混凝土坝体接缝灌浆技术探讨（杨学祥,李焰）

摘要: 在混凝土坝体接缝灌浆施工实践中发现，接缝灌浆有2项技术要求，现场实际难以做到甚至没有做到，有2项技术问题应该反思、研究验证其合理性。难以做到的是，串通区“一泵一区”灌浆问题和灌前对灌区浸泡24h问题;应该反思的是，灌前通水检查与预灌性压水技术标准问题和冬春低温季节接缝灌浆施工时机问题。前者从已竣工运行的混凝土坝体接缝灌浆效果上看，未按规范采取相应措施的条件下均也满足要求。后者从工艺程序、技术资料分析和类比近年相关工程的实际做法上看认为不合理。因此前2项可商榷标准放宽，后2项应反思研究重新探讨。

关 键 词: 大体积混凝土坝;接缝灌浆;灌浆标准;修改;探讨

中图分类号: TV543+ .6 文献标识码: A

1 概述

目前，大坝混凝土除碾压混凝土外均采用柱状法浇筑，也即分缝浇筑。平行坝轴线的称为纵缝，垂直坝轴线的称为横缝，纵缝对坝体应力和稳定性不利，需进行灌浆，横缝除混凝土重力拱坝或拱坝有整体要求必须灌浆外，一般不做灌浆处理。

接缝灌浆的目的是用胶凝材料将坝体胶结成整体，联合受力和传递应力以确保坝体的稳定性。由于接缝灌浆施工属隐蔽工程，且工艺复杂工序多，灌浆质量的好坏与大坝安全有关、是混凝土坝施工的重要组成部分，因此灌浆施工必须严格按技术要求控制好每一道工序质量。但在从事多个工程的坝体接缝灌浆施工实践活动之后，发现有几项技术标准是否过严以至于难以做到甚至就没有做到，以及传统的冬春低温季节灌浆时机是否合理等问题需要商榷和探讨。

2 4个技术问题的商榷

2.1 串通区“一泵一区”灌浆

所谓串通区是指灌区存在某种质量缺陷如止浆片失效、混凝土架空等致使两区或以上相互串通，分两种情况:①同高程的灌区互串;②同一坝缝的上下层灌区互串。所谓“一泵一区”是指1套灌浆设备负责1个灌区灌浆。现行DL/T5148—2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（以下简称规范）对同高程灌区互串区在8.6.9规定“同一高程的灌区相互串通采用同时灌浆方式时，应一泵一区进行灌浆。…”;对同一坝缝的上、下层灌区互串在8.6.10规定“同一坝缝的上、下层灌区相互串通采用同时灌浆方式时，应先灌下层，待发现上层灌区有浆液串出时，再开始用另一泵进行上层灌区的灌浆。…”。一句话，串区灌浆要求“一泵一区”并用到了规范最严格的“应“的要求。

关于同高程的灌区无论是纵缝互串，横缝互串，或纵横缝互串，实际工作中往往均根据具体的边界条件采取适当数量的灌浆设备实施灌浆作业，如串区数量、串量大小、管口所在位置等，基本没有做到“一泵一区”灌浆，特别是出现较多个灌区串通同时灌浆时更为困难，例如10个以上时。那么没有做到的原因是什么?又采取怎样的措施保证灌浆质量呢?原因是:布置多套灌浆设备劳动强度大、投入人力物力多不经济，准备时间长、工期难保证;采取的措施是:挑选素质高、技术熟练的操作人员上岗，配制灌浆循环管口（如图1），一泵两区甚至三区进行灌浆，若更多串区同灌时，采取多泵或一泵多区灌浆方式（例3个串区采用2台泵灌浆;5个串区采用3台泵灌浆等）。

由于互串区边界条件复杂且多样化，具体怎样组合一泵多区保证灌浆质量无一般规律可循且难以叙述清楚，应具体问题具体分析，以制定切实可行的措施，但基本原则是，方便施工，根据灌区缝容、漏量大小等在能保证其供浆能力的前提下尽量采用一泵多区灌浆，灌浆过程遵循逐区进浆、间歇轮换灌注与同灌相结合，并有序协调相互压力、浆液密度等。

