地下隧洞襯砌混凝土滲水裂縫處理
發布時間:2014-08-09
水工地下隧洞襯砌混凝土為滿足抗衝耐磨要求,一般混凝土設計標號高、水shui泥ni用yong量liang大da,加jia上shang基ji岩yan硬ying度du大da,彈dan模mo高gao等deng原yuan因yin,即ji使shi采cai用yong低di溫wen混hun凝ning土tu澆jiao築zhu,最zui高gao溫wen度du也ye超chao過guo了le允yun許xu標biao準zhun。在zai隧sui洞dong襯chen砌qi混hun凝ning土tu澆jiao築zhu形xing成cheng後hou,結jie構gou混hun凝ning土tu由you於yu受shou到dao內nei外wai溫wen差cha所suo引yin起qi的de溫wen度du應ying力li影ying響xiang,產chan生sheng不bu均jun勻yun收shou縮suo而er出chu現xian裂lie縫feng,特te別bie是shi在zai地di下xia水shui位wei較jiao高gao的de隧sui洞dong會hui出chu現xian以yi垂chui直zhi於yu水shui流liu方fang向xiang的de環huan向xiang有you一yi定ding水shui壓ya
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計的質量要求。
關鍵詞:水工隧洞;襯砌混凝土;
滲水裂縫處理 水shui工gong地di下xia隧sui洞dong混hun凝ning土tu裂lie縫feng進jin行xing化hua學xue灌guan漿jiang處chu理li的de目mu的de主zhu要yao是shi進jin行xing防fang滲shen堵du漏lou和he補bu強qiang加jia固gu。防fang滲shen堵du漏lou要yao求qiu縫feng麵mian灌guan後hou具ju有you較jiao高gao的de抗kang滲shen性xing和he抗kang老lao化hua性xing能neng,能neng阻zu止zhi外wai來lai水shui汽qi碳tan化hua混hun凝ning土tu和he鏽xiu蝕shi鋼gang筋jin,滿man足zu結jie構gou耐nai久jiu性xing和he安an全quan運yun行xing;補強加固要求縫麵漿液固化後有較高的粘接強度,最終要求能恢複
混凝土結構的整體性。目前裂縫處理一般采用高滲透改性環氧漿材,但均存在一定的局限性,需研究環保型、低粘度、無收縮、抗老化強、粘接強度高、能滿足溫度縫反複收縮開裂的處理要求的彈性改性環氧漿材。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。開槽埋管法由於對原
混凝土結構破壞較大,漿材損耗大,開槽處難以修複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,微細粉塵易堵塞縫麵影響灌漿質量,由於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、無鑽孔、無孔容耗漿、易找準裂縫、對混凝土無損傷、成本低等優點值得大力推廣,無損貼嘴法處理裂縫的難點是
滲水縫的貼嘴,采用ECH水下粘結膠進行
滲水縫的貼嘴能最大承受1.3MPa的壓力,為貼嘴法處理
滲水裂縫提供了條件。1 裂縫處理化學漿材的選擇 化學漿材選擇應掌握的原則:一是漿材的可灌性,所選化學漿材必須能夠灌入裂縫,充填飽滿,灌入後能凝結固化,以達到補強和防滲加固的目的;二er是shi漿jiang材cai的de耐nai久jiu性xing,所suo選xuan用yong材cai料liao在zai使shi用yong環huan境jing條tiao件jian下xia性xing能neng穩wen定ding,不bu易yi起qi化hua學xue變bian化hua,並bing且qie與yu混hun凝ning土tu裂lie縫feng有you足zu夠gou的de粘zhan接jie強qiang度du,不bu易yi脫tuo開kai,對dui於yu一yi些xie活huo動dong裂lie縫feng和he不bu穩wen定ding裂lie縫feng要yao特te別bie注zhu意yi這zhe條tiao原yuan則ze。