灌浆平洞衬砌混凝土渗漏水处理技术.pdf

水利与特殊构筑物防水 霪 浆 平 洞衬砌 涅凝 土 渗 漏水 处 理 技术 石艳军， 李 林 ( 葛洲坝集团基础工程有限公司， 湖北 宜昌 4 4 3 0 0 0 ) 摘要： 介绍了采用“ 内注外补” 的方法治理某大型水利枢纽工程灌浆平洞衬砌混凝土渗漏水的施工技术， 阐述了其裂缝 内部采用水溶性聚氨酯材料灌注处理、 表面采用可满足潮湿面施工的环氧砂浆或预缩水泥砂浆进行封闭的工艺。 关键词： 水利工程； 灌浆平洞； 渗漏治理； 水溶性聚氨酯灌浆材料； 环氧砂浆； 预缩水泥砂浆 文章编号 ： 1 0 0 7 4 9 7 X( 2 0 1 3 ) 一 0 2 0 0 3 4 0 3 中图分类号 ： T U 7 6 1 1 + 1 文献标识码 ： B Li n e r Co n c r e t e Le a k a g e Tr e a t me n t o f a Gr o u t i n g Ad i t S h i Y a n j u n ， L i L i n ( C h i n a G e z h o u b a G r o u p F o u n d a t i o n E n g i n e e r i n g C o ， L t d ， Y i c h a n g ， H u b e i 4 4 3 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e a r t i cl e i nt r o d uc e s c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y o f l i n e r c o n c r e t e l e a k a g e t r e a t me n t o f a g r o ut i n g a d i t o f a l a r g e h y d r o - j u n c t i o n p r o j e c t u s i n g a m e t h o d c a l l e d “ o u t s i d e g r o u t i n g a n d i n s i d e r e p a i r i n g ” I t o u t l i n e s g r o u t i n g t r e a t m e n t w i t h wa t e r s ol u bl e p o l yu r e t ha n e i ns i d e t he c r e a k a nd us i ng e po x y mo r t a r o r p r e -s hr i nk i ng c e me n t mo t o r whi c h c a n b e a p pl i e d o n we t s u b s t r a t e f o r s e a l i n g t he s u r f ac e Ke y w o r d s ：w a t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t ； g r o u t i n g a d i t ； l e a k a g e t r e a t m e n t ； w a t e r - s o l u b l e p o l y u r e t h a n e ； e p o x y mo t o r ； p r e s h r i n ki n g c e men t n l o t o r 衬砌混凝土裂缝是灌浆平洞衬砌施工中常见的 质量通病 ，混凝土结构 的破坏都是从裂缝扩展开始 的。混凝土出现裂缝可能是 由配合 比不 良、 抗渗处理 措施不当、 振捣不充分 、 与基岩段胶结性差等 内在质 鼍 问题引起的 ， 也有可能是因施工期间混凝土水化热 以及环境温度等因素引起的内部应力而造成的。 