高強無收縮灌漿料在尾水管鋼襯更換中的應用

張永鑫，孫木星，劉書南，王 江

（1.豐滿發電廠，吉林 吉林 132108；2.臨江電站籌建處，遼寧 沈陽 110180；3.中國水利電力對外公司，北京 100120）

試驗與研究

高強無收縮灌漿料在尾水管鋼襯更換中的應用

張永鑫1，孫木星2，劉書南1，王 江3

（1.豐滿發電廠，吉林 吉林 132108；2.臨江電站籌建處，遼寧 沈陽 110180；3.中國水利電力對外公司，北京 100120）

豐滿水電站多臺水輪發電機組尾水管鋼襯在使用中先后破損脫落，為保證發電機安全穩定運行，需對尾水管鋼襯進行更換。新安裝的鋼襯與周圍混凝土之間形成厚度為20～30 cm不等的薄壁封閉空腔，且空腔內鋼筋網密集，若回填普通常態混凝土，空間上不能滿足澆筑和振搗的要求。經工程實踐，采用免振搗的高強無收縮灌漿料進行回填灌漿，較好地解決了此問題，并達到了理想的工程效果。

高強無收縮灌漿料；鋼襯更換；薄壁封閉空腔

1 尾水管概況

豐滿水電站始建于20世紀30年代，由于多年運行材質老化、氣蝕嚴重等原因，多臺機組先后發生尾水管鋼襯破損脫落，給機組安全穩定運行帶來較大隱患。尾水管位于水輪機轉輪下方，是主要的通流部件，其作用是引導進出轉輪的水流，并可以回收轉輪出口動能，減少出口動能損失，是水電站水輪發電機組的重要組成部分。經深入研究決定對尾水管鋼襯進行更換，以充分保證機組安全運行。

鋼襯更換時，鑿除尾水管周圍混凝土厚度為20～30 cm，分節分片安裝新的鋼襯［1］。尾水管成錐形，鋼襯內徑D≥4 860 mm，高H≥5 146.5 mm，如圖1、圖2所示。在鋼襯與混凝土間環向布設20 cm×20 cm、D16 mm鋼筋網，長115 cm、D25 mm錨筋和高80 mm肋板，肋板兩端分別焊接在錨筋和鋼襯上。鋼襯與原混凝土間空腔回填C25混凝土，以加強鋼襯與周圍混凝土的連接。

因鋼襯與混凝土間形成薄壁封閉空腔，回填高度較高，且內部環向鋼筋、錨筋、肋板等較密集，若采用常態混凝土，空間上不能滿足澆筑和振搗的要求。經多次考察論證，工程實際中采用高強無收縮灌漿料替代普通混凝土，起到了很好的工程效果。

圖1 尾水管鋼襯剖面圖

圖2 尾水管鋼襯立面圖及典型斷面圖（1∶100）

2 高強無收縮灌漿料應用分析

高強無收縮灌漿料是一種新型的修補灌漿材料，它是以高強度材料為骨料，以水泥作為膠凝材料，并輔以專用外加劑、多種礦物改性組分和高分子聚合物材料配合組成，施工時直接加入適量的水，攪拌均勻后即可使用。灌漿料具有自流性好、快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹等特點。在施工方面具有質量可靠、降低成本、縮短工期和使用方便等優點。

2.1 材料特點

a.早強、高強。1～3天抗壓強度可達30 MPa以上，28天抗壓強度可達50 MPa以上。

b.高流態。可填充全部空隙，無需振搗。

c.微膨脹。保證鋼襯與混凝土之間緊密接觸，灌漿料凝固后無收縮。

d.粘結強度高。與圓鋼握裹力不低于6 MPa。

e.可低溫施工。可在－10℃氣溫下進行室外施工。

f.耐久性好。屬無機膠結材料，使用壽命大于普通混凝土的使用壽命。經上百萬次疲勞試驗，50次凍融循環試驗強度無明顯變化，在機油中浸泡30天后強度明顯提高。

2.2 具體用途

a.大型設備及精密設備地腳螺栓灌注，機器底座二次灌注。

b.鋼結構與混凝土固接的二次灌注。

c.低負溫下后張法預應力鋼筋混凝土孔道灌注。

d.植筋。

e.設備基礎、螺栓孔、道路、地坪、路枕等快速搶修。

f.低負溫下其它灌注施工。

g.混凝土修補加固。

2.3 施工要點

2.3.1 儲存

儲存過程中避免包裝袋損壞，并嚴格防潮，避免陽光直射。保質期一般為3個月，超過保質期的產品經試驗合格后方可使用，否則不得使用。

2.3.2 拌和

應用高強無收縮灌漿料既要保證材料高流態性，又要考慮材料凝固后的強度滿足使用要求。因此使用中應嚴格控制加水量，拌和時以擴散度為主要控制技術指標，一般為500～600 mm，加水量為12.5%左右［2］。現場使用時，嚴禁在灌漿料中摻入任何外加劑、外摻料。

