接触灌浆施工技术方案

目 录

1、前言…………………………………………………………………1 2、xx水利枢纽水轮机尾水锥管状况……………………………1 3、原因调查及分析……………………………………………………2 4、研究的方法与技术路线……………………………………………2 5、主要解决的关键技术………………………………………………3 6、主要试验及施工设备………………………………………………8 7、质量控制与检查……………………………………………………9 8、安全措施……………………………………………………………9 9、环保措施…………………………………………………………10 10、效益分析…………………………………………………………10 11、应用实例…………………………………………………………10 12、项目总结…………………………………………………………10

1．前言

水泥灌浆技术大量运用于大坝的基岩处理，而且也是进行水工隧洞围岩固结、衬砌回填、超前支护，混凝土坝体接缝以及建（构）筑物补强、堵漏等方面的主要措施。 其目的是加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性 。接触灌浆一般是解决构筑物不同材质间因回填后接触不紧密，运行过程中因震动、混凝土收缩、变形不一致等情况形成两种材质间脱空现象的灌浆方法。接触灌浆一般采用水泥灌浆的方法处理，也可进行化学灌浆。

针对xx水利枢纽水轮机尾水锥管管壁与二期混凝土之间脱空引起的锥管钢板开裂、混凝土掏蚀等问题，经过反复研究论证，决定采取水泥基材料进行接触灌浆的施工技术，解决混凝土脱空引起锥管钢板开裂，进一步对混凝土掏蚀破坏引起下一破坏循环等问题。

2．xx水利枢纽水轮机尾水锥管状况

2.1 尾水锥管经过8年的过水运行，1#至6#水轮机尾水锥管和混凝土接触部位都存在大量的脱空现象。

2.2 锥管钢板厚度16mm，不同程度开裂，钢板裂缝宽度0.05mm到0.4mm，长度0.5m到2m不等。

2.3 裂缝部位集中在与蜗壳连接的法兰下部50mm到150mm处，裂缝走向为水平方向。 2.4 开裂锥管钢板一般经补焊后运行半年，经小修检查又会在原焊接处出现重复开裂，也会出现新的开裂缝现象。

2.5 经探测尾水锥管钢板开裂部位，混凝土局部有约10cm深左右冲、掏蚀坑槽； 2.6 机组运行期间，尾水进入门处的钢板与混凝土结合部位，有明显的漏水现象。 2.7 每台机组尾水锥管脱空面积约为40m2，大部分脱空间隙在0.05mm~0.5mm之间。

2.8 15天至30天必须停机检修，察看尾水锥管管壁是否开裂及开裂情况，及时补焊裂缝。

3．原因调查及分析

3.1与尾水锥管接触的局部二期混凝土浇筑过程中振捣不到位，法兰接口下方回填不充分；

3.2锥管在运行的过程中，长期处于震动状态，管壁与混凝土之间因震动与混凝土剥离，支撑力不均匀引起钢板开裂；

3.3钢板开裂后，高压水流在管壁外形成涡流冲蚀局部不密实混凝土，长时间冲蚀后形成较大坑槽及渗漏通道，渗漏通道及裂缝回水挟带冲刷混凝土颗粒流失，致使掏蚀体积越来越大；

3.4冲蚀面和体积的不断增大，使管壁支撑更加薄弱，加剧了管壁裂缝的发展，从而往复破坏，致使严重影响了机组安全运行。

4．研究的方法与技术路线

4.1 研究方法

由专业知识和技术经验丰富的技术人员组成课题组，以具体工程施工为依托，基础理论与应用实践相配合，采取理论联系实际的科学研究方法，走理论—实践—理论—实践的研究路线，完善施工技术，研制无收缩高流动度水泥基灌浆材料，优化施工工艺。 4.2 技术路线

4.2.1 成立技术研究课题小组，进行项目调研。 4.2.2 查阅、收集相关应用技术。 4.2.3 制定科学完善的施工技术措施。 4.2.4 细化、完善施工工艺。