水shui工gong地di下xia隧sui洞dong襯chen砌qi混hun凝ning土tu裂lie縫feng的de特te點dian是shi: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三種高滲透改性環氧漿材,詳見表1。 以上三種材料各有優缺點,EAA、CW屬糠醛、丙酮改性係列,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係列具有親水性、凝固時間快、脆性小、漿材本身不收縮的優點,但粘度大,對於細小裂縫的可灌性差。表1 采用的化學漿材性能比較表
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漿材名稱 改性係列 粘度
(25℃/2h) 膠凝時間
/h 28d抗壓強度
/MPa 28d粘接劈拉
強度/Mpa 適應範圍
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EAA 糠醛、丙酮改性係列 18 30 36.2~85.7 5.7~23.9
滲水的縫、穩定的裂縫
CW 糠醛、丙酮改性係列 10cp 26 47.8 4.7 斷層的改性、穩定的幹裂縫
LPL 活性稀釋劑改性係列 350cps 20 50 6.08 幹縫、不穩定的縫
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2 打斜孔埋管法處理
滲水裂縫2.1
工藝流程 裂縫清洗→鑽斜孔→清孔、埋管→表麵封縫→通風檢查→漿液配製→
注漿→封孔處理→待凝檢查→表麵處理3.2 重要工藝技術要求 (1)裂縫清洗:對縫麵用高壓水進行清洗,直至清晰地露出裂縫為止; (2)鑽孔:在裂縫中心線10~15cm兩側鑽斜孔,孔徑18mm,孔距40cm,深淺孔交替布置,淺孔深25~30 cm,傾角約50°,深孔孔深40~45cm,傾角約70°(見圖1)。圖1 鑽孔示意圖 (3)清孔、埋管:用高壓水將孔清洗幹淨,每孔分上下兩層埋設兩根
注漿管,一進一出,下層管徑為8 mm,埋至距孔底5cm,為主
注漿管;上層管徑為8mm,埋入孔內10cm左右,為排水排氣回漿管(見圖2),埋管材料用速凝水泥。圖2 埋管方式示意圖 (4)表麵封縫:用玻璃絲布或堵漏靈劑進行封堵,應保證封閉密閉可靠。 (5)通風檢查:待埋管材料有一定的強度後,在裂縫和管口處塗少量肥皂水,采用0.2MPa的風壓進行通風檢查,對於盲孔應在附近重新打孔埋管。 (6)漿液配製:根據灌前壓丙酮試驗的漏量大小配製漿液,配漿時將固化劑、表麵活性劑緩慢注入EAA(或CW)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。 (7)化學灌漿 ●
注漿方式:灌前單孔壓丙酮量≥10ml者應單孔灌注,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後進行並灌,灌漿應由下而上進行。 ●
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水、氣後,封閉回漿管。根據吸漿量情況逐步升至設計壓力,當吸漿率小於1ml/min時,應保持壓力延續灌注30min即可紮管待凝。4~5h後檢查
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0.4MPa,當吸漿率小於5ml/min時,逐漸加壓至0.5~0.6MPa,二次
注漿孔壓力可提高至0.8MPa。 ●
注漿過程監控:加強結構的抬動變形監測,如出現異常應及時降壓並采取相應措施。 (8)質量檢查:裂縫化學灌漿結束14 d後采用壓水和鑽孔取芯相結合的方法進行。 ●檢查孔壓水:采用單點法壓水,壓力0.5MPa,孔徑28,孔深30cm,合格標準透水率q≤0.1Lu。 ●鑽孔取芯:孔徑89mm,孔深淺於灌漿孔10cm,粘接強度應達到設計要求。2.3 打斜孔埋管法施工存在的缺點 (1)溫度裂縫走向是個曲麵,在混凝土內的走向複雜,一般從鋼筋邊通過,鑽孔時易碰到鋼筋,造成的“廢”孔較多,對原
