南水北调东线万年闸泵站引水系统混凝土裂缝处理.pdf

广西水利水 电 G X WA T E R R I S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 1 ) 施工技术 南水北调东线万年闸泵站引水系统混凝土裂缝处理 李慧鹏 ， 类维蒙 ， 王 坚 ( 1 中国水利水电第四工程局有限公司第六分局， 青海西宁8 1 0 0 0 7 ； 2 山东省济宁市水利局， 山东济宁2 7 2 0 0 0 ) 【 摘要】 南水北调万年闸泵站引水系统建筑物混凝土施工中， 部分引水涵洞薄壁墩墙出现了少量的深层或贯穿裂 缝， 会影响引水系统今后的安全运行。为此 ， 处理中采用了表面封闭、 填充封闭及补强化学灌浆的方法进行处理。 经检测， 处理质量满足设计要求。 【 关键字】 泵站； 引水系统； 薄壁墩墙； 裂缝 ； 化学灌浆 【 中图分类号】 T V 5 4 4 ； T V 6 9 8 2 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 4 1 0 3 1概 况 万年闸泵站枢纽位于 山东省微 山县韩庄 运河 中段 ， 是 南水 北调东 线工 程 的第 8级抽水 梯级 泵 站 。该泵站枢纽西距韩庄泵站枢纽 1 6 k m， 东距 台 儿庄泵站枢纽 1 4 k m， 设计输水规模 1 2 5 m s 。引 水 系统主要包括引水渠 、 引水建筑物及公路桥 3 部 分 。主要由接运河取水 口、 引水渠 、 引水 闸、 引水箱 涵 、 交通桥及排 涝设施组 成 ， 引水建筑物 总长 1 2 0 i n ， 主要 为引水 闸、 引水涵洞及消能防冲段组成 ， 闸 涵均为5 孔 ， 孑 L 口尺寸5 5 m 9 0 6 m 。引水系统建 筑物混凝土施工中， 部分引水涵洞薄壁墩墙出现了 少量 的深层或贯穿裂缝 ， 会影响引水 系统今后的安 全运行 ， 必须进行处理 。 2 裂缝情况及成 因分析 施工后经检查， 引水系统混凝土裂缝主要集中 在 穿堤引水 涵洞中墩及出 口段 涵洞边墩上。裂缝 均为竖向分布 ， 缝长0 3 5 5 m， 缝宽 0 1 0 2 m m。 混凝 土采 用普通硅酸盐水泥拌制 ， 泵送 人仓 。 胶凝材料用量为 3 5 0 k g m。 (I 级粉煤灰 5 3 k g ) 。 由 于水 泥用量较大 ， 细度较小 ， 混凝土在浇筑完 成后 第 2 5 天水化热较大 ， 实测混凝土内部最高温度达 6 9 5 8 。 c ， 从混凝土浇筑完成到水化热达到峰值仅有 2 天时间， 使得混凝土内外温差导致 昆 凝土表面产 生 的拉应力超过 了混凝土抗拉强度 ， 从而产生温度 裂缝。 3 裂缝处理措施 3 1 裂缝观测 裂缝发现后 ， 对裂缝采取 了3 个月的持续观测 ， 包括缝长及缝宽 ， 以进一步判断裂缝是否继续发展 及裂缝是否仅为温度缝 。待确定裂缝无继续发展 、 混凝土体稳定后， 为防止因裂缝进水而引起结构钢 筋锈蚀或导致运行期混凝土表层发生冻涨破坏 ， 确 保建筑物的正常使用及耐久性要求 ， 决定进行裂 缝处理 。 3 2 一期裂缝处理措施 一 期混凝土裂缝修补考虑到裂缝为温度缝且 缝宽不超过0 2 m m， 根据 水工 昆 凝土结构设计规 范 “ 三类环境下钢筋混凝土结构构件最大裂缝宽 度允许 0 2 mm” 的规定 ， 确定一期混凝土裂缝采取 表面封闭的办法进行处理 。 3 2 1 缝宽 0 1 m m以下温度裂缝处理措施 当裂缝表面宽度小于 0 1 m m时 ， 沿裂缝 2 0 a m 范围内用钢丝刷刷毛 ， 并 冲洗干净 ， 涂刷 2 道环氧树 脂进行表面封 闭。 3 2 2 缝宽大于0 1 m m的裂缝处理 当裂缝宽度大于0 1 mm时 ， 首先采用手持式切 割机沿裂缝切出外 口宽 2 3 c m， 深 3 5 c m的“ V” 型 槽 。