化学灌浆在水工地下隧洞混凝土渗水裂缝处理中的应用

　　摘要：化学灌浆是地下水利工程中一项重要的技术，地下隧洞混凝土渗水裂缝是工程中经常出现的一种现象，化学灌浆对于改善这种现状有很好的作用，化学灌浆过程中虽然技术含量的要求非常高，但是却是行之有效的一种解决方法。本文就对化学灌浆在处理地下速冻混凝土渗水裂缝中的处理应用做探讨。
　　关键词：化学灌浆；地下隧洞；水利工程
　　
　　1、概况、
　　灵宝市卫家磨水库灌溉发电洞位于大坝左岸，施工前期为施工导流洞，已全部凿通衬砌完毕，由进口段、洞身段和出口段组成，洞身段全长273.301m，圆形断面，洞径3.0m，洞身为钢筋砼衬砌，厚0.5m。目前灌溉发电洞主要存在伸缩缝损坏、灌浆管未封堵、洞身出现不同程度的纵横裂缝和洞内壁蜂窝麻面，本方法对裂缝进行化学灌浆处理。
　　2裂缝情况
　　灌溉发电洞43条纵向、横向裂缝,其中环向裂缝30条，缝长由45cm，至环向贯通，缝宽0.1~5.0mm其他裂缝13条缝宽0.1~0.2mm。
　　3灌浆工艺流程：
　　布孔凿缝清缝埋管嵌缝止浆试漏配浆灌浆拔管封孔效果检查
　　4重要工艺技术要求
　　1、嵌缝止浆
　　目的是为防止浆液流失，确保浆液在灌浆压力下使裂缝充填密实。在要嵌缝的部位，沿人工画线，凿宽度约3~5cm，然后沿裂缝走向凿“V”型槽，深度约3~5cm，清除范围内松动的砼碎屑及粉尘，最后用快速堵漏材料焦油聚氨酯等分层封闭。
　　2、布孔
　　按骑缝形式在缝面埋设灌浆嘴，孔距视裂缝的宽度和通畅情况，浆液粘度及允许灌浆压力而定，一般孔距30~50cm
　　
　　
　　
　　
　　3、缝面冲洗
　　按设计布孔位置，打布孔后用压缩空气先将孔内粉尘和碎屑冲洗干净，冲孔用压缩空气并要保持清洁，以免油垢污染缝面，影响灌浆效果。
　　4、压气试验、试漏
　　压气的主要目的是为了了解灌浆孔（嘴）与裂缝畅通情况，检查嵌缝是否有效，有无漏气现象，压气所用的压力不超过设计灌浆压力，灌浆压力为0.1~0.3Mpa。
　　5、裂缝处理化学浆材的选择
　　化学浆材选择应掌握的原则：一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的；二是浆材的耐久性，所选用材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度，不易脱开，对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则。水工地下隧洞衬砌混凝土裂缝的特点是：裂缝开度较小、外水压力大、浆液较难灌入，一般处理要求既要满足补强又要满足堵漏，灌浆材料一般采用高渗透改性环氧浆材。我们在渗水裂缝处理过程中采用了AM高分子化学浆材及溶聚氨酯弹性止水材料，详见下表。
　　类别 序号 物品名称
　　浆材 1 丙烯酰胺
　　 2 NN次甲基双丙烯脱胺
　　 3 过硫酸胺
　　 4 三乙醇胺
　　 5 铁氰化钾
　　 6 硫酸亚铁
　　 7 水溶性聚氨酯
　　快速堵漏 1 782型快速堵漏剂
　　 2 普通425水泥
　　密封材料 1 焦油聚氨酯
　　环氧砂浆 1 环砂甲液
　　 2 环砂乙液
　　 3 丙酮
　　6、配置浆液
　　配置根据规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌，使色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器上不得有油污及杂质，根据现场实际环境温度决定浆材的每次拌和量，并严格控制浆材使用时间。
　　7、灌浆
　　灌浆前将所有孔嘴上的阀门全部打开，用压缩空气将孔内、缝内的积水尽量吹挤干净，根据裂缝情况选择灌浆方法，，对细微裂缝用较长凝结时间的浆液，对较宽的裂缝，用较短凝结时间的浆液。
　　在一条裂缝上布有几个灌浆孔（嘴）时，由下而上的顺序进行灌浆。
