水工地下隧洞襯砌混凝土滲水裂縫處理

水工地下隧洞襯砌混凝土滲水裂縫處理

摘要水工地下隧洞襯砌混凝土為滿足抗沖耐磨要求，一般混凝土設(shè)計標(biāo)號高、水泥用量大，加上基巖硬度大，彈模高等原因，即使采用低溫混凝土澆筑，最高溫度也超過了允許標(biāo)準。在隧洞襯砌混凝土澆筑形成后，結(jié)構(gòu)混凝土由于受到內(nèi)外溫差所引起的溫度應(yīng)力影響，產(chǎn)生不均勻收縮而出現(xiàn)裂縫，特別是在地下水位較高的隧洞會出現(xiàn)以垂直于水流方向的環(huán)向有一定水壓滲水裂縫。在處理這類滲水裂縫的過程中采用了高滲透改性環(huán)氧漿材，灌漿施工工藝采用打斜孔埋管和無損貼嘴灌漿的方法，裂縫處理的效果滿足設(shè)計的質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞水工隧洞襯砌混凝土滲水裂縫處理

水工地下隧洞混凝土裂縫進行化學(xué)灌漿處理的目的主要是進行防滲堵漏和補強加固。防滲堵漏要求縫面灌后具有較高的抗?jié)B性和抗老化性能，能阻止外來水汽碳化混凝土和銹蝕鋼筋，滿足結(jié)構(gòu)耐久性和安全運行；補強加固要求縫面漿液固化后有較高的粘接強度，最終要求能恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。目前裂縫處理一般采用高滲透改性環(huán)氧漿材，但均存在一定的局限性，需研究環(huán)保型、低粘度、無收縮、抗老化強、粘接強度高、能滿足溫度縫反復(fù)收縮開裂的處理要求的彈性改性環(huán)氧漿材。裂縫處理方法主要有開槽埋管法、打斜孔埋管法和無損貼嘴法。開槽埋管法由于對原混凝土結(jié)構(gòu)破壞較大，漿材損耗大，開槽處難以修復(fù)好等問題已普遍不再采用；打斜孔埋管法能解決開槽法的諸多不利，但存在管容耗漿大，微細粉塵易堵塞縫面影響灌漿質(zhì)量，由于該方法施工簡單而被普遍采用；無損貼嘴法是目前處理裂縫最先進的方法，具有工藝簡單、無鉆孔、無孔容耗漿、易找準裂縫、對混凝土無損傷、成本低等優(yōu)點值得大力推廣，無損貼嘴法處理裂縫的難點是滲水縫的貼嘴，采用ECH水下粘結(jié)膠進行滲水縫的貼嘴能最大承受的壓力，為貼嘴法處理滲水裂縫提供了條件。1裂縫處理化學(xué)漿材的選擇化學(xué)漿材選擇應(yīng)掌握的原則：一是漿材的可灌性，所選化學(xué)漿材必須能夠灌入裂縫，充填飽滿，灌入后能凝結(jié)固化，以達到補強和防滲加固的目的；二是漿材的耐久性，所選用材料在使用環(huán)境條件下性能穩(wěn)定，不易起化學(xué)變化，并且與混凝土裂縫有足夠的粘接強度，不易脫開，對于一些活動裂縫和不穩(wěn)定裂縫要特別注意這條原則。水工地下隧洞襯砌混凝土裂縫的特點是：裂縫開度較小、外水壓力大、漿液較難灌入，一般處理要求既要滿足補強又要防滲堵漏，灌漿材料一般采用高滲透改性環(huán)氧漿材。我們在滲水裂縫處理過程中采用了EAA、CW、LPL三種高滲透改性環(huán)氧漿材，詳見表1。以上三種材料各有優(yōu)缺點，EAA、CW屬糠醛、丙酮改性系列，具有親水性、粘度低、可灌性較好，缺點是凝固時間長、脆性大，不適宜對變化的裂縫進行處理；LPL漿材屬活性稀釋劑改性系列具有親水性、凝固時間快、脆性小、漿材本身不收縮的優(yōu)點，但粘度大，對于細小裂縫的可灌性差。表1采用的化學(xué)漿材性能比較表漿材名稱改性系列粘度

