拉西瓦水电站大坝混凝土裂缝化学灌浆施工技术.pdf

7 $ ,J 7 e g N2 2 0 1 5 第 4期总第 1 5 1 期 向长度大于 5 m。处理方法 同类 。 l 0 号 坝段 分别 在 2 2 2 1 0 0 m、2 3 0 4 0 0 m 高程 仓 面出 现共计 5 条裂缝 ，经查 看 ，结合 裂缝 分类标 准 判断 均为 类缝 ，需采用表部处理与补强灌 浆相结合 的方式处 理 。 裂缝具体参数见表 1 。 表 1 1 0 号坝段裂缝参数 缝宽 坝 段 缝 别 高 程 ( m) 缝长 ( m) 裂缝编号 ( m m) 2 2 2 1 2 2 1 5 1 0 6 1 2 3 0 4 2 4 O 5 l 0 3 4一l 1 O号 坝段 2 3 0 4 2 0 O 5 l 0 3 4 2 2 3 0 4 3 6 O 5 1 O一3 43 2 3 0 4 2 0 O 5 1 O 一3 4 4 2 2 布 孑 L 对于 类裂 缝 ，根 据裂缝 深 度、宽度及 裂缝 性质 的 不 同采用不 同的间距 、孔深 及倾 角布置 孔位 。钻孔 分浅 孑 L 和深孔 ，对 于 浅孔 ，一 般要 求 距 离 裂 缝 0 5 m，间 距 1 0 m；深孔要求距离裂缝 1 _ 0 m，间距 1 0 m。浅孔与深 孔交错布置 ，避免造 孔 时发生 穿孔 。造孔 时要求 打穿 缝 孑 L ，孔深须穿过缝面 0 5 m。钻孑 L 孔 位 由技术 人员根 据施 T = 孑 L 位布置图 ，在施 工现场用 红油 漆标记 。 另外 ，应根据裂 缝在 平 面和立 面 的分布 状态 ，进 行 相应的表面处理。对于 1 O号坝段裂缝，将 西 1 0 0 mm半圆 形钢管扣在裂缝表 面处 ，作 为排气 槽 。待 造孔 、埋管 完 毕后 ，沿缝铺设纵向和横向钢筋网 。 2 3 钻孔 钻孔采用 Y T 2 8 型手风钻造孑 L ，严格按照孔位标记 进行 造 孑 L ，孑 L 位 偏 差 不 大 于 5 0 mm，孔 深 偏 差 不 大 于 5 0 mm，顶角偏 差不 大 于 2 。 。尤 其注 意 孔深 及 顶 角 的控 制 ，孑 L 深不足或顶角过小将造成造孔不穿缝的后果，起 不到钻孑 L 的作用 ，为 后续埋 管灌 浆造 成质 量 隐患 。造 孔 完成后先将孑 L 内粉尘碎屑用高压风吹净 ，并测孔深。孔 口阻塞后采用风轮换冲洗孔内及裂缝面，疏通钻孔与裂 缝形成 的 “ 通道 ” 。 2 4 埋管 造孑 L 完 成 ，清孑 L 结束 ，须 及 时进行 埋管 作业 。预埋 管路分进浆管、回浆 管、排气管。进、回浆主管采用 1 5 钢管，排气管采用 1 钢管。进、回浆主管上焊接 1 支管，进浆管支管伸入孔内，距离孔底 o 5 m；回浆管支 管伸人孔内0 5 m。排气管为扣放在裂缝上的半圆形钢管 两端引 出的 l 钢管。在孔 口及 半圆形钢 管周 边采用麻 丝 、 水泥、锚NN等进行预埋、封堵。 预埋进 、回浆 管后 统一 进行 编号 ，深 孔管路 为进 浆 管 ，浅孔管路为 回浆管 ，从排气槽 引出 的管路 为排气管 。 所有管 口必须挂牌标示 ，且加丝扣堵头进行保护 。 