　　灌浆结束的标准是以不进浆为原则，如进浆率小于0.01升/分钟，并维持适当时间（一般不超过15分钟），即可作为结束标准，停止灌浆。
　　8、冲洗管路
　　灌浆结束后，关闭孔（嘴）时，立即拆卸管路，并用丙酮冲洗管路和设备
　　9、封孔
　　对于固化后强度达到或超过混凝土强度的化灌材料，灌浆后孔内的固结物不必清除，但对强度不高的堵漏材料，则把孔内固结物清除干净，然后用水泥沙浆封孔。
　　9、处理效果检查
　　化学灌浆结束3d，即可采用压水法对灌浆效果进行检查，每条缝抽取1-2点进行压水实验，在规定的压力下（1.2倍的灌浆压力），如果缝隙不在进水或者某检测孔达到稳定流量时，连续三个单位吸水率Q1，Q2，Q3的平均值小于或等于0.01L/min，即为合格。
　　施工程序：用3WT-3型踏板式注浆机将洁净水不断压入孔内反复冲洗，直至将孔内岩粉清洗干净。用3WT-3型踏板式注浆机进行压风吹孔，将灌浆孔内（缝隙内）残余水吹出。并间隔3天再灌浆，灌浆时保证注浆机及管道无水。灌浆容器要求干净不得有水分，浆液配置要以重量比精确计量，浆液必须搅拌均匀，一次配料不易过多，以2Kg为宜。浆液采用水玻璃—铝酸钠。
　　灌浆采用3WT-3型踏板式注浆机进行纯压式灌注，压力要分级使压，控制在0.2-0.5mpa之间，一条缝的灌浆要从最低处孔向最高处孔连续进行，不得间歇，这样有利于浆液在裂缝内均匀连续扩散，从而保证了灌浆效果。
　　灌浆结束标准：当某个灌浆孔的注浆量小于或等于0.02L/min时，可结束该灌浆孔灌浆，并移至同一条缝的另一灌浆孔继续灌浆，当某条裂缝的最后一个灌浆孔达到灌浆结束标准时，再灌浆15min，方可结束该裂缝灌浆。灌浆结束，将废液倒入指定桶内，3d后，将灌浆嘴铝管打入孔内，然后，将灌浆孔用聚合物沙浆压实抹平。
　　10、为保证灌浆质量对关键工艺采取相应技术措施：
　　1、对灌浆嘴的安装，采用骑缝粘贴灌浆嘴，粘贴的灌浆嘴能够承受0.3~0.5Mpa的灌浆压力。
　　2、为保证灌浆缝内充满浆材，在最后灌浆孔结束时提高一级压力维持10~15分钟
　　3、在15以上的环境条件下进行，要符合配套浆材的施工使用温度。当环境温度低于15时，使用适用于低温环境的配套树脂或采用升温处理措施。
　　11结束语
　　混凝土裂缝处理难度较大，对有渗水的裂缝处理难度更大。通过本次隧洞混凝土渗水裂缝的处理，认为在处理过程中主要应注意以下几个问题：
　　（1）灌浆材料的正确选择：应选择低黏度、低收缩的环氧浆材。收缩大的材料需多次复灌，不但增加投入，而且复灌成功率小。根据缝的宽度、渗水情况及处理的结构要求，选择适宜的浆材。
　　（2）避免微细粉尘对化学灌浆的影响：混凝土裂缝内部极不规则，其宽度受骨料、钢筋等的影响宽窄变化复杂，当化学浆液夹着微细粉尘在裂缝中灌入时，碰到较窄处，就会累积阻塞浆液通路。因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大，必须清理干净。
　　（3）从宽处往窄处灌浆最为有利，“从上至下，从宽至窄，从一边至另一边“，这是化灌的基本原则。温度裂缝的形成最先在混凝土表面形成，随着温度应力的作用持续向纵深方向发展，因此在混凝土表面的裂缝开合度最大，从缝口进浆对灌浆质量的提高极为有利。
　　（4）必须保证连续稳定的灌浆压力：稳定的灌浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键。
　　
　　参考文献：
　　[1]王剑;沈继承;;化学灌浆技术在水库大坝防渗中的应用[J];中国高新技术企业;2010年03期
　　[2]王胜;;化学灌浆防水堵漏在城市地下工程中的应用[J];科技经济市场;2010年08期
　　[3]中国工程院院士王梦恕北方交通大学隧道中心张顶立;中国隧道工程的建设和发展[N];科学时报;2001年