水工地下隧洞衬砌混凝土渗水裂缝处理(1)

摘要：水工地下隧洞衬砌混凝土为满足抗冲耐磨要求，一般混凝土设计标号高、水泥用量大，加上基岩硬度大，弹模高等原因，即使采用低温混凝土浇筑，最高温度也超过了允许标准。在隧洞衬砌混凝土浇筑形成后，结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力影响，产生不均匀收缩而出现裂缝，特别是在地下水位较高的隧洞会出现以垂直于水流方向的环向有一定水压渗水裂缝。在处理这类渗水裂缝的过程中采用了高渗透改性环氧浆材，灌浆施工工艺采用打斜孔埋管和无损贴嘴灌浆的方法，裂缝处理的效果满足设计的质量要求。

关键词：水工隧洞 衬砌 混凝土 渗水 裂缝处理

　　水工地下隧洞混凝土裂缝进行化学灌浆处理的目的主要是进行防渗堵漏和补强加固。防渗堵漏要求缝面灌后具有较高的抗渗性和抗老化性能，能阻止外来水汽碳化混凝土和锈蚀钢筋，满足结构耐久性和安全运行；补强加固要求缝面浆液固化后有较高的粘接强度，最终要求能恢复混凝土结构的整体性。目前裂缝处理一般采用高渗透改性环氧浆材，但均存在一定的局限性，需研究环保型、低粘度、无收缩、抗老化强、粘接强度高、能满足温度缝反复收缩开裂的处理要求的弹性改性环氧浆材。裂缝处理方法主要有开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法。开槽埋管法由于对原混凝土结构破坏较大，浆材损耗大，开槽处难以修复好等问题已普遍不再采用；打斜孔埋管法能解决开槽法的诸多不利，但存在管容耗浆大，微细粉尘易堵塞缝面影响灌浆质量，由于该方法施工简单而被普遍采用；无损贴嘴法是目前处理裂缝最先进的方法，具有工艺简单、无钻孔、无孔容耗浆、易找准裂缝、对混凝土无损伤、成本低等优点值得大力推广，无损贴嘴法处理裂缝的难点是渗水缝的贴嘴，采用ECH水下粘结胶进行渗水缝的贴嘴能最大承受1.3MPa的压力，为贴嘴法处理渗水裂缝提供了条件。

1 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防渗堵漏，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EAA、CW、LPL三种高渗透改性环氧浆材，详见表1。

　　以上三种材料各有优缺点，EAA、CW属糠醛、丙酮改性系列，具有亲水性、粘度低、可灌性较好，缺点是凝固时间长、脆性大，不适宜对变化的裂缝进行处理；LPL浆材属活性稀释剂改性系列具有亲水性、凝固时间快、脆性小、浆材本身不收缩的优点，但粘度大，对于细小裂缝的可灌性差。

表1 采用的化学浆材性能比较表

2 打斜孔埋管法处理渗水裂缝

2.1 工艺流程

　　裂缝清洗→钻斜孔→清孔、埋管→表面封缝→通风检查→浆液配制→注浆→封孔处理→待凝检查→表面处理

3.2 重要工艺技术要求

　　（1）裂缝清洗：对缝面用高压水进行清洗，直至清晰地露出裂缝为止；

　　（2）钻孔：在裂缝中心线10～15cm两侧钻斜孔，孔径18mm，孔距40cm，深浅孔交替布置，浅孔深25～30 cm，倾角约50°，深孔孔深40～45cm，倾角约70

　　（3）清孔、埋管：用高压水将孔清洗干净，每孔分上下两层埋设两根注浆管，一进一出，下层管径为8 mm，埋至距孔底5cm，为主注浆管；上层管径为8mm，埋入孔内10cm左右，为排水排气回浆管，埋管材料用速凝水泥。

　　（4）表面封缝：用玻璃丝布或堵漏灵剂进行封堵，应保证封闭密闭可靠。

　　（5）通风检查：待埋管材料有一定的强度后，在裂缝和管口处涂少量肥皂水，采用0.2MPa的风压进行通风检查，对于盲孔应在附近重新打孔埋管。

　　（6）浆液配制：根据灌前压丙酮试验的漏量大小配制浆液，配浆时将固化剂、表面活性剂缓慢注入EAA（或CW）主液中，边注入边搅拌，保持浆液在25℃以下，以提高浆材的可灌性。

　　（7）化学灌浆

　　●注浆方式：灌前单孔压丙酮量≥10ml者应单孔灌注，漏量<10ml者则可多孔灌注；灌注过程中若有串漏孔，可在排出积水和稀浆后进行并灌，灌浆应由下而上进行。

　　注浆方法：先灌深孔，从下层进浆管开始注浆，待上层回浆管排出孔内水、气后，封闭回浆管。根据吸浆量情况逐步升至设计压力，当吸浆率小于1ml/min时，应保持压力延续灌注30min即可扎管待凝。4～5h后检查注浆效果，对管口不饱满的胶管进行第二次注浆直至饱满。

　　灌浆压力：开灌压力0.4MPa，当吸浆率小于5ml/min时，逐渐加压至0.5～0.6MPa，二次注浆孔压力可提高至0.8MPa。

　　注浆过程监控：加强结构的抬动变形监测，如出现异常应及时降压并采取相应措施。

　　（8）质量检查：裂缝化学灌浆结束14 d后采用压水和钻孔取芯相结合的方法进行。

　　检查孔压水：采用单点法压水，压力0.5MPa，孔径28，孔深30cm，合格标准透水率q≤0.1Lu。

　　钻孔取芯：孔径89mm，孔深浅于灌浆孔10cm，粘接强度应达到设计要求。

2.3 打斜孔埋管法施工存在的缺点

　　（1）温度裂缝走向是个曲面，在混凝土内的走向复杂，一般从钢筋边通过，钻孔时易碰到钢筋，造成的“废”孔较多，对原混凝土结构的整体性造成损坏。

　　（2）钻孔时的微细粉尘难于有效清出，粉尘易堵塞灌浆通道，浆液难以进入缝面，降低化灌质量。

　　（3）渗水缝中不能有效地赶水，浆液和水混合影响环氧灌浆材料的固化；也不能满足浆液“从宽处往窄处灌浆最有利”的原则；一旦发现“死孔”无法及时采取补救措施。

　　（4）施工工序较多,施工工艺繁琐，管容、孔容大，浪费浆材（据统计孔容占58%以上）；灌后的裂缝复灌量较大，且需多次复灌，增加了资金投入。

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