2 5 通试 埋管完成 ，待孑 L 口预埋材 料强 度满 足要 求后 ，采 用 5 4 高压风进行通试 ，保证 预埋 管路 畅通 ，如有个 别不 通 的 管路 ，查 明原 因，及时 进行 处理 。通 试 完成 后 即可 浇筑 上部混凝土 ，裂缝 处理 及预 埋管 路工 序被 隐蔽 。一 旦浇 筑上部混凝土，在后续工序中发现管路不通等问题将很 难处理，必然给整套施工工艺留下质量隐患。因此通试 这一环节相 当重要 ，如发现 问题 必须 及时 进行处 理 ，将 隐患消灭在萌芽状态。 2 6 清缝 满足灌浆条件后 ，灌浆前将所有灌浆管路、排气管 路管 口敞开 ，用 压缩 空气 吹干缝 内积 水 ，争取 达 到干燥 无水状态。裂缝清缝结束后立即进行化学灌浆，否则灌 浆前应重新进行裂缝清缝工作 。 2 7 压 丙酮 灌浆开始前须 向缝 内压入一定量 的丙酮 ，压 力为 o 3 MP a ，待回浆管溢出丙酮后将回浆管口阀门关闭，保 持设计压力不变 。结束条件为 ： ( 1 )达 到设计 压力后，缝 内注入丙酮，注入率为 0 L rai n ， 持续 3 0 mi n结束 。 ( 2 ) 未达到设计压力，丙酮注入量已达 5 0 I 时，即可 结束 。 2 8 丙 酮 回收 压丙酮结束后，用高压风将裂缝及管路内的丙酮 回 收 。压丙酮 的作用 在 于排 出裂缝 及管路 内残 留水 分 ，以 及带出粘在缝面及管壁上 的岩粉、铁锈 等杂物 ，起到 “ 赶水 、洗缝” 的作用 。 2 9 配浆 应了解所配化学灌浆材料各单体浆材的成分、特点 及毒性，可以根据单体浆材的特性来确定施 工需要的配 合 比；另外 ，施 工时可采 取适 当的 防护措 施 ，避 免造 成 化学品伤害 。本工 程 所用 化 学 灌浆 材 为 水溶 性 聚 氨酯 ， 单体浆材主要是 I w、H w 、稀释剂丙 酮 、固化剂( T k) 、 催化剂三乙胺 。 2 9 1 各种浆材特性 ( 1 )L w 是一种快速高 效的防渗堵 漏化 学灌 浆材料 ， 具 有 良好 的亲水 性 能 ，水 既是 稀释 剂 ，又 是 固化剂 ；固 结体经急性毒性试验属实际无毒类；固体为弹性体 ，可 遇水膨胀 ，具有 弹性 止水 和 以水 止水 的双 重功 能 ，适 用 于变形缝 的防水处 理 ；可与 HW 水溶 性 聚氨酯化 学注 浆 材料以任何 比例混合使用，配制不同强度和不同膨胀倍 数 的材料 。 ( 2 )Hw是一种快速高效的防渗堵漏补强加固化学 注浆材料，具有良好 的亲水性能 ，水既是稀释剂 ，又是 固化剂 ；黏度低，可灌性好 ；固结体经急性毒性试验属 实 际无毒类 ；有较 高 的力学 性能 ，适 用 于混凝 土或 基础 的补强加 固处理 。 ( 3 )三 乙胺 ，无 色油 状液 体 ，有强 烈 氨臭 ，微 溶 于 水，溶于乙醇等多种有机溶剂，易燃 ；毒性较大 ，对呼 吸道有强烈的刺激性 ，操作人员感到非常难闻，在通风 不好 的施 工现场 ，甚至会恶心 、呕吐 。 ( 4 )丙酮是一种无色透明液体，有特殊的辛辣气味， 易溶于水以及甲醇等有机溶剂 ；易燃、易挥发 ，化学性 质较活泼 ；沸点低 ，只有 5 4 C；容 易燃 烧 ；毒 性低 ，主 要是对中枢神经系统有抑制、麻醉作用 ，其代谢解毒快 ， 生产条件下急性中毒较为少见。 