4.2.5解决水泥基灌浆材料的流动度、收缩等技术问题，适应本接触灌浆的特殊要求。

4.2.6 灌浆孔之间的贯通，排气问题。 4.2.7 项目总结

5．主要解决的关键技术

5.1 灌浆方案的比选

在灌浆方案的选择时，先查看图纸，了解尾水锥管与混凝土之间的接触是钢性硬接触还是弹性软接触。经查，该部位为钢性硬接触，为接触灌浆方案的实施奠定了结构基础。若该部位设有弹性层，则水泥基材料和环氧树脂类等无弹性材料将被否定。

钢性接触灌浆可选用水泥基灌浆材料和环氧树脂类灌浆材料两种方式，考虑到锥管和混凝土之间的脱空间隙普遍较小，似乎采用环氧树脂类材料应该更合适。环氧树脂类材料的优点：因为其流动度可调整到理想状态，具有良好的可灌性，材料收缩小，灌浆成功率高。缺点是：1、环氧树脂类灌浆料是水泥基材料价格的17倍左右，个别大的脱空部位需要较大浆液灌注量；2、因尾水锥管下部与混凝土接触部位有不明渗漏通道，会导致灌进浆液从尾水底部空隙流入下游河道，可能使脱空部位一直灌注不饱满，灌浆失败；3、大量废浆经由渗漏通道进入下游河床，环氧树脂遇水不固化的特点会随其他发电机组尾水进入河道污染黄河水源，造成污染事故。水泥基灌浆材料可以从调整流动性、减小收缩、提高强度等指标入手，改进现有水泥基灌浆材料性能，以满足灌浆需要的条件。 5.2水泥基灌浆材料的改进

经试验对比，国内尚无适应xx尾水锥管脱空部位的水泥基灌浆材料。较为贴近的水泥基灌浆材料实际性能如下：快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀；无毒、无害、抗老化、对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等特点。但是细度模数、

可灌性不能满足微细脱空部位的接触灌浆需要。

灌浆料常规物理性质： 抗压强度(MPa) 型 号 6h 通用型 高强型 早强型 早强高强型 超流态型 1d 3d 28d 竖向膨胀率(%) 1d 动度 流动度 30min流动度保留值 ≥230 ≥230 ≥230 -- ≥250 钢筋握裹强度 (圆钢)/MPa 泌水28d ≥4.0 ≥4.0 ≥4.0 ≥4.0 ≥3.5 最大粒径 率(%) 初始流-- ≥15 ≥30 ≥70 ≥0.02 ≥260 -- ≥30 ≥40 ≥70 ≥0.02 ≥260 ≥20 ≥30 ≥40 ≥60 ≥0.02 ≥260 ≥22 ≥30 ≥40 ≥70 ≥0.02 ≥260 -- ≥15 ≥25 ≥50 ≥0.025 ≥300 ≤1.0 ≤4.75 ≤1.0 ≤4.75 ≤1.0 ≤4.75 ≤1.0 ≤4.75 ≤1.0 ≤4.75

组织科研人员成立课题组，根据施工现场实际情况查阅大量相关资料，选购合适的原材料，结合常规水泥灌浆料的基本指标，，对部分原材料进行分筛改进，通过反复试验，以特种水泥作为结合剂，特选高强微孔莫来石轻质超细骨料，辅以高流态，微膨胀，防离析等物质自行研制出无收缩高流动性水泥基灌浆材料。 5.2.1 无收缩高流动性材料性能

其特点是：高自流性、早强高强、具有无收缩微膨胀性能、粘结强度高、无毒、无害、抗老化、对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等。

现场只需加水搅拌即可使用，加压灌注可自动填充所需灌注空隙，不泌水、不分层、无收缩，其粘结性能可确保新老混凝土间的牢固结合。 从而解决了细微孔隙中因需要可靠的流动性必须增大水灰比、水灰比增大收缩难以避免的矛盾。 5.2.2 技术指标

细度模数型号 （目） 初始凝结时间（min） 泌水率 (%) 流动度(mm) 初始流动度 ≥300 30min保留值 ≥260 竖向28钢（Mpa） 膨胀握3d 28d 率强抗压强度 天筋果度（%） （MPa） SH-Ⅲ无收缩水泥基灌浆材料 600 ≥60 ≤1.0 ≥45.0 ≥60.0 ≥0.02 ≥5.0 5.2.3 材料配比（质量比）