关于上、下层互串灌区灌浆其实更无需“一泵一区”。通常做法是:若串水不串浆，按单区灌浆;若串量大，按图1配多套灌浆循环管口先灌下层，待上层灌区有浆液串出时，再用另套循环管口进浆，当下层灌区排气管达到设计密度后，重点控制上层灌浆压力，调节下层灌区压力，上、下层灌浆结束时间控制在1h内。

需说明的是，一泵多区并不意味无需备用灌浆泵，恰恰相反，应备有完好的备用灌浆泵（灌浆管路及人员只需1套），灌浆过程中若A套灌浆设备出现故障，则B套迅速接上，即换泵不换人、不换管。

因此串通区“一泵一区”灌浆要求是否可以商榷标准放宽，至少不用“应”要求。

2.2 灌前灌区24h浸泡

灌前对灌区浸泡问题规范在8.5.9规定“灌浆前应对缝面充水浸泡24h，然后放尽或通入洁净的压缩空气排除缝内积水，…”。相应的条文说明指出，浸泡“目的是使缝面保持湿润状态，以利于浆液的灌入及其与缝面的结合。…”。此处也用到了“应”，要求“浸泡24h”虽然不难做到，但现场实际还是有做到的和未做到的，未做到的原因是复杂和多样的，此类缝也进行了灌浆（需说明的是，未浸泡灌区灌前均用水进行冲洗）。

拟就这种未完全按施工要求施工的实际现象，分析无论做到与没做到究竟对灌浆和灌浆效果有何影响呢?实践体会到基本无影响。首先未浸泡区灌浆过程中未发现有浆液难灌入现象，浸泡区也未发现有浆液特别好灌入现象，至于浸泡区缝面结合是否优于未浸泡，通过取芯留意观察，芯样水泥结石与混凝土粘结无明显差异甚至无差异。如果浸泡是有利的、必须的，那么通过什么方式或怎样检验鉴别做与不做的灌浆效果其好与坏呢?如果没有，则认为“浸泡24h”是否可以取消，加严灌前用水冲洗即可。

2.3 通水检查与预灌性压水技术标准问题

规范在8.5.3和8.5.8分别规定了灌前对灌区的灌浆系统进行通水检查和灌前必须进行预灌性压水检查条文，具体内容如表1。前者的目的是查明灌浆管路通畅情况、缝面通畅情况、灌区密闭情况等，后者的目的是灌前最后检查一次灌区的可灌性条件是否可靠，即是否存有串漏、堵塞等异常情况，并对灌浆设备运行工况进行检验，对人员进行交底和熟悉。

实践中体会到，由于两道工序工艺基本相同，因此均可按预灌性压水要求去做，即两者技术要求可以修改合并为一个标准，具体理由（好处）如下。

（1）如表1，通水检查的3项内容完全可以通过预灌性压水工艺实现。

（2）接缝灌浆具有季节性强、工期短、任务重等特点，通水检查以一般在灌浆温度尚未达到要求时进行，尤其在大型工程中因灌浆量大、为争取时间给缺陷处理留工期时，更是如此。由于此时的接缝面尚未完全张开，采用80%的灌浆压力进行通水检查测量单开、漏水率等均不十分准确，有假象，往往同一灌区通水检查时一个结果，满足灌浆温度后再检查又一个结果，多数变得更好，因此不如一次即用100%的灌浆压力进行通水检查，使之更接近准确。

（3）严格讲，预灌性压水检查时应正式安装、连接灌浆管路和灌浆泵，在完全模拟灌浆条件下进行压水，实际工作中多数未能按此执行，通常用与通水检查设施完全相同的流量表装置进行压水，尽管不符合现行规范要求，但也满足了生产需要，说明有修改合并的可能性。

