王亞莉,李保紅,李保英
(湖北大禹水利水電建設(shè)有限責(zé)任公司 ,湖北 武漢 430061)
張家嘴水庫是一座集發(fā)電、灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利工程,大壩全長1108 m。壩身下設(shè)有東西兩條圓形混凝土隧洞,東隧洞為輸水隧洞直徑1.5 m,西隧洞為發(fā)電引水隧洞直徑2.0 m,兩條隧洞與大壩同期建于1976年。
由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件的限制,混凝土管內(nèi)壁經(jīng)過幾十年過水沖刷嚴(yán)重,不少部位出現(xiàn)蜂窩麻面、裂縫,有的部位裂縫寬度達(dá)到2 cm,嚴(yán)重影響著運(yùn)行安全。
在討論處理方案時(shí),曾提出過二種方案:其一是在現(xiàn)有混凝土管內(nèi)再襯砌一道混凝土管,其它是在現(xiàn)有混凝土管內(nèi)再襯砌一道鋼襯同時(shí)結(jié)合接觸灌漿處理。經(jīng)過技術(shù)方案、經(jīng)濟(jì)成本等多方面比較,認(rèn)為采用第二種方案施工技術(shù)可靠、沒有太多地減少過流面積、且投資少、見效快,比較切實(shí)可行,故最后采用該方案。
在襯砌鋼管進(jìn)入隧洞焊接前需要對(duì)其外壁除銹后進(jìn)行噴射一層厚度為3~5 mm砂漿,以期為增強(qiáng)后續(xù)灌漿效果,更好地將鋼管與原混凝土管粘結(jié)。
鋼襯接觸灌漿是有一定得灌漿壓力的,當(dāng)漿液在某一部位集中,會(huì)造成內(nèi)襯鋼管向內(nèi)凸起,俗稱“鼓包”,為了最大限度的減少這種情況的出現(xiàn),在灌漿前需要采取一些預(yù)防措施。比如張家嘴水庫隧洞灌漿在管內(nèi)全面設(shè)置“米”型木支撐,支撐間距為1.5 m。
襯砌鋼管每一節(jié)長1.5 m,為了灌漿需要,在襯砌鋼管安裝時(shí)將隧洞進(jìn)行了分段,段長度為30 m左右,目的是為了一旦灌漿期間出現(xiàn)意外也只要處理本段的問題即可,不會(huì)影響到其它灌漿段。分段的方法是在每段鋼襯管的兩端用水泥砂漿進(jìn)行封堵,防止段間灌漿時(shí)漏漿和串漿。
灌漿孔的布置根據(jù)襯砌鋼管的直徑而定,一般直徑為1.5~2.0 m的鋼襯,每環(huán)可布設(shè)6個(gè)孔,孔間夾角為60°,且最高和最低處都應(yīng)布1個(gè)孔。環(huán)間距為4~5 m。
灌漿孔可在襯砌鋼管上預(yù)留,孔徑為Φ15~20 mm,孔內(nèi)有絲扣,便于安裝灌漿管和絲堵。在灌漿管上配安裝閥門和灌漿孔口裝置(包括壓力表、調(diào)壓球閥和進(jìn)回漿管等)。
在正式灌漿前需要對(duì)灌漿段內(nèi)進(jìn)行串通檢查和沖洗,其目的是:一是清除縫隙內(nèi)由于焊接過程留下的污物,二是濕潤原混凝土表面,三是檢查了解掌握縫隙的串通情況。檢查串通和沖洗遵循水洗后風(fēng)吹的順序。水洗時(shí)從底部灌漿管孔通水,看高處灌漿管是否出水流暢,而后打開最底部灌漿孔閥門,利用水流將縫隙間的污物帶出孔外,同時(shí)將縫隙內(nèi)的積水排除干凈。風(fēng)吹是也是從低處灌漿管孔通風(fēng),但從高處灌漿管孔排出污物積水。
接觸灌漿環(huán)內(nèi)分三次進(jìn)行,先灌底部,接著灌下腰部,最后灌上腰部和灌頂部。環(huán)間從高程低處向高處依次推進(jìn)。無論是環(huán)內(nèi)還是環(huán)間,下部的灌漿管在灌漿時(shí)將高處的管孔作為排氣孔、排水孔和出漿孔。
首次灌漿尤為重要,如果灌入漿液過多,下腰部灌漿管排出濃漿封堵后仍繼續(xù)灌注,則可能會(huì)引起襯砌鋼管在壓力和漿液作用下發(fā)生漂浮事故。因此首次灌漿待下腰部灌漿管一旦排出水泥漿,則立刻停止灌漿待凝24 h。而后再將下腰部灌漿管改為進(jìn)漿管改繼續(xù)灌注,直到上腰部灌漿管排出水泥漿,與首次灌漿一樣待凝。最后灌注上腰部和頂部灌漿管,直至灌漿結(jié)束。