然后将缝面上的粉尘及 浮渣用高压气泵 进行 清理 ， 并用水 冲洗干净 。最后 ， 采用池州恒生科技 发展有限公司生产 的C S T 抢修剂( 快速致硬性堵塞 剂 ， 性 能见表 1 ) 进行填补 ， 并抹平压实。清水与抢 【 收稿日期】 2 0 1 2 0 1 1 0 【 作者简介】 李慧鹏( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 甘肃庆阳人， 中国水利水电第四工程局有限公司第六分局工程师 ， 学士， 从事水利水电工程施工工作。 41 李慧鹏， 类维蒙 ， 王 坚 ： 南水北调东线万年闸泵站引水系统混凝土裂缝处理 修剂 配比为 0 _ 3 ： 1 。填补材料 的选择是在重点考虑 材料的弹性模量差值 、 抗渗 、 耐 高( 低 ) 温及耐酸碱 性能等指标的前提下综合考虑进行选定。 表 1 C T S抢修 剂材 料主要性 能表 3 3 二期裂缝处理措施 经 现场观察 ， 处理好 的裂缝整体情 况 良好 ， 填 补面平整干燥 ， 无开裂 、 起鼓 、 翘角等现象 。涵洞外 侧土方回填完成一周后 ， 仅在 3 涵洞边墩上发现部 分裂缝处 理面 出现渗水现象 。渗水情况 随天气状 况时有变化 。经查对 现场记 录 ， 渗水的 3 条裂缝缝 宽均为 0 2 m m， 缝长 3 5 5 5 m。因此 ， 为确保 工程 质量 ， 决定对存在渗水情况的裂缝采用化学灌浆的 方法进行补强二次处理。 3 3 1 灌浆材料 的选定 由于裂缝为渗水裂缝 ， 因此灌浆应先 以止水为 主。使用遇水性能良好的水硬性材料方能达到满 意 的处理效果 。经多方对 比， 确定选用南科 院产业 园生 产 的 H W 和 L W 水溶 性 聚氨酯作 为灌浆材 料 ( 性能见表 2 ) 。H K E Q无溶 剂环氧胶泥做缝 面处 理材料 。 L W水溶性聚氨酯对于各类工程 中出现 的大量 涌水 、 漏水等具有独特的止水效果。H W水溶性聚 氨酯是 快速高效 的防渗堵漏 补强加 固化学灌浆材 料 。两种材料均为水硬性材料 ， 具有 良好 的亲水性 能 ， 浆液遇 水后先分散乳化 ， 进而凝胶 固结 。材料 粘度低 、 可灌性好 ， 可在潮 湿或者涌水 情况下进行 灌浆 、 且对水质适应性强 ， 在 P H3 1 3的水中均能 固 化。特别是固结体经试验检测属实际无毒类材料， 符合引水工程环境及水质标准要求。 表 2 L W 、 H W 水溶性聚氨酯灌 浆材料 浆液性 能指标表 项 目 浆 液性能 浆 液密度， ( g c m ) 初 始黏度 ( MP a s ) 表 面张力 ( mN m) 可操作时间 1 05 0 0 5 2 O 3 5 8 h 的黏度在6 0 M P a s 以下 4 2 3 3 2 灌浆准备 ( 1 )施工工艺流程 ： 局部切缝一裂缝描述记 录 表面清理一布( 钻) 孔一安装灌浆管一封缝 压 水检查 灌浆一管后处理一质量检查及验收一注 浆嘴清除、 打磨平整一环氧胶泥涂刮； ( 2 ) 裂缝描述记 录： 根据现场实际情况 ， 结合一 期记录 ， 用记号笔沿裂缝缝面画 出裂缝 的位 置 、 走 向， 对裂缝的缝宽 、 缝长及部位进行描述 ， 绘制裂缝 记录图； ( 3 ) 裂缝清理 ： 采用角磨机磨 去沿裂缝 两边 宽 2 0 c m， 深度 3 mm范围内混凝土表面的沉淀物 、 浮渣 等各 种有 害物质 ， 用 高压水 沿裂缝 开 口向两边 冲 洗 ， 探 明裂缝情 况 ， 以保 证裂缝 缝 口敞开 ， 缝 内清 洁 ， 通畅。 3 3 _ 3 布孔、 钻孔及灌浆嘴埋设 灌浆孔沿 裂缝 两侧 间距 2 0 c m交错布设 ， 单孔 距离 裂缝 1 0 1 5 e m， 斜度 4 5。 钻设 ， 孔径 1 4 mm， 孑 L 深 2 0 3 0 c m。灌浆孔采用手持式 电钻成孔 ， 钻设灌 浆孔必须斜 向穿过裂缝 。钻孔完成后 ， 采用 高压水 冲孔至 出水无浮渣及杂物后 ， 埋设灌浆管 。