（4）省去两种资料（表格）的麻烦。

2.4 接缝灌浆施工时机问题

传统的接缝灌浆时间是在每年的冬春低温季节，《水利水电技术》在1992年第2期登载了一篇关于重新选择接缝灌浆施工时机问题的文章，题目为“坝体接缝灌浆温度与灌浆时机选择”。文章结合部分工程实测资料，从坝体温度及接缝开合的周期性变化规律的分析着手，拟就坝体接缝灌浆合理温度的确定和有利灌浆时机的选择问题进行讨论。核心观点如下。

“…针对坝体接缝灌浆一般难以满足质量要求而经常出现补灌重灌及灌浆失败的情况，结合大量实际观测资料，从坝体温度和接缝开度的变化机理和变化规律，总结出习惯选择冬季低温季节进行坝体接缝灌浆是不适宜的，而夏季正是进行接缝灌浆的最有利时机，夏季灌浆不符合温度低开度大的基本要求，利于提高灌浆质量与效果，而且可以适当放宽与提高灌浆温度，充分发挥二期冷却效果，简化温控程序，同时还兼有改善施工作业条件及优化坝体运行期的应力条件等多方面的综合效益”。

冬春低温季节灌浆“…这一传统工法只把坝体温度值的高低视为控制灌浆的标准，而忽视了坝体温度及接缝开合度的自身变化，也没有考虑最有利灌浆时机的选择问题，因而，难免有很大的被动性，随着坝体原型观测工作的开展与深入，这一问题有了更进一步的认识，国内外大量工程实测资料表明，不仅设计稳定温度一般与实际相比偏低，而且按坝体温度及接缝开合度的自然变化规律周期，冬季低温季节恰是坝体内部温度上升与接缝开合度收敛的时间，…”。因为“…对于大体积混凝土重力坝而言，由于混凝土的导热性能很低，一般坝体温度年变化周期与气温周期的滞后期一般为3～4个月以上，最靠里部位甚至更长，形成隔季之差，往往坝外是夏天，坝内是冬天…”。因而选择冬季低温季节灌浆的做法显然是不利的。

结论:“确定坝体稳定温度是实现坝体混凝土的温控防裂和进行接缝灌浆的重要前提与条件。鉴于设计稳定温度往往比实际偏低的事实，应总结经验，改进设计，使设计稳定温度更加切合实际。…”;“…应打破选择冬季低温季节灌浆的习惯，改由夏季灌浆”;“…结论均是针对大体积的混凝土重力坝而言，…”。

时隔10多年后，三峡工程对大坝纵缝灌浆后再张开原因及对大坝结构的影响和处理措施采用开度检测资料、钻孔检测资料及仿真计算分析得出:“纵缝灌浆后再增开主要受大坝上下游面外界气温影响引起坝体变形所致…，纵缝增开度及张开度在夏季最大，冬季最小（深孔、底孔及距坝面较近外界气温影响大的测点除外）”。由此再一次验证了以上文章“改夏季灌浆”其结论的正确性。

再则，自20世纪90年代初以后，我国已完建竣工的漫湾水电站、二滩水电站先后实施了全年接缝灌浆施工，目前正在建设的小湾、向家坝水电站，也正在实施及计划实施全年接缝灌浆。因此，坝体接缝灌浆的时机选择问题是该反思研究和重新探讨。

3 结语

（1）本文“一泵一区”、“浸泡24h”和通水检查与预灌性压水技术标准合并问题，是工程实践的一点体会，是否正确值得推广甚至修改规范，有待大家讨论。

（2）关于大体积灌浆时机的选择问题，其理论性较强，需大量的实测和观测资料进行验证说明，本文仅只能简单地提出，诚望科研、设计及院校单位进行探讨研究。

（3）混凝土坝体接缝灌浆工艺复杂、技术要求严格，灌区形成易出现外漏、管道堵塞等缺陷，处理起来费工费时不经济，并需预埋大量的钢管，对大体积混凝土坝体而言寄望从坝体结构、施工材料等入手，取消接缝灌浆。

作者简介: 杨学祥，男，长江大学工程管理系主任，副教授。