國內(nèi)企業(yè)的現(xiàn)代企業(yè)管理尚存在諸多不足。一方面來自于國內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚不成熟,企業(yè)在管理方面受限于現(xiàn)實(shí)條件,在現(xiàn)代企業(yè)管理優(yōu)化上存在一定的滯后性。另一方面來自于企業(yè)本身對(duì)現(xiàn)代信息經(jīng)濟(jì)的把握能力不足,無論是現(xiàn)代企業(yè)管理理念、企業(yè)文化的塑造、企業(yè)制度的完善還是企業(yè)技術(shù)流程的優(yōu)化等,都尚未與數(shù)字化模式進(jìn)行最優(yōu)的結(jié)合,使得企業(yè)的發(fā)展仍然受限。
漿液質(zhì)量好壞是直接影響灌漿效果的重要因素之一。配制漿液使用的水泥要滿足DL/T5148-2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》的要求。所用水泥的出廠日期不得超過3個(gè)月,水泥標(biāo)號(hào)不低于42.5,細(xì)度宜為通過80 μm方孔篩的篩余量不大于5%。
一般來說鋼襯與混凝土間縫隙較小,當(dāng)灌入太多的稀漿失水凝結(jié)后會(huì)留有較多縫隙,因此應(yīng)多灌入濃漿,也就是只要進(jìn)漿順暢多灌入水灰比較小的漿液,同時(shí)為了保持漿液的流動(dòng)性,必要時(shí)還可加入減水劑。水灰比控制在 0.8∶1~0.5∶1,遇到較大的縫隙,可在水泥漿中摻入一定量的細(xì)沙,其摻量可為水泥質(zhì)量的30%~200%,摻沙量可根據(jù)施工情況進(jìn)行調(diào)整。
水泥漿從制備到使用完成不超過4 h,超過應(yīng)予以廢棄。
灌漿壓力的大小是影響灌漿效果的另一重要因素。從理論上來說,使用較大的灌漿壓力能使?jié){液結(jié)石收縮比小,能很大程度上減少出現(xiàn)二次脫空。但是同時(shí)由于鋼襯能承受的最大壓力有限,超過則鋼襯會(huì)拱起。而較濃的漿液流動(dòng)性能較差,易引起堵塞,需要相對(duì)較大的灌漿壓力才能使得濃漿流入較小的縫隙。張家嘴水庫隧洞鋼襯接觸灌漿壓力不超過0.1 MPa,對(duì)于無法使用較大灌漿壓力的小縫隙,為使得漿液充填密實(shí),施工中采用了一臺(tái)灌漿泵同時(shí)接4個(gè)灌漿管,并延長了屏漿時(shí)間,以保證灌漿質(zhì)量。
1)灌漿期間觀測(cè)。安裝在灌漿管口壓力表應(yīng)完好準(zhǔn)確,同時(shí)在脫空區(qū)段安裝2~3個(gè)千分表,用以監(jiān)測(cè)鋼襯在灌注漿液過程中的變形情況。壓力表和千分表都有專人觀測(cè),并每隔2~3 min向泵站送漿人員讀報(bào)一次數(shù)值,以供泵站人員決定是否停止送漿。同時(shí)巡查人員注意支撐有無異常變形或響動(dòng)。
2)灌漿過程控制。灌漿過程中派專人敲擊震動(dòng)鋼襯,按照預(yù)定的灌漿方式和順序待頂部管孔分別排出濃漿后將其孔口閥門關(guān)閉。由小到大逐級(jí)提升灌漿壓力,在漿液灌入量正常情況下不增加壓力,漿液的輸送保持均勻連續(xù),不隨意加大送漿量,防止脫空區(qū)已經(jīng)灌滿的情況下,后續(xù)仍有大量漿輸送過來,引起鋼襯“鼓包”。
嚴(yán)格控制供漿的連續(xù)性,杜絕發(fā)生灌漿中斷,導(dǎo)致出現(xiàn)進(jìn)漿管孔堵塞的現(xiàn)象。張家嘴隧洞灌漿為防止發(fā)生突然停電、機(jī)械故障等導(dǎo)致灌漿中斷事故,另外配備了柴油發(fā)電機(jī)等備用設(shè)備,還制備了足夠的漿液以確保灌漿暢通。
當(dāng)脫空區(qū)未灌滿而發(fā)生灌漿中斷時(shí),則采用風(fēng)水沖洗該灌區(qū)段,將脫空區(qū)內(nèi)已灌進(jìn)的漿液全部清除,以便重新灌漿,堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)因灌漿中斷導(dǎo)致灌漿管孔堵塞需要進(jìn)行二次布孔的狀況。