水利枢纽开始蓄水后 ， 存在混凝土裂缝的灌浆平 洞极易出现缝面渗水 、 点渗 、 集中渗漏 、 衬砌薄弱面面 渗等现象 ，而且 出现渗水 的部位多有乳 白色 C a C O 结 晶生成 ， 这些结 晶是 由混凝土中的 C a ( O H) ： 与空 气中 C O 反应而成 C a ( O H) + C O = C a C O 。 + H 0 。 长期 收稿 日期 ： 2 0 l 2 一 l 1 0 2 作者简介： 石艳军， 男， 1 9 8 2年生， 工程师， 主要从事化学灌浆 技 术的施工与管理工作。 联 系地址 ： 4 4 3 0 0 0湖北省宜 昌市西坝 桥 头路 1 0 #、 析出 C a ( O H) ， 将逐渐加剧混凝土中性化 ， 导致混凝 土产生钢筋锈蚀等病害， 影响灌浆平洞结构安全。因 此 ， 在大坝蓄水之前对灌浆平洞裂缝 、 渗漏点进行修 补处理 ， 是十分必要的。 1 工程概况 某水利枢纽为一等大( 1 ) 型水利水 电枢纽( 主要 建筑物级别为 I 级 ， 次要建筑物级别为 级 ) 。 枢纽主 体建筑物有 ： 混凝土面板堆石坝 、 左岸溢洪道 、 右岸地 下式电站厂房、 放空洞和渗控帷幕等。大坝正常蓄水 位为 4 0 0 m高程 ， 最高蓄水位为 4 0 5 m高程 ， 相应库 容为4 3 1 2 亿 m ， 装机容量为 1 6 0 0 M W。 本工程渗控帷幕绝大部分在灌浆平洞 中钻灌施 工。灌浆平洞所在高程分别为 4 0 0 m、 3 5 0 IT I 、 3 0 0 H I 、 2 4 0 m、 2 0 0 m。灌浆平洞和支洞的断面型式为城 门洞 形 ， 通风竖井断面型式为圆形。工程即将蓄水前检查 发现， 平洞衬砌混凝土多处出现渗漏水现象 ， 其渗漏 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 水利与特殊构筑物防水 按部位和裂缝结构可分为点渗、 缝渗( 施工缝渗漏和 裂缝渗漏)及面渗三大类，致使廊道内出现渗流、 积 水 ，给工程的运行和管理带来 了一定的影响。因此 ， 有必要对廊道内渗漏水问题进行处理。 2 裂缝及渗漏处理方案的选择 本工程最高蓄水位为 4 0 5 II 1 高程 ， 2 0 0 m高程灌 浆廊道底部高程为 2 0 0 m，最大水头差为 2 0 5 m， 即 最大水头压力约为 2 0 5 MP a 。因此， 裂缝或渗漏修补 时，其粘结强度达到 2 0 5 M P a 以上即有可能抵抗水 头压力引起的修补层脱落 。 针对本工程的特点 ， 裂缝拟采用内注外补的方法 进行处理 ，即对裂缝 内部灌注水溶性聚氨酯材料 ， 表 面采用能在潮湿面施工的预缩水泥浆或环氧砂浆进 行封闭。 水性环氧砂浆与混凝土基面的粘结强度可达到 5 M P a 以上 ， 其弹性模量比混凝土低 ， 可在一定程度 上满足混凝土裂缝开展宽度变化 的需要 。水性环氧 砂浆同裂缝内部灌注的水溶性聚氨酯浆材共同作用， 起到双重 防渗的效果。 3 渗漏治理工艺 3 1 集中渗水点处渗水治理 集中渗水点采用灌浆堵漏处理，封堵渗水通道； 选择具有止水功能的 L W H W水溶性聚氨酯作为裂 缝灌浆材料， 并选择预缩水泥浆或环氧砂浆作为表面 封闭材料 。 集中渗水点处施工工艺如下： 1 )用凿子清理渗水处表面的钙质，了解渗水情 况 ； 2 ) 用凿子凿开深 1 0 C l B 左右 、 直径 2 0 c m左右 的混凝土 凹面 ， 并用清水洗干净 ， 然后用速凝 水泥浆 液封闭 ； 3 ) 在槽底用冲击钻钻孔 ， 孔距、 孔深视现场具体 情况布置 ， 孔径 1 5 2 0 mm； 4 )待封缝材料有一定强度后灌注 L W H W 水溶 性聚氨酯材料 ， 灌浆压力为 0 2 0 5 MP a ， 并根据灌浆 量大小适当调整灌浆压力， 灌浆达到设计压力且持续 1 0 m i n 不进浆， 便可结束灌浆； 5 ) 待浆液固化后， 凿除灌浆管与部分封闭材料， 誓 并用预缩水泥浆或环氧浆进行表面找平修复。 