(25℃/2h)膠凝時間

/h28d抗壓強度

/MPa28d粘接劈拉

強度/Mpa適應(yīng)范圍EAA糠醛、丙酮改性系列1830～～滲水的縫、穩(wěn)定的裂縫CW糠醛、丙酮改性系列10cp26斷層的改性、穩(wěn)定的干裂縫LPL活性稀釋劑改性系列350cps2050干縫、不穩(wěn)定的縫2打斜孔埋管法處理滲水裂縫工藝流程裂縫清洗→鉆斜孔→清孔、埋管→表面封縫→通風(fēng)檢查→漿液配制→注漿→封孔處理→待凝檢查→表面處理重要工藝技術(shù)要求裂縫清洗：對縫面用高壓水進行清洗，直至清晰地露出裂縫為止；鉆孔：在裂縫中心線10～15cm兩側(cè)鉆斜孔，孔徑18mm，孔距40cm，深淺孔交替布置，淺孔深25～30cm，傾角約50°，深孔孔深40～45cm，傾角約70清孔、埋管：用高壓水將孔清洗干凈，每孔分上下兩層埋設(shè)兩根注漿管，一進一出，下層管徑為8mm，埋至距孔底5cm，為主注漿管；上層管徑為8mm，埋入孔內(nèi)10cm左右，為排水排氣回漿管，埋管材料用速凝水泥。表面封縫：用玻璃絲布或堵漏靈劑進行封堵，應(yīng)保證封閉密閉可靠。通風(fēng)檢查：待埋管材料有一定的強度后，在裂縫和管口處涂少量肥皂水，采用的風(fēng)壓進行通風(fēng)檢查，對于盲孔應(yīng)在附近重新打孔埋管。漿液配制：根據(jù)灌前壓丙酮試驗的漏量大小配制漿液，配漿時將固化劑、表面活性劑緩慢注入EAA主液中，邊注入邊攪拌，保持漿液在25℃以下，以提高漿材的可灌性?；瘜W(xué)灌漿●注漿方式：灌前單孔壓丙酮量≥10ml者應(yīng)單孔灌注，漏量10ml者則可多孔灌注；灌注過程中若有串漏孔，可在排出積水和稀漿后進行并灌，灌漿應(yīng)由下而上進行。注漿方法：先灌深孔，從下層進漿管開始注漿，待上層回漿管排出孔內(nèi)水、氣后，封閉回漿管。根據(jù)吸漿量情況逐步升至設(shè)計壓力，當(dāng)吸漿率小于1ml/min時，應(yīng)保持壓力延續(xù)灌注30min即可扎管待凝。4～5h后檢查注漿效果，對管口不飽滿的膠管進行第二次注漿直至飽滿。灌漿壓力：開灌壓力，當(dāng)吸漿率小于5ml/min時，逐漸加壓至～，二次注漿孔壓力可提高至。注漿過程監(jiān)控：加強結(jié)構(gòu)的抬動變形監(jiān)測，如出現(xiàn)異常應(yīng)及時降壓并采取相應(yīng)措施。質(zhì)量檢查：裂縫化學(xué)灌漿結(jié)束14d后采用壓水和鉆孔取芯相結(jié)合的方法進行。檢查孔壓水：采用單點法壓水，壓力，孔徑28，孔深30cm，合格標(biāo)準透水率q≤。鉆孔取芯：孔徑89mm，孔深淺于灌漿孔10cm，粘接強度應(yīng)達到設(shè)計要求。打斜孔埋管法施工存在的缺點溫度裂縫走向是個曲面，在混凝土內(nèi)的走向復(fù)雜，一般從鋼筋邊通過，鉆孔時易碰到鋼筋，造成的“廢”孔較多，對原混凝土結(jié)構(gòu)的整體性造成損壞。鉆孔時的微細粉塵難于有效清出，粉塵易堵塞灌漿通道，漿液難以進入縫面，降低化灌質(zhì)量。滲水縫中不能有效地趕水，漿液和水混合影響環(huán)氧灌漿材料的固化；也不能滿足漿液“從寬處往窄處灌漿最有利”的原則；一旦發(fā)現(xiàn)“死孔”無法及時采取補救措施。施工工序較多,施工工藝繁瑣，管容、孔容大，浪費漿材；灌后的裂縫復(fù)灌量較大，且需多次復(fù)灌，增加了資金投入。