2 9 2 浆液配比 综合考虑 L w 型水溶性聚氨酯的止水效果 以及 Hw 水溶性聚氨酯的强度高等特点，采用水溶性聚氨酯配 比 为 L w ：HW一1：9 ；根 据缝 宽加入适量稀释剂丙 酮 1 O 1 5 ；加入 固化 剂( 水 )3 5 ；加入 三 乙胺 催化剂 0 5 0 8 。水溶性聚氨酯浆液配比见表 2 。 表 2 水溶性 聚氨 酯浆液配比 组 分 L W ： HW 丙 酮 ( ) 水( ) 三乙胺( ) 数量 1： 9 1 0 1 5 3 5 0 5 0 8 稀释剂、固化剂和催化剂的掺量可根据现场试验情 况 作适 当调整 。 各组成部 分 的加入 顺序 为 ：L wHw丙酮一水一 三乙胺 。 各种浆液制剂的称量误差不得超过配方要求 ，称量 好后按顺 序 加 入桶 中，搅 拌均 匀，搅拌 时 间不 得 少 于 1 0 mi n 。 2 9 3 注意事项 配好 的浆液 ，如长时 间不用 ，容 易固化 ，不能使 用 ， 造成 浪 费 。因此 配 浆 时须 遵循“ 按 需 配 制 ，少 配 勤 配 ， 随配随用”的原则 。由于化学灌浆 材料具 有一 定的毒 性 ， 施 工作 业人员 ，尤其 配浆 人 员 ，必 须穿 戴 防化 服 、防毒 面具、橡胶手套、护目境等安全 防护用 品，避免皮肤直 接接触浆液，如有沾染立即用大量清水冲洗，严重时及 时送往 医院检查 、治疗 。 2 1 0 化学灌浆 压丙酮结束后，即可向缝内注入水溶性聚氨酯浆液。 本工程 采用手压灌浆 泵 ( 3 wT一3型踏板式 高压 喷雾器 ) 进行化学灌浆。 2 1 0 1 灌 浆顺 序及要求 同条裂缝 内先从 深 层孔 进浆 管路 开始 灌 浆 ，当排气 兼 回浆管路 ( 浅层孔)出浆浓度达到或接近进浆浓度时， 地基 与基础 工程 关闭排气兼回浆管路管 口阀门，进行纯压式灌浆，至达 到结束标准后结束灌浆。灌浆工作应连续进行。灌浆前 应保证灌浆设备运转良好，备用一台灌浆设备。 2 1 0 2灌浆压 力 灌浆压力为 0 3 0 5 MP a( 换算到灌浆孔 口处 的压 力 ，以回浆管口压力控制) 。灌浆时排气兼 回浆管路出浆 较大 的裂缝 ，灌 浆压 力采 用较 小值 。灌浆 时排 气兼 回浆 管路出浆较小 的裂缝，灌浆时压力采用较大值。对于个 别管路不畅通的，以进浆压力 0 8 MP a 控制，从进浆管 口灌注至结束后，从 回浆管 口倒灌 ，压力仍 以 0 8 MP a 控制 。 2 1 O 3 灌浆过程控制 从进浆管 压浆 ，待 回浆管 溢 出化学 灌浆 材后 ，关 闭 回浆管口阀门，保持设计灌浆压力 0 3 MP a ，进行压灌。 2 1 0 4 灌浆结束标准 采用下列双控标准：回浆管排浆浓度达到或接近进 浆浓度，吸浆率小于 0 0 1 L mi n ，持续 2 0 mi n ；总灌注历 时 5 8 h 。灌足上述标准即可结束灌浆。 2 1 0 5 特殊情况处理 灌浆过程 中如发现漏浆 现象 时 ，根据漏浆 量 的大 小 ， 可采用下述方法处理 ：若漏浆量较小 ，可不作专门处理， 按正常灌浆方式灌注至达到结束标准；若漏浆量较大， 一 般可采用逐步升压灌注方法处理 ，同时应采取嵌缝， 用麻丝、水玻璃等对其进行封堵处理。特殊部位如坝体 排水盲管等部位漏浆，应立 即采取措施，并及时与现场 监理工程师研究处理 。 