3 2 施工缝、 裂缝缝面渗水治理 施工缝 、 裂缝缝面施工工艺如下 ： 1 ) 凿槽 。骑缝人工钻凿深 5 - 6 c m、 宽 5 6 a m的 梯形或 V形浅槽。 2 ) 钻孔。在槽底用手持 风钻骑缝钻孔 ， 孔径 4 0 m m， 孔深 2 0 c m， 孔距 5 0 a m左右 ， 保证钻孔与缝面 相通 。 3 ) 清洗。 进行孔内和缝面冲洗， 清除表面松动物， 并用风、 水清洗干净 ， 修补面不得残 留污物 ( 或油污 ) 和灰尘 ； 钻孔经监理工程师验收合格后 ， 利用 3 m 空 压机， 将风( 水) 管插入孔底用风、 水轮换冲洗， 等回清 水后即可结束； 水压 0 1 5 M P a ， 风压 0 2 M P a 。 4 ) 埋管。每孔分上下两层埋设两根灌浆管( 一进 一 回) ， 上层 管管径 1 6 mm， 埋入孔 内 2 0 c m， 为主灌 浆管； 下层管管径 8 1 0 m m， 埋人孔内5 1 0 c m， 主要 起排水、 排稀浆和回浆管的作用。埋管后用速凝水泥 浆材嵌缝， 要求填封密实， 无渗水。 5 )压水通风吹干。在嵌缝水泥浆材具有足够的 强度后进行压水试验 ， 压水试验采用单点法 ， 压水压 力为 0 2 M P a ， 压水时间 2 0 ra i n ， 取最终值计算透水 率 ； 压水后 ， 以 0 0 5 0 1 0 MP a风压将孔( 槽 ) 吹干。 6 ) 压水检查。施工缝 、 裂缝缝口材料达到一定强 度后进行压水试验 ， 一般情况下 3 0 mi n 后 即可开始 。 采用单孔压水， 逐孑 L 检查 ， 孔口水压 0 1 5 M P a ， 详细 记录各孔的漏水率、 外漏情况， 发现外漏， 作好标记， 逐一修补 ； 然后再进行压水实验 ， 直至裂缝处表面干 燥 ， 不再有渗漏 、 湿润情况。 7 ) 丙酮清洗。 用 0 1 5 M P a 压力风接人灌浆孔 ， 尽 量吹出缝面中的水分 ， 然后用丙酮接人并注满灌浆管 路及缝面 ， 再接入 0 2 MP a的压力风 ， 最大限度地扫 除管路及缝面的水分。 8 ) 灌浆。用 B W一 1 6 0 型灌浆泵灌注化学浆液， 灌 浆次序按照自下而上、 从一端向另一端的顺序逐孔依 次灌注。从起始孔灌注浆液， 其余孔全部敞开， 待相 邻孔冒出原浆后进行并联灌浆。 9 ) 灌浆压力： 开灌后进浆压力 0 0 5 M P a ， 逐步升 至 0 3 0 M P a ； 当吸浆率 5 m L m i n 时 ， 灌浆压力提升 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 水利与特殊构筑物防水 到 0 5 0 MP a 。 l 0 ) 灌浆结束标准 ： 单孔吸浆率趋于零 ， 再继续灌 注 1 0 rai n 且压力不下降， 结束灌浆 ， 扎管封闭。 1 1 ) 灌浆结束 ， 待浆液完全固化后 ， 铲除注浆嘴 ， 然后沿槽底均匀刮涂一层封缝胶 ， 并用预缩水泥浆或 环氧浆填平。 3 3 混凝土慢渗处渗漏治理 混凝土慢渗处施工要点如下 ： 1 ) 对渗水面进行冲洗 ， 清除表面松动物 ， 并用风 、 水清洗干净 ， 修补面不得残 留污物( 或油污 ) 和灰尘 ； 经监理工程师验收合格后 ，利用 3 I l l 空压机将风 ( 水 ) 管对准面渗处进行压力冲洗 ， 水压为 0 1 5 MP a ， 风压为 0 2 MP a 。 2 )施工前 ，用水将已经清理干净的表面彻底湿 润 ， 用较硬 的鬃刷或抹刀涂抹止水剂 ， 涂抹厚度一般 不小于 2 m I I 1 ， 分两次涂抹( 一般 由上至下进行 ) 。 