3無損貼嘴法處理滲水裂縫工藝流程注漿嘴加工→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→壓風(fēng)檢查→灌漿→注漿嘴清除→質(zhì)量檢查。重要工藝技術(shù)要求注漿嘴加工。在外徑為6mm、長度大于6cm的銅管一端焊上邊長為3～4cm、厚度為左右的方形鐵片，鐵片中間開直徑等于銅管外徑的進漿孔，鐵片周邊鉆排列規(guī)則的小孔。打磨：采用砂輪機沿裂縫的兩邊各打磨20cm的寬度，除去混凝土表面雜物，以免影響注漿嘴的粘貼及封縫效果。沖洗：是貼嘴法施工最重要的工序，用高壓沖毛機沿裂縫開口向兩邊沖洗，以保證縫口敞開無雜物。裂縫描述：用刻度放大鏡測量裂縫寬度，并對裂縫走向及縫長進行描述，用以調(diào)整布置注漿嘴間距及灌漿壓力。貼嘴：根據(jù)裂縫描述進行注漿嘴的布置。規(guī)則裂縫縫寬小于時按間距20cm布嘴，縫寬大于時按間距30cm布嘴；不規(guī)則裂縫的交叉點及端部均布置注漿嘴。將ECH-Ⅰ型膠抹在注漿嘴底板上，貼嘴時用定位針穿過進漿管，對準縫口插上，然后將注漿嘴壓向混凝土表面抽出定位針，定位針未粘附膠認定注漿嘴粘貼合格。封縫：貼嘴3h后用堵漏靈膠泥將滲水縫口封堵住，2h后用碘鎢燈將混凝土表面烘干并用無水酒精洗抹一遍；待干后刮抹一層ECH-Ⅱ型粘膠；當(dāng)不粘手時再刮抹ECH-Ⅲ型面膠三遍，待ECH-Ⅲ型面膠基本固化后，用堵漏靈加固形成中間高，兩邊低的傘形封蓋壓風(fēng)檢查：封縫完成并養(yǎng)護2h后即可進行壓風(fēng)檢查各孔的貫通情況，壓風(fēng)壓力＜；對于不串通的孔應(yīng)查明原因進行分析和處理。灌漿：采用多點同步灌注方式，從下至上，從寬至窄，逐步推進，采用LilyCD-15雙組分注射泵灌注LPL漿材，施工中采用穩(wěn)壓慢灌，每孔純灌時間不少于90min，以保證灌漿質(zhì)量。灌漿壓力見表2。表2裂縫寬度與灌漿壓力關(guān)系縫寬～灌漿壓力/MPa～～～注漿嘴的清除:灌漿結(jié)束48h后鏟除注漿嘴，混凝土表面采用環(huán)氧膠泥封堵平整。質(zhì)量檢查及驗收：灌后質(zhì)量檢查在注射樹脂LPL灌漿結(jié)束7d后進行。壓水檢查：現(xiàn)場布騎縫孔，沖擊鉆造孔(孔徑18～20mm、孔深10～15cm)后，采用單點法壓水，壓水檢查壓力為。合格標(biāo)準：壓水檢查透水率q≤。鉆孔取芯：取芯直徑89mm，并進行巖芯鑒定、描述，繪制鉆孔柱狀圖。無損貼嘴法的工藝特點不破壞混凝土的整體性，適合薄型結(jié)構(gòu)的裂縫處理。由于從縫的表面進行打磨沖洗，可避免微細粉塵對灌漿的影響，從縫口進漿可灌性得到了保證。使“以漿趕水”，多點依序同步灌漿成為可能。貼嘴封縫、采用多點同步灌漿的無損灌漿工藝，可在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)的條件下極大地提高可灌性，裂縫的灌入深度也能滿足要求，加上使用低黏度、低收縮的化灌漿材，達到了“堵水、保護鋼筋、恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性”的效果。