钢筋混凝土箱涵伸缩缝渗漏治理技术探讨.pdf

2 0 1 1 N o 1 海河水利 3 5 钢筋混凝土箱涵伸缩缝渗漏治理技术探讨 刘伟 旺 ( 天津市引滦 工程潮 白河管理处， 天津3 0 1 8 0 0 ) 摘 要： 分析 了钢筋混凝土箱涵伸缩缝形成渗漏的主要原因， 阐述了采取化学灌浆方法对伸缩缝渗漏通道进行封堵 的治理技 术及 注意事项。列举 了两个工程实例 ， 将 不同的治理方法从施工难易程度 、 工程造价 、 治理 效果等方 面进行 了对比分析 ， 并提 出了加强饮用水输 水箱涵检测评 估的重要性 。 关键 词： 钢筋混泥土； 箱涵； 伸缩缝 ； 渗漏治理 ； 技 术应 用 中图分类号 ： T V 2 2 3 4 文献标识码 ： B 文章编号 ：1 0 0 4 7 3 2 8 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 3 5 0 3 1 箱涵伸缩缝形成渗漏的主要原因 为适应地基不均匀沉降和温度变化 的影响 ， 钢 筋 混凝 土箱 涵 一般 每 隔 1 O 1 5 1T I 设 置 一 道 伸缩 缝 。 伸缩缝 由止水带 、填缝材料和嵌缝密封材料三部分 组 成 。 在钢筋 混凝 土箱 涵浇筑 施工 过程 中 。 止 水带 安 装 质量 的好坏 直接影 响着 止水 带 的止 水 效果 。如 果 止水 带不 能很 好地 与混凝 土 紧密结合 ，箱 涵 周边 外 水 则会 沿止 水 带 与混 凝 土 之 间的 空 隙进 入箱 涵 ， 这 些空隙就会形成渗水或漏水通道 。 另外 ， 使用年限较 长 的钢筋混 凝 土箱涵 ， 由于受地 基不 均匀 沉降 、 温 度 变化 以及 止水带 正常 老化 等 因素影 响 ，造 成止 水 带 撕拉 断裂 ， 止水 失效 ， 形成渗 漏通 道 。如果 输水 箱 涵 为饮用 水输 水箱 涵 ， 周 边外水 为工 业或 生 活污水 ， 那 么饮用水水质安全就不能得到根本保障，甚至会直 接威 胁到人 民群众 的生命安 全 ，给 国家 和人 民群众 的生命财产带来巨大损失。 2 箱涵伸缩缝渗漏治理措施 钢筋混 凝土箱 涵伸 缩缝形 成 渗漏后 ，一般采 用 化 学灌浆 方法 对渗 漏通 道进行 封堵 。灌 浆材 料采 用 弹性灌浆 材料 ， 如水 溶性 聚氨 酯 、 改 性环 氧 型灌浆 材 料等。 这些材料灌入渗漏处后 ， 既能起到防渗堵漏的 作 用又能起 到 补强加 固的作 用 。根据 以往 工 程经 验 并经过经济和技术 比较 ，选用水溶性聚氨酯作为灌 浆材料较为适宜。下面就工程实例介绍两种伸缩缝 渗漏治理方法。 2 1 箱涵伸缩缝渗漏治理方法( 一 ) 天津市引滦工程潮白新河倒虹吸为引滦输水明 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 2 0 作者简介 ： 刘伟旺( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从事水利工 程管理 工作。 渠 穿越潮 白新 河输 水建 筑物 。为钢 筋混 凝 土箱 涵结 构 。 3孑 L ，单子 L 孑 L 径为 2 5 mx 2 5 m。该工 程 于 1 9 8 3 年 9月建 成 通水 ， 2 0 0 2年经 天 津 市水 利科 学研 究 所 检测 ， 箱涵伸缩缝存在渗漏 问题。