混凝土結構的整體性造成損壞。 (2)鑽孔時的微細粉塵難於有效清出,粉塵易堵塞灌漿通道,漿液難以進入縫麵,降低化灌質量。 (3)
滲水縫中不能有效地趕水,漿液和水混合影響環氧灌漿材料的固化;也不能滿足漿液“從寬處往窄處灌漿最有利”的原則;一旦發現“死孔”無法及時采取補救措施。 (4)施工工序較多,
施工工藝繁瑣,管容、孔容大,浪費漿材(據統計孔容占58%以上);灌後的裂縫複灌量較大,且需多次複灌,增加了資金投入。3 無損貼嘴法處理
滲水裂縫3.1
工藝流程 注漿嘴加工→打磨→衝洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→壓風檢查→灌漿→
注漿嘴清除→質量檢查。3.2 重要工藝技術要求 (1)
注漿嘴加工。在外徑為6 mm、長度大於6cm的銅管一端焊上邊長為3~4cm、厚度為1.5mm左右的方形鐵片,鐵片中間開直徑等於銅管外徑的進漿孔,鐵片周邊鑽排列規則的小孔。 (2)打磨:采用砂輪機沿裂縫的兩邊各打磨20cm的寬度,除去混凝土表麵雜物,以免影響
注漿嘴的粘貼及封縫效果。
(3)衝洗:是貼嘴法施工最重要的工序,用高壓衝毛機沿裂縫開口向兩邊衝洗,以保證縫口敞開無雜物。 (4)裂縫描述:用刻度放大鏡測量裂縫寬度,並對裂縫走向及縫長進行描述,用以調整布置
注漿嘴間距及灌漿壓力。 (5)貼嘴:根據裂縫描述進行
注漿嘴的布置。規則裂縫縫寬小於0.3mm時按間距20cm布嘴,縫寬大於0.3mm時按間距30cm布嘴;不規則裂縫的交叉點及端部均布置
注漿嘴(見圖3)。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,然後將
注漿嘴壓向混凝土表麵抽出定位針,定位針未粘附膠認定
注漿嘴粘貼合格。 (6)封縫:貼嘴3h後用堵漏靈膠泥將
滲水縫口封堵住,2h後用碘鎢燈將混凝土表麵烘幹並用無水酒精洗抹一遍;待幹後刮抹一層ECH-Ⅱ型粘膠;當不粘手時再刮抹ECH-Ⅲ型麵膠三遍,待ECH-Ⅲ型麵膠基本固化後,用堵漏靈加固形成中間高,兩邊低的傘形封蓋(見圖4)。圖3 灌漿嘴布置示意圖
圖4 封縫示意圖 (7)壓風檢查:封縫完成並養護2h後即可進行壓風檢查各孔的貫通情況,壓風壓力<0.25MPa;對於不串通的孔應查明原因進行分析和處理。 (8)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Lily CD-15雙組分注射泵灌注LPL漿材,施工中采用穩壓慢灌,每孔純灌時間不少於90min,以保證灌漿質量。灌漿壓力見表2。表2 裂縫寬度與灌漿壓力關係縫寬 <0.1 0.1~0.3 >0.3
灌漿壓力/MPa 0.8~1.0 0.6~0.8 0.5~0.8
(9)
注漿嘴的清除:灌漿結束48 h後鏟除
注漿嘴,混凝土表麵采用環氧膠泥封堵平整。 (10)質量檢查及驗收:灌後質量檢查在注射樹脂LPL灌漿結束7 d後進行。 壓水檢查:現場布騎縫孔,衝擊鑽造孔(孔徑18~20mm、孔深10~15cm)後,采用單點法壓水,壓水檢查壓力為0.3MPa。合格標準:壓水檢查透水率q≤0.1Lu。 鑽孔取芯:取芯直徑89mm,並進行岩芯鑒定、描述,繪製鑽孔柱狀圖。3.3 無損貼嘴法的工藝特點 不破壞混凝土的整體性,適合薄型結構的裂縫處理。 (2)由於從縫的表麵進行打磨衝洗,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。 (3)使“以漿趕水”,多點依序同步灌漿成為可能。 (4)貼嘴封縫、采用多點同步灌漿的無損灌漿工藝,可在不破壞
混凝土結構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、恢複結構的整體性”的效果。 (5)工藝簡單、複灌率低,節約昂貴的化學漿材,降低了成本,加快了施工進度。3.4 特殊情況處理 (1)
滲漏點的複灌: ●對有規律的
滲漏點,即一段裂縫仍
滲水,采用原施工方法進行複灌。 ●對單獨的
滲漏點采用打輔助孔的方法進行複灌,先在
滲漏點貼嘴、封縫。然後用衝擊鑽在距
