摘要：杨房沟导流隧洞闸室钢衬接触灌浆过程中出现的脱空现象，严重影响工程质量，并给闸室在高压力、高流速下的运行带来巨大的安全隐患。通过采用化学接触灌浆技术，有效解决了钢衬与混凝土实体之间的空腔和接缝问题，达到了最佳的灌浆效果，确保了工程质量和运行安全。
关键词：钢衬;化学接触灌浆技术;隧洞闸室;应用
1、工程概述
杨房沟水电站导流隧洞工程设置两条导流隧洞，均布置在右岸，全断面采用钢筋混凝土结构。进口高程均为1985m，出口高程均为1981m，城门洞型，过流断面均为宽13m×高16m。两条导流隧洞进口均布置封堵闸门及进水口，每条导流洞闸室及渐变段由中墩将结构分为左右两孔6.5×16.0m的过流断面。进口闸门井共设置4套钢衬，钢衬由侧衬和底衬组成。
钢衬安装完成后浇注回填混凝土施工。按照常规施工方法，钢衬与混凝土之间存在空腔，之后进行了水泥接触灌浆，但是由于钢衬与混凝土之间空隙小，水泥浆液是以颗粒状态在钢衬内部流动，初凝时间短并发生沉淀，干缩率大，产生脱空，严重影响钢衬接触灌浆的施工质量，给导流隧洞进口闸室的运行带来较大的安全隐患。
2、脱空原因分析、灌浆方式选择和材料选定
（1）钢衬在安装完成后回填混凝土，混凝土浇筑时原设计灌浆孔排气情况良好，串浆孔全部堵塞，之后混凝土终凝时干缩，使得混凝土与钢衬接触面收缩产生脱空收缩缝，而串浆孔全部堵塞不能灌入。
（2）钢衬安装完成回填混凝土浇注施工时，原设计灌浆孔排气情况不好，串浆孔串浆不好，部分串浆孔堵塞，回填混凝土未浇筑满，之后混凝土终凝时干缩，使得混凝土与钢衬接触面收缩产生脱空，而采用水泥净浆灌浆后，水泥净浆收缩因串浆孔全部堵塞产生小于5mm的收缩缝，水泥净浆不能再次灌入。
（3）由于钢衬加径环在混凝土回填时的阻挡作用、串浆孔和灌浆孔排气不畅、混凝土振捣不密实和混凝土干缩等因素，导致钢衬与混凝土之间存在空腔，之后进行了水泥接触灌浆，但由于钢衬与混凝土之间空隙小，水泥浆液是以颗粒状态在钢衬内部流动，初凝时间短并发生沉淀，干缩率大等因素，所以灌浆效果不太明显。
（4）化学灌浆因为浆液可灌性好（浆液是以水状液态方式在空腔内部流动）、凝固时间可调、干缩率低、强度高等特点，可以将钢衬脱空区域填充得十分饱满，是一种消除钢衬空腔的最好方式。
下表为几个类似工程使用QC-LVE环氧灌浆材料与普通环氧树脂灌浆材料的应用比较情况。从对比结果看，在杨房沟导流洞闸门钢衬接触化灌中使用QC-LVE环氧灌浆材料较为适宜。
表1 QC-LVE环氧灌浆材料与普通环氧树脂灌浆材料的应用对比
4、钢衬接触化学灌浆施工
施工程序：前期准备→敲击检查→性状描述→钻孔、攻丝→安装特制灌浆嘴→通风检测→化学灌浆→待凝→检查（若未灌满，再复灌）→灌浆管拆除、焊接封孔及表面打磨抛光处理→灌后检查、申请验收）→验收合格后灌浆孔打磨、焊接封堵→灌浆孔表面打磨抛光处理→油漆涂装。
4.1 前期准备
灌前准备工作主要有：排架搭设、布置安全保护措施、接通水电、加工灌浆嘴、材料采购。
4.2 空鼓检查
（1）用铁锤敲击钢衬，仔细倾听敲击声音。
（2）声音响亮部分为空鼓位置；低沉部分，表示填充密实，以此反复对比敲击，测出钢衬的具体位置和范围，用红色油漆标出空鼓范围。
4.3 性状描述
敲击检查完毕后，将门槽保护钢衬与混凝土脱空（空鼓）的部位和面积进行绘图描述，记录清楚。
4.4 钻孔、攻丝
（1）在空鼓区域内选择最低位和最高位布置灌浆孔，孔间距最大限度为1m，每孔离边缘10-20mm。
（2）同一空鼓区域内不能少于二个灌浆孔，即一个进浆孔，一个排气孔，面积较大的，需加左右孔和中心孔。
（3）钻孔采用磁座钻孔机进行，孔径11㎜，孔深必须穿透钢板直达混凝土面，然后用丝攻攻丝，清理出孔内铁屑和杂物。
（4）所有灌浆孔、排气孔均应用色漆编号并将灌浆孔的孔数、孔位进行描述记录。