2 0 0 2年 1 0月 ， 对 该倒虹吸伸缩缝渗漏进行 了治理 ， 如图 l 所示。 2 1 1 剔槽及清基 在箱涵伸缩缝处搭设活动脚手架 ， 提前用“ 水不 漏” ( 快速堵漏剂 ) 将漏水较大的部分预先封堵 ， 用风 镐配 合 电锤沿 伸缩 缝 剔 出宽 1 0 c m、 深 7 c m 的 V形 槽 ， 并露 出新鲜 混凝 土面 ， 将伸 缩缝 内沥 青 木板 和其 他杂 物清 理 干净 ， 清 除深 度 为 2 c m。再用 钢 丝刷 刷 去表 面浮渣 并用 高压 水枪 冲洗 干净 ，保 持基 面充 分 湿 润 但不 得有 积水 。 2 1 2 制作灌浆通道 将一根长 1 2 m、直径 2 c m的塑料软管放人剔 好 的槽 内， 对准原沥青木板处用“ 水不漏” 由低向高 顺 延 将塑 料 软管封 于 里面 每 4 5 mi n将 塑 料软 管 抽 出 2 O 3 0 e m， 每 2 m埋 设 一 个 灌 浆 嘴 ， 可根 据 现 场的实际情况增加灌浆嘴的数量 。以达到灌浆最佳 效 果 。 如此 循环 ， 做成 直径 2 e m 的通 道 。 考虑 到伸缩 缝渗漏量较大，在制作灌浆通道的过程中必须注意 随 时清 除通 道 内污物 。 保证 “ 水不 漏 ” 与混 凝 土 基 面 充分结合 。 另外 。 在制作灌浆通道过程中还须预留排 水孔 ， 以保证制作过程顺利进行。 2 1 3 灌浆 灌浆采用灌浆泵进行灌浆灌浆前首先进行注 水试 验 ， 检 查灌 浆泵 及灌 浆通 道 的密封情 况 ， 在各 部 位完 全没 有渗水 后 测定单 位 时间耗 水量 ，以确定 灌 浆压力和灌浆量。 选用水溶性聚氨酯作为灌浆材料 ， 该材料为淡棕色透明液体 。 浆液遇水后 自行分散 、 乳 3 6 刘伟旺 ： 钢筋混凝土箱涵伸缩缝渗漏治理技术探讨 2 0 l 1 年 2月 化 ， 立 即发 生化学 反应 发泡 ， 形 成不 透水 的弹性 胶状 固结体 ， 能达 到 良好 的止 水效果 。 反应后 形成 的弹性 胶状固结体具有 良好 的延伸性 、 弹性及抗渗性、 耐低 温性 ，在水中永久保持原形。灌浆压力控制在 0 _ 3 0 8 MP a ， 灌浆时将灌浆泵灌满浆液 ， 用连接软管将 灌浆泵与灌浆通道的灌浆嘴连接，灌浆泵打压将浆 液注入灌浆通道 ， 直到相邻灌浆嘴出浆 ， 将出浆孔封 闭。 如果单位时间内进浆量较大应停止注浆 。 待灌浆 通道内浆液初凝一段时间再继续进行。当进浆量小 于 0 1 L m i n 、 灌浆压力稳定后 再注浆 3 0 ra i n即可 结束。 箱涵 伸缩缝 灌浆 要遵循 先 下后上 、先底 部后 两 侧 、 最后顶部的原则 ， 以保证浆液充满整个伸缩缝 堵住渗漏通道 ， 达到堵漏防渗的目的。 2 1 4 聚合物砂浆抹面 灌浆 完 成后 ， 在 “ 水 不漏 ” 表 面 及新 鲜 混凝 土 基 面两侧涂刷界面剂 ， 待界面剂表面刚刚不黏手时 ， 在 表面整体抹聚合物砂浆。 为减少裂缝产生 ， 抹聚合物 砂浆 时不 能反 复 ， 要按 一个方 向压 抹 。 聚合 物砂浆 抹 面的平整度控制在 5 mm。 如抹面厚度较大时， 应分 层压抹 ， 以减少砂浆干缩 ， 从而减少裂缝。 聚合物砂浆要随拌随用 ， 抹面速度要快 。 一次拌 合量不宜过大。在直面或仰面施工时， 分层压抹时间 一 般要 在砂 浆初 干时方 可进 行下层砂 浆施 工 分层 间隔时间一般为 2 2 0 h 。