灌浆过程 中如 发现 管 口串浆 现象 时 ，当被 串管 口出 浆浓度达到或接近进浆管 口浓度时，关闭被串管路管 口 阀门，进行纯压式灌浆，达 到结束标准后结束灌浆，然 后立即从被串管口进行倒灌至结束灌浆。 灌浆过程 中须注意保持手压泵 及其 附属管路 的清 洁， 注浆桶及泵体的容器内不得混入杂物、防止堵塞，用后 立即用丙酮清洗干净 ，否则浆液一旦凝固，手压泵及灌 浆管路不易处理。在处理过程 中有可能造成配件损坏、 管路堵塞报废等不必要 的损失 。 2 1 1 化学灌浆成果 经灌浆处理 的裂 缝 ，效果 良好 ，达 到 了 预期 目的， 以本工程 1 O号坝段化学灌浆为例，灌浆成果见表 3 。 表 3 1 0号坝段 化 学灌浆成果表 灌浆管 压丙酮 注入丙 灌浆 回浆压力 进浆压力 注浆量 压力 酮量 备注 编号 日期 ( M IP a ) ( M a ) ( I ) ( M P a ) ( L) 在 灌 至 1 5 ： 4 2 回浆 管 出 丙 酮 ， 1 0 6 1 O 3 3 O O 0 8 0 6 2 9 0 3 1 3 1 0 1 5 ： 4 5 出浆 1 0 1 3 浅 ( 进) 5 O O O 8 1 2 0 7 O 3 1 1 9 0 在灌至 1 1 ： 5 0 浅 回出浆 1 O 一1 一l 深 ( 进) 5 0 O 7 O 3 1 4 2 0 在灌至 1 O ： 3 4 深 回出浆 u 排( 进 ) 5 O O O 8 5 6 0 倒灌 5 5 水利水 电施 工2 0 1 5 第 4期总第 1 5 1 期 续表 灌浆管 压丙酮 注入丙 灌浆 回浆压力 进浆压力 注浆量 压力 酮 量 备 注 编 号 日期 ( MP a ) ( MPa ) ( I ) ( M P a ) ( L) L 1 排 ( 回 ) 5 0 O O 8 4 8 0 倒 灌 1 0 2 3 浅 ( 进) 5 O 0 0 3 l 3 4 0 在灌至 1 1 ： 1 1 浅回出浆 l O 一2 1 深 ( 进) 5 0 0 0 3 1 7 2 O 在灌至 1 1 ： 0 4深回出浆 1 0 3 4浅 ( 回) 5 O O 0 3 1 4 5 0 在灌至 1 4 ： 2 1 浅进出浆 1 0 3 1 深( 进) 5 0 0 0 3 2 9 1 0 在灌至 1 3 ： 2 4 深回出浆 1 O 一4 3 浅 ( 进) 5 0 0 0 3 1 l 7 O 在灌至 1 6 ： 1 O浅回出浆 l 0 4 1 深 ( 进) 5 O O 0 3 l O 8 0 在灌至 l 5 ： l 3深回出浆 合计 5 3 0 1 4 6 3 化学灌浆施工工艺探 讨 3 1 自流 式灌 浆与 手压 灌浆泵 灌浆 相结 合 采用手压泵进行化学灌浆，具有场地限制小、搬运 轻便、操作简单 、易维修保养等优点，但是手压泵灌浆 的缺点是注浆率小，尤其在化学灌浆时遇到注入量大的 情况下，由于其注浆率小，因此耗时长，操作人员劳动 强度大，影响化学灌浆工作效率。经过施工现场的反复 试验 ，采用 自流式灌浆与手压灌浆泵灌浆相结合的方式 可以有效解决这个 问题 。 在用压缩空气清缝时记录开始进风时间与回浆管出 风时间 ，可大致 判断 该条 裂缝 注入量 大小 。