工藝簡單、復(fù)灌率低，節(jié)約昂貴的化學(xué)漿材，降低了成本，加快了施工進度。特殊情況處理滲漏點的復(fù)灌對有規(guī)律的滲漏點，即一段裂縫仍滲水，采用原施工方法進行復(fù)灌。對單獨的滲漏點采用打輔助孔的方法進行復(fù)灌，先在滲漏點貼嘴、封縫。然后用沖擊鉆在距滲漏點10cm沿原裂縫鉆3個輔助斜孔，并預(yù)埋外徑為6mm的銅管。再用堵漏靈進行封堵埋管，在滲漏點貼嘴及封縫、輔助孔埋管及封堵完成后，其他工序按原方法進行施工漿液配比出現(xiàn)問題時的處理：灌漿時如出現(xiàn)長時間不進漿，且漿液粘度增加，即漿液配比出現(xiàn)問題。處理方法是打開機箱蓋，清理兩活塞桿運行系統(tǒng)，直至兩活塞桿運行同步后，排棄部分混合液，然后重新注漿。4復(fù)灌后仍局部滲水的處理經(jīng)復(fù)灌后仍有滲水的部位采用嵌縫措施：開槽槽深×槽寬為5cm×5cm，并在槽內(nèi)每用電鉆打一個22排水孔，孔深70cm；從孔底部埋一根鋁管，在管口用堵漏靈封閉將水引出；將槽面清洗干凈并盡量烘干，若無法烘干則在縫面用堵漏靈先堵水，然后涂環(huán)氧基液，再用丙乳砂漿錘填密實，并滿足過流面平整度要求。嵌縫后再在表面粘貼玻璃絲布防滲，玻璃絲布寬15cm。粘貼方法：先將縫面清理干凈，均勻刷一層1438膠，再貼一層玻璃絲布，三膠二布。對于灌漿后延伸的裂縫，若滲水不大或不滲水，則直接在縫面粘貼玻璃絲布，并延伸左右。待丙乳砂漿封閉7d后封閉引水管孔。先用干塑性水泥砂漿填充并用細鋼筋搗密實，離孔口5cm時，改用預(yù)縮砂漿填充密實，對其表面涂刷環(huán)氧膠泥。5結(jié)束語混凝土裂縫處理難度較大，對有滲水的裂縫處理難度更大。通過參與水工地下隧洞混凝土滲水裂縫的處理，認為在處理過程中主要應(yīng)注意以下幾個問題灌漿材料的正確選擇：應(yīng)選擇低黏度、低收縮的環(huán)氧漿材。收縮大的材料需多次復(fù)灌，不但增加投入，而且復(fù)灌成功率小。目前采用主要是兩種系列的改性環(huán)氧漿材，各有優(yōu)缺點應(yīng)根據(jù)縫的寬度、滲水情況及處理的結(jié)構(gòu)要求，選擇適宜的漿材。推廣貼嘴無損法施工：混凝土溫度縫一般較細，且不在一個平面上，裂縫很難找準，漿材難以灌入，最好是采用貼嘴無損法施工，既減少了鉆孔量，又可減少孔容、管容的漿材耗用量，降低成本；結(jié)構(gòu)的厚薄、裂縫的深淺對鉆孔的要求較高，為了找準裂縫的深度以便準確地布置灌漿孔，不得不打出大量的檢查孔，對結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞。避免微細粉塵對化學(xué)灌漿的影響：混凝土裂縫內(nèi)部極不規(guī)則，其寬度受骨料、鋼筋等的影響寬窄變化復(fù)雜，當(dāng)化學(xué)漿液夾著微細粉塵在裂縫中灌入時，碰到較窄處，就會累積阻塞漿液通路。因此微細粉塵對化學(xué)灌漿的危害極大，但鉆孔處理工藝無法避免粉塵影響。從寬處往窄處灌漿最為有利，“從上至下，從寬至窄，從一邊至另一邊“，這是化灌的基本原則。溫度裂縫的形成最先在混凝土表面形成，隨著溫度應(yīng)力的作用持續(xù)向縱深方向發(fā)展，因此在混凝土表面的裂縫開合度最大，