砂浆抹面收光后， 养护时间 不少于 1 4 d ， 防止砂浆因水分蒸发过快产生裂缝。 卜业皿一l 图 1 潮白新河倒虹吸伸缩缝渗漏治理 由于水溶性聚氨酯遇水后发生反应 。膨胀率较 大 ， 经过一段时间( 几年或若干年后) ， 伸缩缝处聚合 物 砂浆 抹 面有 拱起 现 象 ， 拱起 高 度为 3 c m左 右 。如 果沿伸缩缝通长拱起，将使输水箱涵 的过水断面缩 小 ， 减小 过流 能力 。 2 2 箱涵伸缩缝渗漏治理方法( 二 ) 窝头河倒虹吸为穿越 引滦输水 明渠 过水建筑 物 ， 为钢 筋 混凝 土箱 涵结 构 ， 2孔 ， 单q r L ： L 径 为 2 mx 2 m。 窝头 河倒虹 吸 的主要任 务是排 泄天 津市宝坻 区 城 区生活污水和雨季沥水。该工程修建于 1 9 8 2年 2 0 0 9年经 天津 市水 利科 学研 究 院检 测 箱涵 伸缩 缝 存在渗漏 问题。2 0 0 9年 1 1月， 对该倒虹吸伸缩缝渗 漏 进行 了治理 ， 如 图 2所示 。 2 2 1 布设灌浆孔 在距箱涵伸缩缝 中心两侧 1 5 c m处交叉布置灌 浆孔 ， 孔距为 4 0 c m， 根据箱涵边墙厚度或顶板与底 板厚度计算出止水带的位置 ( 止水带一般布置在墙 或 板 的正 中) 。用 电钻在 已标记好 的孔 位上 打斜孔 ， 斜孔孔径为 1 4 m m，斜孔末端位置打人到止水带背 后 5 c m处的沥青木板内并穿透。 钢筋混凝土箱涵伸 缩 缝两 侧 的受 力筋 与 分 布 筋 间距 一 般 为 2 0 c m 布 孔时首先要通过分析或查阅原施工 图推算出钢筋的 大致 位置 ， 要特别 注意 避开 钢筋布 孔 ， 以免 电钻钻头 触碰钢筋 ， 斜孑 L 的角度可根据 已知数据计算得出。 沥青木板 雾 卜_ _ J 龃 ( b) 图 2 窝头河倒虹 吸边墙灌浆孔布置 2 2 2 埋嘴灌浆 灌浆嘴选用钢制带逆止阀式灌浆嘴 将灌浆嘴 插入已钻好的灌浆孔内并用快干水泥封闭灌浆嘴 与灌浆孔的空隙。 选用水溶性聚氨酯作为灌浆材料， 海河水利 3 7 根 据 渗 漏 部 位 的具 体 情 况 通 过 注水 试 验 确 定灌 浆 量 。 用 灌浆泵 将浆 液灌人 伸缩 缝 内 ， 灌浆 压力 控制 在 0 3 加 8 MP a ， 其他技术参数及控制方法同伸缩缝渗 漏 治理方 法 ( 一 ) 。 该方 法 由于把浆 液灌 入到 了止水 带背 后 ，浆 液 受 到止水 带 的阻挡 ，且 水 溶性 聚氨 酯与水 的 亲和力 比其 他化 学浆液 高 在流 动水 中不易 被流 动水 冲散 带 走 反 而随着水 的流动扩 大 固结 体 的 固结 面积 。 因 此 无需将 伸缩缝 预先 进行 封堵 ， 灌浆 时 只要控 制好 灌浆压力 一般没有浆液渗出现象 ， 只有个别伸缩缝 有少 量浆 液 从伸 缩 缝渗 出 ， 因而 省 去 了方 法 ( 一 ) 中 剔槽 、 制作灌浆通道的工序。 总之 ， 无论使用上述何种方法 ， 均可有效地封堵 伸缩缝 处 的渗漏 通道 ， 保 证输 水箱 涵 的使 用 功能 。 工 程 实践 证 明 ， 方法 ( 二 ) 比方 法 ( 一 ) 耗用 的灌 浆材 料 略高， 施工难易程度相近 ， 但方法( 二) 不存在过水断 面减小而影响输水箱涵过流能力的缺陷。 因此 ， 箱涵 伸缩缝渗漏的治理采用方法( 二) 较为适宜。 