4 灌浆材料介绍 4 1 I , W H W 型水溶性聚氨酯化学灌浆材料 1 ) L W水溶性聚氨酯浆材 L W 水溶性聚氨酯浆材是一种亲水性材料 ， 遇水 后可 以分散 、 乳化进而固化 ， 固结体遇水后体积发生 膨胀 ， 具有弹性止水和膨胀止水 的双重功能 ， 可用于 潮湿面甚至带水条件下的防渗堵漏处理。 2 ) H W 水溶性聚氨酯浆材 HW 水溶性 聚氨酯浆材是一种快速高效 的防渗 堵漏补强加固化学灌浆材料 ，其具有如下特点 ： 1 ) 具 有 良好的亲水性能 ， 水既是稀释剂 ， 又是固化剂 ， 浆液 遇水后先分散乳化 ， 进而凝胶固结； 2 ) 黏度低 、 可灌性 好 ， 能在潮湿或涌水情况下施工 ， 对水质 的适应性较 强 ， 在海水和 p H值为 3 1 3的水中均能固化 ； 3 ) 固化 体属实际无毒性 ； 4 ) 施工工艺简便 ， 浆液无需繁杂配 制 ； 5 ) 有较高的力学性能 ， 适用于混凝土与基础的补 强加固处理； 6 ) 可与L w水溶性聚氨酯化学灌浆材料 按任意比例混合使用， 以配制不同强度和不同水膨胀 倍数的材料 。 4 2 环氧砂浆 本工程所用环氧砂浆的配比， 见表 1 。 表 1 环氧砂浆配比表( 质量 比 ) 主剂 稀 释剂 增韧剂 固化剂 填料 5 0 1 环 氧丙 6 5 0聚酰 8 1 0固 环氧树脂 石英砂 石英粉 烷丁基 醚 胺数值 化剂 l 0 O 2 0 4 0 3 5 6 0 0 2 0 0 注 ： 1 )石英粉要求在 1 0 5下烘干 ，并经 4 9 0 0月 e ra 的筛子过 筛 ， 筛余量 1 5 ； 2 ) 石英砂为福建平潭标准砂。 4 3 预缩水泥砂浆 预缩水泥砂浆 的相关技术指标为 ： 1 ) 水泥品种为 4 2 5级硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐水泥 ， 砂子细度 模数为 1 8 2 0 ； 2 ) 水灰 比为( 0 3 0 0 3 5 ) ： 1 ， 灰砂 比为 l ： 2。 5 施工效果 施工结束 1 4 d后 ， 根据灌浆情况 ， 每条裂缝布置 1 个检查孔 ， 孔径为 3 8 h i m、 孔深大于缝深 1 0 C l n ， 检 查孔采用单点法压水试验 ， 压力为 0 5 MP a ， 缝 面透 水率 0 3 L u即认为合格 。 本工程布置了 1 8 个检查孔 ， 检查结果显示 ， 缝面 透水率均小于 0 3 L u ， 可见灌浆效果 良好。 经现场检查 ， 缝面渗水 、 集 中渗水现象已完全止 住 ， 灌浆平洞不再存在渗水 、 渗漏现象 ， 确保了大坝的 正常蓄水运行。 6 结语 灌浆平洞 、 导流 同、 隧道等工程的衬砌混凝土厚 度一般为 4 0 5 0 c m， 受施工作业面及施工条件限制 ， 混凝土存在裂缝和薄弱面是衬砌施工中的质量通病。 混凝土裂缝处理难度较大 ， 对有渗水的裂缝进行 处理难度更大 ， 采取化学灌浆是处理此类裂缝最有效 的措施。本工程采用的“ 内注外补” 的处理方法 ， 使得 衬砌混凝土缝面 、薄弱点 的渗水现象得到了有效控 制 ， 对类似工程具有很好的借鉴意义。 参考文献 ： 【 1 1 冯英 浅谈水工地下隧洞衬砌混凝土渗水裂缝N J I 商品 与质量 ， 2 0 0 9 ( S 7 ) ： 1 0 1 3 【 2 张勇 隧道初期支护渗水衬砌防排水处理 科技创新导 报 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 7 5 7 6 3 】 吴荣锋 ， 李淑琴 隧道衬砌混凝土裂缝控制技术【 J J 铁道标 准设 计 ， 2 0 0 7 ( S 2) ： 1 0 5 1 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m