

在灌区(1)接缝灌浆作业中，当邻缝(2)稳定时，对邻缝(2)进行敞开式通水平压；若邻缝(2)出现被压缩趋势，所述邻缝(2)层顶最大压力按0.1～0.15MPa控制，两条邻缝(2)的通水顺序以开度小者优先。

2.根据权利要求1所述的预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，其特征在于：所述步骤二或步骤三中，所述敞开式通水平压为不断向缝内补充水分，当水充满缝内后从排气管排出仍旧向缝内补充水分，使缝内水达到动态平衡，水压接近于零。

3.根据权利要求1所述的预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，其特征在于：还包括步骤四、当灌区(1)接缝灌浆作业结束后，先解除上层灌区(4)的冲洗压力，然后缓慢解除邻缝(2)的平压压力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，其特征在于：所述步骤二中，下层灌区(3)已开始增开即增开度小于0.35mm时，对灌区(1)进行灌浆作业时，对灌区(1)层底压力控制在0.4MPa。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的预防拱坝接缝灌浆时下层灌区增开的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述灌区(1)增开度达到一定程度即灌区(1)增开度达到0.3mm；所述灌区(1)增开度预警值为0.45mm，所述进浆量预设值为0.4L/min，所述屏浆时长为30min，所述灌区(1)增开度限值为0.5mm；在灌区(1)接缝灌浆作业中，若邻缝(2)被压缩趋势控制在0.1mm内。