滲漏點10cm沿原裂縫鑽3個輔助斜孔(孔徑18~20mm,孔距10~20cm,傾角50°,孔深25cm),並預埋外徑為6mm的銅管(見圖5)。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後,其他工序按原方法進行施工。圖5
滲漏點複灌示意圖 (2)漿液配比出現問題時的處理:灌guan漿jiang時shi如ru出chu現xian長chang時shi間jian不bu進jin漿jiang,且qie漿jiang液ye粘zhan度du增zeng加jia,即ji漿jiang液ye配pei比bi出chu現xian問wen題ti。處chu理li方fang法fa是shi打da開kai機ji箱xiang蓋gai,清qing理li兩liang活huo塞sai杆gan運yun行xing係xi統tong,直zhi至zhi兩liang活huo塞sai杆gan運yun行xing同tong步bu後hou,排pai棄qi部bu分fen混hun合he液ye,然ran後hou重zhong新xin
注漿。4 複灌後仍局部
滲水的處理 (1)經複灌後仍有
滲水的部位采用嵌縫措施:開槽槽深×槽寬為5cm×5cm,並在槽內每1.5m用電鑽打一個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(jiang)槽(cao)麵(mian)清(qing)洗(xi)幹(gan)淨(jing)並(bing)盡(jin)量(liang)烘(hong)幹(gan),若(ruo)無(wu)法(fa)烘(hong)幹(gan)則(ze)在(zai)縫(feng)麵(mian)用(yong)堵(du)漏(lou)靈(ling)先(xian)堵(du)水(shui),然(ran)後(hou)塗(tu)環(huan)氧(yang)基(ji)液(ye),再(zai)用(yong)丙(bing)乳(ru)砂(sha)漿(jiang)錘(chui)填(tian)密(mi)實(shi),並(bing)滿(man)足(zu)過(guo)流(liu)麵(mian)平(ping)整(zheng)度(du)要(yao)求(qiu)。 (2)嵌縫後再在表麵粘貼玻璃絲布防滲,玻璃絲布寬15cm。粘貼方法:先將縫麵清理幹淨,均勻刷一層1438膠,再貼一層玻璃絲布,三膠二布。對於灌漿後延伸的裂縫,若
滲水不大或不
滲水,則直接在縫麵粘貼玻璃絲布,並延伸1.0m左右。
(3)待丙乳砂漿封閉7 d後封閉引水管孔。先用幹塑性水泥砂漿填充並用細鋼筋搗密實,離孔口5cm時,改用預縮砂漿填充密實,對其表麵塗刷環氧膠泥。5 結束語 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注意以下幾個問題: (1)灌漿材料的正確選擇:應選擇低黏度、低di收shou縮suo的de環huan氧yang漿jiang材cai。收shou縮suo大da的de材cai料liao需xu多duo次ci複fu灌guan,不bu但dan增zeng加jia投tou入ru,而er且qie複fu灌guan成cheng功gong率lv小xiao。目mu前qian采cai用yong主zhu要yao是shi兩liang種zhong係xi列lie的de改gai性xing環huan氧yang漿jiang材cai,各ge有you優you缺que點dian應ying根gen據ju縫feng的de寬kuan度du、
滲水情況及處理的結構要求,選擇適宜的漿材。 (2)推廣貼嘴無損法施工:混(hun)凝(ning)土(tu)溫(wen)度(du)縫(feng)一(yi)般(ban)較(jiao)細(xi),且(qie)不(bu)在(zai)一(yi)個(ge)平(ping)麵(mian)上(shang),裂(lie)縫(feng)很(hen)難(nan)找(zhao)準(zhun),漿(jiang)材(cai)難(nan)以(yi)灌(guan)入(ru),最(zui)好(hao)是(shi)采(cai)用(yong)貼(tie)嘴(zui)無(wu)損(sun)法(fa)施(shi)工(gong),既(ji)減(jian)少(shao)了(le)鑽(zuan)孔(kong)量(liang),又(you)可(ke)減(jian)少(shao)孔(kong)容(rong)、管容的漿材耗用量,降低成本;結構的厚薄、裂縫的深淺對鑽孔的要求較高,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,對結構造成嚴重破壞。 (3)避免微細粉塵對化學灌漿的影響:混凝土裂縫內部極不規則,其寬度受骨料、鋼gang筋jin等deng的de影ying響xiang寬kuan窄zhai變bian化hua複fu雜za,當dang化hua學xue漿jiang液ye夾jia著zhe微wei細xi粉fen塵chen在zai裂lie縫feng中zhong灌guan入ru時shi,碰peng到dao較jiao窄zhai處chu,就jiu會hui累lei積ji阻zu塞sai漿jiang液ye通tong路lu。因yin此ci微wei細xi粉fen塵chen對dui化hua學xue灌guan漿jiang的de危wei害hai極ji大da,但dan鑽zuan孔kong處chu理li工gong藝yi無wu法fa避bi免mian粉fen塵chen影ying響xiang。 (4)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(zhe)是(shi)化(hua)灌(guan)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)。溫(wen)度(du)裂(lie)縫(feng)的(de)形(xing)成(cheng)最(zui)先(xian)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)形(xing)成(cheng),隨(sui)著(zhe)溫(wen)度(du)應(ying)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)持(chi)續(xu)向(xiang)縱(zong)深(shen)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan),因(yin)此(ci)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)的(de)裂(lie)縫(feng)開(kai)合(he)度(du)最(zui)大(da),從(cong)縫(feng)口(kou)進(jin)漿(jiang)對(dui)灌(guan)漿(jiang)質(zhi)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)極(ji)為(wei)有(you)利(li)。 (5)必須保證連續穩定的灌漿壓力:穩定的灌漿壓力是保證漿液能否使裂縫充填飽滿的關鍵,采用手搖泵灌漿很難做到這一點,應采用雙液氣壓泵進行施工。 (6)有效降低外水壓力:裂縫中隻要有水就會增加灌漿難度,應通過打排水孔的方法來降低外水壓力,或采用封閉
滲水岩體的方法減少裂縫的
滲水量,提高漿材的粘接強度和灌漿效果。 (7)灌漿施工中有效的排水排氣:裂(lie)縫(feng)灌(guan)漿(jiang)時(shi)應(ying)通(tong)過(guo)有(you)效(xiao)措(cuo)施(shi)把(ba)孔(kong)中(zhong)及(ji)縫(feng)麵(mian)的(de)水(shui)氣(qi)排(pai)出(chu),來(lai)提(ti)高(gao)可(ke)灌(guan)性(xing)。采(cai)用(yong)在(zai)孔(kong)中(zhong)埋(mai)雙(shuang)管(guan)或(huo)在(zai)裂(lie)縫(feng)的(de)縫(feng)口(kou)處(chu)埋(mai)排(pai)氣(qi)嘴(zui)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)有(you)效(xiao)的(de)排(pai)除(chu)裂(lie)縫(feng)中(zhong)的(de)水(shui)和(he)氣(qi)。