A 超细水泥 1.00

5.3 施工技术研究及主要技术措施 5.3.1 施工工艺流程图

5.3.2 检查脱空部位

封孔 制浆 如有泌水 加压灌浆 补灌 连接灌浆管路 定孔、钻孔、清孔 布置灌浆孔 检查脱空部位 B 膨胀剂 0.1 C 减水剂 0.01 D 早强剂 0.02 E 填料一 0.30 F 填料二 0.05 J 填料三 0.08 划分、标注脱空范围 焊接灌浆嘴 使用超声波检测仪检测的方法，对锥管壁脱空的部位进行全面检查。 5.3.3 划分脱空范围：

检查后对脱空范围进行划分，要注意灌浆区域内哪些是明显联通的，哪些是不联通的。哪些脱空较为严重，哪些脱空不严重，对面积小于0.5平方米的脱空范围基本不予灌浆，对初步判断可能不进浆的部位，不进行造孔和灌浆，以免增加钻孔和布置灌浆嘴的数量，增加无谓的劳动量，降低劳动效率。 5.3.4 布置灌浆孔

对已经确定的灌浆区域，按照下部布置灌浆孔，上部布置排气孔的原则进行布孔，根据脱空区域的大小，一般孔距0.5米至2米不等，按现场情况合理布孔。在脱空区域上部边缘向下3至5厘米处布置排气孔，在脱空区域下部边缘向上3至5厘米处布置灌浆孔。对锥管外部有肋板的部位，按测量数据提前将肋板位置标注在锥管内壁

布置灌浆孔

上，根据肋板间距高度和宽度布置灌浆和排气孔。布置灌浆孔时标注一序和二序灌浆孔。

5.3.5 定孔、钻孔、清孔

对确定的一序灌浆孔和排气孔进行造孔，孔深以完全穿过钢板壁为原则。在一序灌浆孔灌浆后效果不理想的情况下，再造二序灌浆孔进行补灌。一序灌浆效果很好，则二序灌浆孔就不必再造，以减少不必要的劳作。造孔后要采用高压风或高压水清孔。 5.3.6 焊接灌浆嘴

焊接灌浆嘴要牢固、密闭，不得有漏浆、漏气现象。

钻 孔

5.4.7 连接灌浆管路

灌浆与回浆管路、控制阀、压力表连接要紧密，以免漏气漏浆影响灌浆压力和灌浆效果，同时也避免因管路连接不紧，管路断开后伤人和污染周围环境。 4.3.8制浆

拌制灌浆材料时必须按照水灰比称量，误差小于5%，根据灌浆罐的大小，一次制浆量控制在约100升，最大水灰比控制在0.5，

灌浆管路连接

采用先稀浆后浓浆的顺序进行。称量拌合后

还需使用比重仪测定浆液浓度。 5.3.9 灌浆压力控制

进浆压力表压力控制在0.5MPa以内，在刚开始灌浆而效果不好的情况下，可能因为孔内残留灰尘等物阻塞，致使浆液灌注不畅，初始灌浆可以适当提高灌浆压力，达到1MPa，待进浆通畅后恢复原设定灌浆压力。

5.3.10 锤击震动

进行灌浆时，用铁锤敲击钢衬检查灌注情况，并开启放气阀排气。在浆液灌注效果不理想的情况下，可以采用锤击震动脱空部位的方法，缩短浆液过浆时间，加快浆液流动速度和促使浆液进入不易灌入的薄弱部位。 5.3.11 泌水及必要的补灌

在刚开始为了细微脱空处过浆采取的稀浆灌注后，可能出现部分浆液沉淀后出现泌水的现象，此种情况下灌浆后的灌浆孔和排气孔在浆液初凝后要打开阀门泌水，防止灌注区域灌浆后再次出现脱空，如发现泌水现象应在泌水排放20分钟内采用浓

敲击震动、过浆

浆再次补灌。

5.3.12 弃浆、废浆的处理

每天灌浆结束时，先把制浆灌和灌浆机内的浆液打入弃浆桶或沉淀池内，再用清水冲洗灌浆机，直到灌浆管流出清水为止，清洗时还要把制浆罐内残留在桶底的水泥浆块进行清理。12小时内将弃浆桶或沉淀池清理干净。 5.3.13 封孔