2.3.3 運輸

a.運送時應保證拌和物的均勻性，不產生離析和分層。

b.罐車運輸前應仔細檢查，排凈罐內的刷車水。

c.運送和卸料時間應控制在2 h以內，以保證拌和物的高流動性。

d.卸料前罐車應高速旋轉90 s后方可卸料，以保證拌和物的均勻性。

2.3.4 澆筑

根據日常的施工方法，高強無收縮灌漿料在灌漿時可采取以下方法：一是自重法，在灌漿料施工中，利用該材料流動性好的特點，在灌漿范圍內自由流動滿足灌漿要求；二是高位漏斗法，在灌漿料施工中，僅靠其流動性不能滿足要求時，利用提高灌漿的位能差滿足灌漿要求［3］。澆筑時主要要點如下。

a.檢查鋼襯拼接縫的密實性，縫寬大于1 mm時容易造成漏漿。

b.灌漿管路使用前應用水沖洗濕潤。

c.澆筑時應保證澆筑施工的連續性，并嚴格控制澆筑速度，以免產生施工縫。

d.由于澆筑空間狹窄且鋼筋、肋板密集，澆筑時可以采用人工用錘子敲擊鋼襯，起到輔助流動和輔助密實的作用。

e.澆筑時采用一側下料，直至另一側溢出為止，保證鋼襯與混凝土緊密結合，避免產生脫空現象。

2.3.5 養護

a.灌漿完畢后裸露部分應及時噴灑養護劑或覆蓋塑料薄膜，加蓋濕草袋等方式養護。

b.冬期施工，工程對強度增長無特殊要求時，起始養護溫度不應低于材料允許最低溫度。

c.如環境溫度低于灌漿材料要求的最低施工溫度或需要加快強度增長時，可采用人工加熱養護方式。

d.負溫條件養護時不得澆水［4］。

e.應保持灌漿材料處于濕潤狀態，養護時間不得少于7天。

3 質量檢查

抗壓強度試件在現場養護的條件下，經試驗3天抗壓強度達到30 MPa，28天抗壓強度達到50 MPa以上，遠高于C25混凝土強度等級。通過無損檢測技術檢查澆筑質量時，沒有發現內部脫空現象，澆筑質量達到工程實際要求。

4 結論

a.在難以振搗的部位采用高強無收縮灌漿料，既可以滿足質量要求，又能加快施工進度，其免振搗性又減輕了施工人員的勞動強度［5］。

b.材料本身具有微膨脹性，避免了普通混凝土收縮與鋼襯間形成的縫隙，實現了很好的填充效果。

c.具有低溫早強的特點，在質量上更可靠，工期可節約3／4以上，加快了施工進度，可以為下道工序施工創造時間。

d.目前此種材料造價較高，限制了它的推廣和大量使用，應在原材料的選擇上開展研究工作，降低成本，使之能在更大范圍內應用。

［1］ 王興隆.尾水管改造鋼襯的安裝方法［J］.東北電力技術，2011，32（3）：44－46.

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［3］ 姚興博，陳 光.鉆孔灌注樁基礎水下混凝土施工常見問題及處理［J］.東北電力技術，2009，30（11）：34，40.

［4］ 孔素泉.丹江口水力發電廠4號、5號機組蝸殼鋼襯脫空處理方法［J］.水電施工技術，2012，31（2）：97－100.

［5］ 陳子坎.水口水電站4號機組水輪機轉輪室鋼襯混凝土脫空的檢測與處理［J］.大壩與安全，2004，18（3）：60－62.

The Application of High?strength Non?shrinkage Grouting Material of the Tail Pipe Steel Lining Replacement

ZHANG Yong?xin1，SUN Mu?xing2，LIU Shu?nan1，WANG Jiang3
（1.Fengman Hydropower Plant，Jilin，Jilin 132108，China；2.Linjiang Hydropower Station Preparatory Construction Department，Shenyang，Liaoning 110180，China；3.China International Water and Electric Corporation，Beijing 100120，China）

Several sets of turbines of tail steel lining fall off during operation at Fengman hydropower plant.In order to ensure the gen?erator safety and stable operation，the lining needs to be replaced.Enclosed cavity ranging from 20 cm to 30 cm thickness would ap?pear between the newly steel lining and surrounding concrete with density of steel mesh.If it backfilled with ordinary cement，it would be hard to pouring and vibrating because of narrow space.The non?vibration and high?strength non?shrinkage grout material for backfill grouting can solves the mentioned problems and achieve the ideal effect of engineering.

High strength non?shrink grout material；Steel lining replaced；Thin?walled enclosed cavity

TV732

A

1004－7913（2015）05－0008－03

張永鑫（1983—），男，學士，工程師，主要從事水利水電工程施工工作。

2014－11－06）