3结语 由 于钢 筋 混凝 土 箱 涵伸 缩缝 受 各 种 因素 影 响 ， 当运行使用时间达到一定年限后 ， 大多数箱涵 伸 缩缝 都 会 有 不 同程 度 的渗 漏 。 因此 ， 建 议 根 据 输 水 箱 涵 的输 水 用 途 和箱 涵 周 边 的 外 水 环 境 对 输 水 箱 涵 尤 其 对 饮 用 水 输 水 箱 涵 定 期 进 行 检 测 评 估 ， 并 加 密 输 水 箱 涵 下 游 的水 样 采 集 ，及 时 进 行水 质 化验。 一经确认箱涵伸缩 缝形成渗漏 、 构成对水质 的威胁 ， 应立 即采取有效措施进行封堵 ， 以确保 水 质安 全 环 球水 信息 中 匡l 首 创 病 险 堤 坝 微 电 1J 修 复 技 曩 蔓 参 一 项由中国自主研发 的病险堤坝“ 微创修复” 技 术 日前通过专家评审和推广论证，这将破解 中国在 小型堤坝除险加固中面临的“ 瓶颈” 。现行技术手段 在施工过程中对堤坝“ 开膛破肚” 、 扰动或破坏过多 的难题将获得解决。 在近 日于郑州举行的河南省重大公益科研项 目 验收暨成果推广论证会上 ，郑州大学王复明教授主 持完成的一项名为 “ 堤坝除险加 固高聚物注浆成套 技术及装备” 的科技成果， 获得 了与会专家的一致肯 定。 这项病险堤坝“ 微创修复” 技术在 国内外属首创， 具有对坝体扰动小、 快速、 经济、 耐久、 施工方便和环 保等特 点，将有效破解 中国在中小型水库除险加 固 上面临的难题。 中国是世界上水库大坝最多的国家，也是病 险 水库最多的国家。 现行技术手段 由于施工时需“ 开膛 破肚” 、 对堤坝扰动或破坏较大， 并且工期较长 、 造价 较高， 有些大型设备 由于进场 困难 ， 不适用于 中小型 堤坝的除险加 固。 这项“ 微创修复” 技术在高聚物材料扩散机理、 钻孔成孔方式及精细化注浆装备等方面取得重大创 新， 不仅对坝体扰动小， 施工设备轻便 ， 而且 同其他 堤坝防渗墙构筑技术相比，可节省造价 5 0 以上 ， 非常适用 中于小型堤坝的防渗加 固和抢险抢修。 据统计 ， 截 至 2 0 0 9年 ， 中国 已建成各 类水 库 8 7 1 5 1座 ，其 中大型水库 5 4 4座 、中型水库 3 2 5 9 座、 小型水库 8 3 3 4 8座。 但是 由于中国水库大多建于 上世纪 5 o _ 0年代 ， 老化失修严重 ， 病 险水库率达 4 0 以上， 安全隐患十分突出， 亟须进行除险加 固。 近年来 ， 中央和地方不断加大投入， 开展病险水 库除险加固工作。 截至 目前， 已累计实施 了9 0 0 0多 座病险水库的除险加固，大中型水库的安全状况明 显好转。但小型病险水库数量多， 除险加固率低 ， 严 重影响了水库安全运行和效益发挥。 针对这些 问题 ， 2 0 0 7年 ，河南省设立重大公益 科研专项“ 水库大坝、 桥梁等大型建筑物安全保障关 键技术研 究与应用” ， 郑州大学中标 ， 其研发 的“ 堤坝 除险加 固高聚物注浆成套技术及装备” 已在土质堤 坝防渗除险加 固工程和宜万铁路野三关隧道堵漏除 险中成功应用 ， 取得 了良好实施效果。 在 日前举行的推广论证会上， 与会的潘家铮、 郑 守仁 、 王梦恕等院士认为， 该技术是具有 中国特色 的 自主研发成果 ， 符合 当前 中小型水库除险加 固、 中小 河流治理等重大民生工程的迫切需要，具备 了推广 应用条件。 ( 摘 自 2 0 1 0年 1 2月 2 1日新 华 网)