4.5 安装特制注浆嘴
孔内清洗干净后，将专用钢质灌浆嘴套进灌浆孔并拧紧，然后套上高压灌浆管软管。
4.6 通风检测
（1）用压力风管（风压≤0.2mpa）接到最低处的灌浆嘴，其它灌浆嘴封闭，打开邻近的灌浆嘴，并将其相连的灌浆管插入清水中，观察水中是否有气泡冒出，如有气泡冒出，则为串通，否则为废孔，对于检查出的废孔，要进行补钻造孔；
（2）封闭已检测完毕的灌浆嘴，打开另外一个灌浆嘴进行同样检查，依此类推，直至检查完毕。
4.7 化学灌浆
采用化学灌浆方法对导流洞闸门钢衬进行接触灌浆处理，具体方法如下：
⑴ 灌浆材料：化学灌浆材料采用LVE环氧树脂灌浆材料，该材料由由A、B两组构成，浆材配比为A:B﹦4:1,在温度变化下可调节，具有粘度低，强度高，可灌性好，固化时间短，渗透性强，收缩率低等特点，特别适用于钢衬接触灌浆和补强灌浆。
⑵ 灌浆设备：灌浆设备采用XY－QD-11气动灌浆机和手压式灌浆泵进行。
⑶ 计量器具：电子称、天平、量杯、台称。
⑷ 灌浆
① 将灌浆所用的材料，工器具等准备到位；
② 垂直部位化学灌浆从低处往高处，水平部位灌浆从一侧往另一侧依序灌浆。
③ 灌浆压力≤0.4MPa。
④ 采用单孔灌浆法，每孔灌浆时间视现场具体情况确定。
⑤ 每个空鼓灌浆时，首先将输浆管接上位置最低的灌浆孔，打开其它没灌的灌浆管和排气管，开始灌浆，如其它灌浆管有水气排出待其排干净直至溢出浓浆后，封闭该孔。如这样的溢浆孔出现连续4个时，可将输浆管转至最后一个溢浆孔继续灌浆。
⑥ 同一灌浆区内最后一个灌浆孔不进浆后稳压10min结束灌浆。
⑸ 待凝：待凝时间为三天（72h）。
⑹ 检查：用敲击法检查已灌部位。若有空鼓，则重复以上步骤；若无，则进入下道工序。
⑺ 灌浆管清除、封孔：待化学浆材凝固后，拧出注浆咀，然后切割灌浆孔用电焊接平整，然后再用角向磨光机磨平刷防锈漆。
4.8 灌后效果检查
⑴ 验收标准：表面光滑、无空鼓；
⑵ 检测方法：敲击法。
⑶ 灌浆结束3天后用铁锤敲击灌浆区域内的钢板，鉴别声音是否属于空鼓声，如是，必须进行补灌。在确认无空鼓后，申请验收。
（4）钢衬化学灌浆完成14天后，经业主、设计、监理人用锤击法对钢衬接触灌浆质量进行全面质量检查，检查成果均满足设计及规范要求，达到最佳质量标准。
5 结语
杨房沟水电站导流隧洞闸室钢衬接触灌浆过程中出现的脱空现象，严重影响工程质量，并给闸室在高压力、高流速下的运行带来巨大的安全隐患。通过采用化学接触灌浆技术，有效解决了钢衬与混凝土实体之间的空腔和接缝问题，达到了最佳的灌浆效果，确保了工程质量和安全，值得类似工地借鉴应用。
作者简介：
姚海勇（1979-），男，湖北随州人，工程师，长期从事水利水电工程、铁路市政工程施工技术质量管理工作。
参考文献：
[1]DL/T 5406-2010《水工建筑物化学灌浆施工规范》；
[2]JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》；
[3] SL 62-2014《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》；
[4] 华东勘测设计研究院 《导流隧洞工程（CⅠ标）混凝土及灌浆施工技术要求》及相关技术规范；
[5]SL 31-2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》。
论文作者:姚海勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/17
标签：混凝土论文; 隧洞论文; 化学论文; 材料论文; 空腔论文; 空鼓论文; 水泥论文; 《防护工程》2017年第15期论文;