钢衬接触灌浆施工方案

新安江水电站1号机引水钢管钢衬接触灌浆施工工艺

1概述

新安江水电站1号机引水钢管内径5．2 m，除水平段局部管段外，大部分管段均埋设于混凝土坝体中，管壁系由热轧钢板焊接而成。其进水口中心高程为68．0 m，出水口中心高程为24．0 m，由59节钢管组成，中心线长81．709 m。其中上弯管弯曲角度60。，弯曲半径10．000 m，中心线长10．472 m；斜直管长39．261 m，管轴与水平呈60。夹角；下弯管中心线长10．472 m，弯曲角度60。，弯曲半径10．000 m；水平管长18．320 m

2问题的提出

1号机引水钢管上部于1959年12月安装竣工，在进行导流底孔部分钢管安装时，由于施工人员不慎，引起斜直管及上弯管段木支撑着火，造成严重火灾，导致高程30．50 m以上的钢管均被烧伤，产生大小鼓包500余个，钢管与混凝土间亦产生大面积脱空间隙。其中第32节以上的钢管管壁与混凝土间已全部脱空，上弯段进人孔处及钢管顶部脱空间隙达2．0 cm，且在进人孔廊道顶部、钢环外侧的混凝土中产生宽达10 mm的裂缝。此外，进人孔廊道的混凝土表面亦产生局部剥落现象。火灾发生后，新安江工程局采用油压千斤顶顶托和补焊等方式对钢管进行了处理，同时对钢管与混凝土间的间隙进行了补强灌浆处理。该钢管自处理后投产运行至今已有40多年。根据电厂增容改造的要求，2002年5月有关水工人员对该引水钢管脱空情况进行了检查，具体情况如下。

2．1水平段引水钢管

水平段引水钢管共17节，累计脱空面积为7．30 m ，其中第8、第9节钢管底板部位和第15、第16节钢管顶部两处脱空面积均大于1．0 m ，且脱空间隙相对较大，最大脱空深度达3．0 cm。2．2下弯段

下弯段引水钢管共7节，脱空部位较少，未发现较大面积的脱空区域。

2．3斜直段

斜直段引水钢管共26节，脱空现象较为严重，累计脱空面积约113．50 m ，其中脱空面积大于1．0m 的区域面积累计约104．0 m ，第28至第29节钢管顶部最严重，脱空面积大于6．0 m ，最大脱空深度达2．5 cm。

2．4上弯段

上弯段共9节，检查结果未发现脱空面积大于1．0 m 或脱空程度较严重的部位。综上所述，外壁的脱空是局部的，各脱空部位相对独立，未能形成较大连通通道，这在某种程度上给钢衬接触灌浆造成了一定的困难。3钢衬灌浆设计为保证该机组在增容改造后能安全运行，采用以下工艺进行钢衬接触灌浆。根据引水钢管检查时标出的脱空范围，以及根据锤击声音而判断出的脱空程度，原则上孔位布置在脱空程度较严重的部位，孔数根据脱空情况而

定，各脱空部位一般布置孔数不少于2孔，位于最低处和最高处，以便于灌浆施工中排气和排水。灌浆后各脱空区面积不得超过0．5 In 。

4施工工艺

钢衬基础灌浆施工中，按照由水平段、下弯段、斜直段和上弯段推进的顺序进行。各脱空区域则按照“自下而上”的原则进行，即先进行较低高程脱空部位施工，而后转向高处脱空部位。钢衬基础灌浆的施工程序为：钢管脱空检查一孔位放样一钻孔一钢管套丝、灌浆管安装一洗孔一钢衬接触灌浆一效果检查(补灌)一灌浆管拆除及丝堵封堵及电焊。

4．1钻孔及灌浆管制作

钢衬灌浆前需先制作灌浆孔和排气孔，钻孔采用磁座电钻成孔，孔径为 19 mm。各灌浆孔和排气孔钻孔结束后，进行孔内套丝，灌浆孔采用镀锌管一端与钢衬间丝扣连接，另一端装上阀门，接灌浆皮管，排气孔则无需接灌浆皮管。灌浆过程中，为加强施工人员联系，在钢管内外分别安装一部直通电话。