预埋灌 浆管管径 1 0 m m， 管长 4 0 c m。管路 埋设 完毕 ， 采用 环氧胶泥 回填密实。 3 3 4 缝 面封闭及压水检查 灌浆管安装完毕后 ， 对缝 口进行封闭处理 。处 理 时 ， 以裂缝 为 中线 ， 用 双组 分环 氧 胶泥 进行 封 缝 。首先将裂缝两侧 宽度 5 c m， 深 度 5 m m范 围打 磨平整并冲洗干净后 ， 采用环氧胶泥进行缝 口的封 闭处理。 封面处理完毕 3 h 后 ， 采用 1 2 MP a 的水压进行 检 查 。以查明各孔 的贯通情况及 裂缝 口是否封 闭 完 全 。压水检查 时 ， 封 闭各孔 ， 先 对 1 号孔进行压 水 ， 如 2 号 孔有水 自由流出时 ， 说 明 l 、 2 号孔贯通 ， 依次类推 。对 于不 串通的孔 ， 应查 明原 因并进行分 析 和处理。通风检查吹尽裂缝 内的尘土后 ， 堵塞 除 进气嘴 以外的其余灌浆埋管 ， 用丙酮进行再通水检 测 ， 如有漏水， 则对漏水部分重新封闭。 3 3 5 裂缝化学灌浆 ( 1 )浆液配制 ： 将 H W 水溶性 聚氨酯 和 L W 水 溶 性聚氨酯 8 ： 2 ( 重量 比 ) 进 行配制 ， 配制时 ， 先将 H W倒人制浆桶 ， 然后将L W缓慢倒入H W中搅拌均 匀后即可灌浆。灌浆过程中遵循“ 少量多配 ， 随灌 随配” 的原则， 避免灌浆时间超出浆液可操作时间 而 产生堵 塞现象 ， 影响灌浆效果 ， 也可避免不必要 广西水利水电 G X WA T E R R I S O U R C E S &H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 1 ) 的浆液浪费 ； ( 2 ) 灌浆压力确定及取样： 根据咨询江苏南京 等地类 似工程灌 浆经验 ， 灌浆压 力选定 为 0 8 M P a 。灌浆前， 当浆液从灌浆管管口流出时， 排掉一 小部分并观察浆液的颜色 ； 当确信浆液 已完全混合 好后 ， 用一小塑料杯接取 3 0 m1 浆液静置 ， 以观察浆 液的固化情况 ； ( 3 ) 灌浆 ： 灌浆顺 序为从下至上 ， 从 一边至另 一 边 ； 原则为 同步多点 ， 逐步推进 ， 以浆赶水 ， 保持 足够的压力和足够的进浆时间 ， 稳压 闭浆时间充分 ( 裂缝越深， 稳压闭浆时间越长) 。灌浆采用手动压 浆 ， 开始注浆时， 首先将灌浆管接 1 号孔 ， 其他孔打 开。当浆液从 1 号孔灌人时， 观察2 号孔流出的液 体 ， 同时观 测进 浆 口的孔 口压力 ， 并保 持压 力稳 定。1 号孔开始注浆时 ， 2 号孔前期流水 ， 逐渐有浆 液伴水流出。当2 号孔流出纯浆液时， 暂时封闭2 号孔 。当 1 号孔注浆时间达到 1 2 mi n 后 ， 4 mi n 计一 次流量 ， 并联2 号孑 L 注浆。当4 号孔流出纯浆液并 满足时间要求时， 停止 1 号孔注浆并完全封闭 1 号 灌浆孔。依次灌浆至最后3 个孔灌浆， 当压力稳定 在0 8 MP a ， 浆量为 0 时 ， 稳压 1 5 m i n 后结束灌浆 ； ( 4 ) 灌浆管的清除： 灌浆结束1 2 h 后， 铲除灌浆 管 ， 并采用 HK E Q无溶 剂环氧胶泥将不平整 的部 位及孔洞封堵平整 。平整度按照设计要求进行处 理， 修补应使修补面与混凝土表面平齐； ( 5 ) 质量检查： 灌浆完成3 t 后对灌浆质量进行 压水检查 。检查时采用冲击钻骑缝布孑 L ， 孔径 l 8 m m， 孑 L 深 1 5 a m 。采用单点压水法使水压稳定在 0 -3 M P a 时， 每3 m i n 测读一次压入量， 连续4 次读数 中， 最大值与最小值之差小于最终的1 0 ，或最大值 与最小值之差小于 1 m L m i n 时， 该孔段压水结束。 取最终值为计算值， 做好记录并计算透水率。当透 水率q 0 1 L u 时， 压水检查合格。 