对于 注入 量 较大的裂缝，采用 自流式灌浆与手压泵相结合的方式： 首先制作有刻度的注浆桶，将注浆桶就近放置于与预灌 裂缝管 口具有 一定 高差 的坝后 永 久 马道 或 临时 钢栈 桥 ， 采用 1 ” 塑料管连接至管 口进浆管，利用高差产生的 自重 压 力 ，使浆液 自然流动进 行灌注 ，即 “ 自流式灌浆 ” 。如 果 经过换算 高差所产 生 的 自重压 力满足 化学灌 浆 对压 力 的要求，达到灌浆结束标准时即可结束灌浆。如果高差 过小，满足不了灌浆压力要求时，先采用 自流式灌浆， 待 回浆 管排浆 浓度 达到或 接近进 浆浓 度 ，且 吸浆 率过小 时 ，立 即换用手 压灌 浆泵进 行灌 注 ，至 达到灌 浆结 束标 准 ，结束灌 注。 3 2 固化剂在化学灌浆材 中的重要性 聚氨酯类浆 材是 用化学 计量 的固化剂 固化 的 ，固化 剂加入 量不 足时难 以 固化 完全 。如果 配浆 时不加 水 ，裂 缝内残存的水量又不足以满足浆材 中对固化剂的需求时， 就有可能造成灌人的浆液不能及时凝固，以至失去化学 灌浆效果 的危险 。 为了查看水及三乙胺在浆材中的作用，进行了化学 灌浆材试验 ：室温 1 4 C时，利用一次性 口杯做容器，采 用不同配比，配制 3份浆材 ( 配比情况见表 4 ) ，查看并 记 录浆材凝 固情况 。 5 6 表 4 化学灌浆材试验 配比 三 乙胺 I W HW 水 凝 固情况( 1 5 h 后 ) ( o 5 ) 表面全部凝 固，凝 1 2 5 g 2 2 5 g 无 1 2 5 g 固深度 3 0 ram 表面全部凝 固，凝 2 2 5 g 2 2 5 g 两 滴 无 固深度 4 0 mm 表面全部凝 固，凝 3 2 5 g 2 2 5 g 一滴 无 固深度 3 1 ram 通过试 验可 以看 出 ，浆材 中如果 只加 少量 的水 ，或 者只有三乙胺，在空气中放置仍然可以凝固，但凝 固情 况不是很理想( 并 未完 全 凝 固 ) 。另 外 ，试 验 中浆液 所 处环境条件与裂缝 中灌人的化学浆材所处 的条件不同， 试验中浆液未加水，经过约 1 5 h ，浆材仍然部分凝固， 因为空气 中所含 水分 不 断与浆 材接 触 并 发生 化 学反 应 ， 仍 然能起到凝 固 的作 用 。但 是 灌 入 裂 缝 中 的浆 材 则 不 然 ，通过 高 压风 通 试 ，以及 压 丙 酮 赶 水 的 作 用 ，裂 缝 内基本不含水分，因此如果配浆时浆液中不加水 ，其 他成分即使按配tLJ I ，浆液很可能依然长时间不凝 固， 如此则 达不 到 化学 灌 浆 的 效 果 。因此 ，化学 灌 浆 施 工 中 ，必 须严 格按 照 浆 液配 比 的要 求 进 行配 制 ，才 能 确 保浆材中各组分按照预期发生化学反应，达到化学灌 浆 的效 果 。 4 结束语 拉西瓦水 电站 大坝混 凝土 裂缝 采用埋 管法 化学 灌浆 处理共计 9 0 5 6 m，累计灌注丙酮 4 6 4 7 O L，化学灌浆 2 1 0 1 8 9 L 。裂缝经灌浆处 理后 ，主坝虽 经 多次 水位 提升 ( 现已提升至高程 2 4 2 0 O O m) ，但未发现裂缝渗漏水现 象 ，达 到了预期 的效 果。此项 经验值 得 在 同类 工程 中进 一 步推广应用 。