4．2洗孔

灌浆孔及排气孔制作结束后，即可进行脱空区域的洗孔，以便清除脱空区域的积水和杂质，并借此检查各脱空区域的连通性。洗孔采用高压风进行，冲洗压力为灌浆压力的80％。洗孔时选择较低孔作为进气孔，上部孔作为出气孔。各脱空部位洗孔前将各灌浆孔和排气孔阀门打开，要求各独立灌浆区域吹洗时间不得小于5 min。

4．3钢衬接触灌浆

洗孔结束后，即可进行钢衬接触灌浆。由于施工场地和钢管本身等条件的限制，灌浆系统布置在伸缩节廊道内，灌注水泥浆时采用SGB6—10三缸灌浆机作为动力设备，该设备具有工作压力较大和稳定性较好等特点，从而保证钢衬灌浆所需要的工作

压力。

4．3．1灌浆材料及浆液配比

钢衬灌浆材料设计采用改性水泥。改性灌浆水泥的研究和应用是“七五”国家科技攻关项目“提高灌浆帷幕的防渗能力和耐久性研究”的子题之一，由普通525号硅酸盐水泥为熟料掺入特殊组分的~t,／Ju剂进行改性研磨而成，改性主要是增加水泥的细磨程度，提高灌入细微裂隙的能力；内掺膨胀组分，使浆体在硬化过程中产生微膨胀，弥补细水泥的收缩效应，提高与被灌对象的粘结、抗渗性能；掺入高效分散剂，改善并提高浆液的流动性；掺加其它外加剂，主要是为了调整水泥的强度和水化速度，或提高水泥结石的耐久性能等。通过上述措施之后可综合改善水泥的可灌性(包括对细微裂隙的可灌性)和耐久性。

主要技术指标：该水泥最大粒径<30 la．m，d50<7la．m，水泥细度dq5≤30 la．m；3 d膨胀率>10．05％，28 d膨胀率≤0．60％；水泥浆体的稳定性W／C=I．0时：自由沉降率≤5％；马氏粘度≤20；水泥强度标号I>625号；水泥浆体可灌入<0．1 mm裂隙。此次钢管接触灌浆浆液水灰比采用1：1。浆液制作的程序如下：先在高速搅拌机内加入一定计量的水，根据规定配比加入相应量的水泥，高速搅拌2min以上，使水泥颗粒充分地分散开，形成稳定浆液，然后转入低速搅拌桶内以备灌浆用。

4．3．2灌浆工艺

灌浆工艺采用孔口循环、孔内填压式灌浆法，待处理区域各排气孔分别排出浓浆后，依次将其孔口阀门关闭。各脱空部位灌浆按先下部后上部的顺序进行，下部灌浆孔灌浆时，位于上部的排气孔阀门打开，以便钢衬间隙内的水和气体能充分地排出，并在灌浆结束后仔细敲击钢管，以判断被灌段脱空区域钢衬内浆液充填的密实性。

4．3．3灌浆压力

设计灌浆压力为0．20 MPa，施工过程中要求对灌浆压力进行严格控制，具体措施为分别在进、回浆管路上各安装一压力表，密切关注其变化，以保证施工过程中不发生钢管变形等不利后果。

4．3．4变形监测

为确保压风和灌浆过程中不发生钢衬抬动和变形，在严格控制压力的同时，加强了钢管变形的监测。在钢衬内部安设一定量的变位计，由专人观测，发现变形时则及时释放压力。4．3．5结束标准

在规定压力下，当各灌浆孔注浆率达到零时，延灌5 min即可结束。

4．3．6灌浆效果检查和灌浆孔封堵

各区段脱空部位灌浆结束7 d后，采用锤击法检查各脱空部位的充填情况，而后拆除灌浆管。