4结 语 南水北调万年闸泵站引水系统涵洞墩墙混凝 土裂缝经表 面封闭 、 填充封闭及化学灌浆补强处理 后 ， 混凝土外观质量及结构安全性均得到了较好的 控制 ， 各项性能均满足设计要求 。结构方面能够满 足运行后 的高速水流 、 冻融等需要 ， 为引水系统 日 后的正常安全运行提供了保障。同时 ， 混凝 土裂缝 的化学灌浆处 理施工技术也逐渐在工程项 目中得 到了越来越广泛的应用 ， 本工程引水 系统裂缝处理 技术及经验可供其他类似工程项目借鉴。 ( 责任编辑： 周群) Di v e r s i o n wo r k s c o nc r e t e c r a c k t r e a t me nt f o r W a n ni a nz ha Pump S t a t i o n o f S o u t h - t o - No r t h Wa t e r T r a n s f e r E a s t R o u t e P r o j e c t L I Hu i - p e n g ， L EI W e i - me n g ， W ANG J i a n ( 1 N o 6 B r a n c h o f S I N O H YD R O E n g i n e e r i n g B u r e a u 4 C o ， L t d ， X i n i n g 8 1 0 0 0 7 ， C h i n a ； 2 Wa t e r C o n s e r v a n c y o f J i n i n g C i t y ， J i n i n g 2 7 2 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Du r i n g c o n c r e t i n g c o n s t r u c t i o n f o r t h e di v e r s i o n wo r ks o f W a nn i a n z h a Pu mp S t a t i o n o f S o u t h t o 。 No r t h Wa t e r T r a n s f e r E a s t R o u t e P r o j e c t s o m e t h i n w a l l p i e r s i n d i v e r s i o n c u l v e rt s h a d s e e n a l i t t l e d e e p o r t h r o u g h c r a c k s w h i c h ma y a f f e c t t h e o p e r a t i o n s afe t y o f d i v e r s i o n wo r k s r r e a t me n t me a s u r e s a d o p t e d i n c l u d e s u r f a c e c l o s i n g ， c l o s e f i l l i n g ， r e i n f o r c e me n t c h e mi c a l g r o u t i n g Re s u l t s o f i n s p e c t i o n d e mo n s t r a t e t h a t t r e a t me n t q u a l i t y c o n f o r m t o d e s i g n r e q u i r e me n t s Ke y wo r d s ： P u mp S t a t i o n ； d i v e r s i o n wo r k s ； t h i n - wa l l p i e r ； c r a c k ； c h e mi c a l g r o u t i n g 4 3