当全部脱空区域被灌注密实后，灌浆孔处浆液终凝后36小时可以进行电焊封孔，表面打磨。封孔要求堆焊，饱满、平顺无夹渣。

封孔打磨

6．主要试验及施工设备

设备名称 注浆机 制浆罐 电动角磨机 磁座钻 标准稠度及凝结时间测定仪 水泥净浆搅拌机 万能试验机 流动度测试仪 磅秤 天平 表5-1 主要施工及试验设备 规格型号 SNS-65/2.5 YJ-200A 1000w/ 125 Φ22 ZKS-100 NJ-160 WEW-600B NLD-3 30kg DT602A 数量 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 备注 试验用 试验用 试验用 试验用 7．质量控制与检查

7.1质量控制

材料生产完成后，质量控制主要为灌浆过程控制，具体内容见表6-1。

表6-1 施工中的主要检查与控制内容

检查 名称 材料 环境 条件 布孔 检查内容 材料的状态、强度、流动性 灌浆气温及材料温度 检查标准 按要求配制材料、成型待检 温度范围在5℃以上 孔位布置是否合理 灌浆嘴注浆时，排气孔是否排气 检查控制进浆量，有无跑浆漏浆现象，注浆是否饱满 记录初凝时间，如有泌水，控制泌水时间间隔，终凝前补灌 施工 过程 控制 灌浆 浆液浓度是否合适 泌水 初凝后打开注浆和排气阀泌水 补灌 脱空灌浆部位灌注密实 敲击或超声波检查无脱空 养护 3天内不允许设备运转和强震动 自然养护 7.2质量检查

灌浆结束七天后，采取SL62-94标准进行压水试验的方法检测灌浆饱满度。

8．安全措施

8.1 施工人员应配备工作服、安全帽、安全带、防护手套、戴防护眼镜。电焊作业人员另外要配备绝缘手套、面罩。电工另外配备绝缘手套、绝缘鞋。 8.2 电焊作业时，现场配备足够的灭火器材。

8.3 严格遵守用电安全制度，严禁非持证电工，安排专业人员负责电器电路的连接与维护，危险标识悬挂醒目。

8.4 机械操作人员持证上岗，熟悉机械操作安全规程，并严格按规程进行机械操作，遇紧急情况时，应先关掉动力源再行处理。

8.5 作业班组实行班前三分钟安全会议制度，把安全工作落实到实处。

9．环保措施

9.1本水泥基灌浆材料无毒无污染。

9.2包装桶及掉落的材料应及时回收清理，统一运出施工现场。

9.3 现场材料设备摆放整齐，废旧包装由专人负责统一回收处理，做到工完、料清、场地净。

10．效益分析

10.1 本施工所采用的无收缩水泥基灌浆材料性能优越，施工工艺合理、完善、成熟，解决了水泥基材料接触灌浆的流动性和材料收缩之间相互制约的矛盾，积累了丰富的实践经验。

10.2 施工方法简便、施工效率高、劳动消耗低、节约成本和工程造价，质量指标均优于国内一般产品。

10.3该施工技术可提前工期约30%，节约投资约35%。

11．应用实例

本技术于在xx水利枢纽工程六台水轮机尾水锥管、贵州圆满贯大坝灌浆、云南洛泽河引水隧洞加固项目中使用。在xx项目的施工时段分别为2009年7月13—2010年1月15日，间断，每台机组施工时段约7天。灌浆饱满，施工质量满足要求，机组运行后经检查未出现脱空现象，尾水锥管没出现开裂现象。2010年3月30日至5月20日实施了贵州圆满贯项目，2010年11月26日至12月10实施了云南洛泽河项目，施工质量均满足设计要求。

12．项目总结

通过大量的模拟试验和施工性能研究，制定了切实可行的施工技术措施；细化、完善了施工工艺；有效解决了水泥基灌浆材料流动性差、收缩严重等技术难题。本研究课题推动了水泥基接触灌浆材料和灌浆技术的发展，为水泥基无收缩灌浆材料的推广应用提供了有力的技术和产品支持，并通过规范的简单化作业在实践中取得了良好的经济效果。

当然，作者的表达和叙述尚有诸多不够细致和准确之处，疏漏之处再所难免，敬请各位专家给予批评指正。