3)灌漿結(jié)束。張家嘴隧洞鋼襯接觸灌漿結(jié)束條件:在設(shè)計(jì)給定的灌漿壓力(不大于0.1 MPa)下,灌漿管孔停止吸漿,用比重稱測(cè)得出漿孔排出的漿液濃度與進(jìn)漿孔進(jìn)入的漿液濃度相同,延續(xù)灌注5 min,即結(jié)束灌漿。
灌漿結(jié)束后繼續(xù)穩(wěn)壓、延續(xù)灌注30~60 min,進(jìn)行屏漿,為防止鋼襯拱起,此時(shí)雖然灌漿結(jié)束但是不可拆除支撐。
灌漿結(jié)束3 d后,通過錘擊敲打法檢查,發(fā)現(xiàn)仍有對(duì)面積大約為1.5~3.0 m2的8處脫空區(qū)需要補(bǔ)灌。脫空區(qū)集中在襯砌頂部,分析主要是由于漿液收縮導(dǎo)致。在脫空區(qū)布置不少于2個(gè)孔,且最低處和最高處都布了孔,進(jìn)行補(bǔ)灌。鉆孔采用磁座電鉆,孔徑12 mm,內(nèi)攻絲,安裝灌漿管,按照正常的程序再次灌漿,一邊灌注一邊在灌漿范圍內(nèi)敲擊震動(dòng),并采取穩(wěn)壓、延時(shí)屏漿,先后補(bǔ)灌二次。
灌漿孔灌漿結(jié)束后,應(yīng)用絲堵加焊或填焊法封孔,孔口用砂輪打磨平整。封孔焊接質(zhì)量隨機(jī)抽取20%,經(jīng)過需超聲波探測(cè)檢查合格后,涂刷防銹材料。
灌漿結(jié)束后,業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理與施工一道對(duì)整個(gè)鋼襯內(nèi)壁面進(jìn)行檢查,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的凸起,總體上比較流暢,結(jié)合對(duì)施工期間安設(shè)的千分表觀測(cè)數(shù)據(jù)分析,認(rèn)為外觀滿足設(shè)計(jì)要求。
灌漿結(jié)束7 d后,采用錘擊法對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查,經(jīng)查98%的部位敲擊回聲密實(shí),仍有個(gè)別部位雖然經(jīng)過二次補(bǔ)灌仍有脫空的感覺,但是其脫空面積小于0.5 m2,根據(jù)規(guī)范可認(rèn)為脫空程度不嚴(yán)重,灌漿質(zhì)量合格。
由于西隧洞為發(fā)電引水之用,業(yè)主對(duì)簡(jiǎn)單的敲擊檢查法不放心,施工單位又聘請(qǐng)專業(yè)的檢測(cè)單位利用物探法對(duì)整個(gè)隧洞灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查,各參數(shù)描述分析結(jié)果與敲擊法基本一致。
水工隧洞鋼管襯砌接觸灌漿項(xiàng)目較多,加強(qiáng)其施工技術(shù)管理有現(xiàn)實(shí)意義,由于鋼襯接觸灌漿很難保證一次性就達(dá)到預(yù)期要求,加強(qiáng)灌漿前的準(zhǔn)備工作是減少脫空區(qū)的有效措施。
在不能保證鋼襯不“鼓包”的情況,不要過分的追求大的灌漿壓力,只要灌漿壓力能夠保證將漿液順暢送達(dá)脫空區(qū)并從出漿管流出即可。尤其是在補(bǔ)灌時(shí),灌漿壓力可根據(jù)脫空區(qū)的性狀而進(jìn)行調(diào)整。
鋼襯接觸灌漿的質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)沒有一個(gè)硬性規(guī)定,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的解釋說明:有的工程經(jīng)過3次以上灌漿,仍有脫空感。所以每一個(gè)項(xiàng)目依據(jù)自身需求確定合格標(biāo)準(zhǔn),但是建議須滿足局部脫空區(qū)不大于0.5 m2,且部位不要集中的要求。
目前對(duì)鋼襯接觸灌漿檢查的方法是敲擊法,有的項(xiàng)目已開始采用物理儀器探測(cè)法,雖然其自身也有一定的誤差,但是將二者結(jié)合起來綜合對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查分析,也是一個(gè)好的選擇,值得推廣。