化学灌浆在下坂地水利枢纽工程导流泄洪底洞混凝土衬砌裂缝处理中的应用.pdf

水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第 1 0期 化学灌浆在下坂地水利枢纽工程导流泄洪底洞 混凝土衬砌裂缝处理中的应用 吴晓燕 ( 新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局 ，新疆 喀什8 4 4 0 0 0 ) 关键词：混凝土衬砌 ；导流洞；裂缝处理 ；下坂地水利枢纽工程 中图分类号：T V 5 5 1 ( 2 4 5 ) 文献标识码：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 3 7 0 3 1 导流洞底洞地质情况 下坂地水利枢纽工程导流泄洪洞洞身主要穿越第 三 、第二及第一岩性段的角闪片岩 、角闪片麻岩及角 闪黑云二长片麻岩 ，洞室 9 4 围岩 以类围岩为主 ， 进 出口处有少量类 围岩 ，进 口卸荷带及断层部位为 V类围岩。洞身段局部岩石呈 中厚层状结构 ，完整性 差 。裂隙较发育断层规模较大。 2 设计简介 导流泄洪洞全断面进行固结灌浆 ，固结灌浆孔布 置间距为 3 0 n a 3 0 m，深入基岩 4 m，错 开布置 ： 全断面衬砌段 ( 桩号 0+1 2 6 0 1 00+ 8 3 7 5 4 6 ，桩号 1+2 5 7 5 4 61+2 8 7 5 4 6 ，桩 号 1+3 3 7 5 4 61+ 3 9 5 8 4 7 ) 顶拱进行 回填 灌浆 ，回填灌 浆孔孔深入 岩 1 0 0 m m。对顶拱 回填兼 固结灌浆孔按先 回填后 固结 顺序进行施工。回填灌浆在混凝土强度达到7 0 后进 行，固结灌浆在 回填灌浆结束 7 d后进行 ，固结灌浆 压力为 0 6 M P a ，断层破碎带 采用纯压式灌浆方法 ， 压力为 0 8 M P a 。衬砌内灌浆孔预埋 + 5 0 ra i n钢管。 3 处理方案 导流泄洪洞洞身段自库区蓄水高水位运行后，陆 续出现混凝土裂缝 、混凝土麻面、施工冷缝 、排水孔 等渗水现象。裂缝长度 、宽度不一 ，裂缝长度在 0 4 3 0 n l 之间 ，宽度在 0 0 5 0 5 mm之间。裂缝的存 在将导致导流洞渗漏、钢筋锈蚀，影响导流洞运行安 全 ，因此需要进行裂缝防水补强处理。其 中对洞身裂 缝渗水部位采用聚胺脂进行化灌。对 目前没有渗水 的 W a t e r Re s o u r ce s a n d Hy d r o p o we r En g i n e e n n g V o 1 4 3 No 1 0 裂缝部位采用改性环氧树脂进行化灌 ，以保证导流洞 整体性和防渗的 目的。 3 1 导流洞渗漏水处理方案 导流泄洪洞渗漏水 的孔在同部位最低处和最高处 各留一个漏水较大的孑 L 做灌浆孔其余漏水的孔用棉布 和木桩进行封堵。从低端预留的孔进行灌浆 ，等高端预 留的孔出浆时卡住卡塞器进行并灌。灌浆浆液水灰 比 ( 重量比) 采用 0 5 ： 1 的浆液。灌浆压力定为 0 6 M P a 。 3 1 1 浆液 配置 灌浆浆液采用普通硅酸盐水泥拌制 ，搅拌机采用 Y G J 3 4 0型双层立式搅拌机 ，搅拌时间应不低 3 ra i n ， 上层搅拌桶内水泥浆液过筛后放人低速搅拌桶内使用。 灌浆浆液浓度采用重量 比为 0 5： 1 ；裂隙大的部位浆 液中掺加外加剂 ，掺量通过实验确定 。通过计算确定 各比级的浆液配合 比，施工 中为计量准确，以台秤秤 量各比级浆液配合比。 3 1 2浆 液质 量控制 灌浆施工前 ，对水泥进行检验 ，检验结果应满足 规范要求 。灌浆施工过程中，还随时抽检 ，受潮结块 的水泥不用于灌浆；同时还抽测浆液的密度 ，采用经 检验合格的液体密度计进行检测 ，不符合要求的水泥 浆不用于灌浆。 3 1 2 1 灌浆方式及灌浆设备 灌浆采用孔 口循环孑 L 内纯压的方式进行 ，灌浆机 采用 B w2 5 0泥浆泵送浆液。止浆塞采用 挤压式机 械塞 ，灌浆管采用高压钢编管。 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 8 0 7 作者 简介：吴晓燕 ( 1 9 8 l 一 ) ，女 ，工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴晓燕化学灌浆在下坂地水利枢纽工程导流泄洪底洞混凝土衬砌裂缝处理中的应用 3 1 2 2 灌浆方法及灌浆压力 灌浆采 用 全孔 一 次灌 浆 法。灌浆 压 力 初定 为 0 6 MP a ，而后在灌浆 施工过 程 中调整 确定 。当注 入率大时分级升压。 3 1 2 3浆液浓度变换 浆液浓度采用 0 5： 1一个 比级 。当灌浆压力保 持不变 ，注入率持续减少时 ，不改变水灰 比；当灌浆 压力和注入率均无改变或改变不显著时，在水泥浆液 中加人下列外加剂 ：( 1 ) 速凝 剂。水玻璃 、氯化 钙、 三乙醇胺等 。( 2 ) 减水剂。荼系高效减水剂 、木质素 磺酸盐类减水剂等。( 3 ) 稳定剂 。膨润土及其他高塑 性粘土等。( 4 ) 其他外加剂 。 所有外加剂凡能溶 于水 的应以水溶液状态加入。 各类浆液掺人掺和料和加入外加剂的种类及其掺加量 应通过室内浆材试验和现场灌浆试验确定。 3 1 2 4灌浆结束及封孔 灌浆在达到设计压力的情况下，停止吃浆时 ，延 续 1 0 m i n即可结束灌浆 。在灌浆孔灌浆结束后 ，对 灌浆孔进行封孔 。采用砂浆进行封堵 。孔 口抹平即可 结束 。用木桩和棉布封堵的孔浆液凝 固后取 出木桩和 棉布及孔 内杂物。用砂浆进行封堵孔 口抹平。 3 2 导流洞裂缝防渗补强处理方案 针对混凝土表面裂缝成因及发展情况 ，对现有裂 缝进行化学灌浆和表面封闭处理 ；同时为避免裂缝的 进一步发展及其他未明缺陷而降低防渗功效 ，待现有 裂缝处理完毕后 ，再对裂缝部位全面进行聚氨酯涂料 防水处理。 3 2 1 混凝 土裂缝 处理 搭设脚手架平台根据混凝 土表面裂缝 宽度不同 ， 采取不同的处理工艺。对宽度 0 1 5 m m的裂缝则先进行 化学灌浆 ，后进行表面封闭处理。 3 2 2 裂缝化学灌浆施工工序 3 2 2 1 嵌 缝 混凝土嵌缝的目的是对裂缝进行表面封闭，避免 化学灌浆时浆液从裂缝表面流出，以确保浆液填满整 个裂缝 。对宽度 0 1 5 m m需要灌浆处理的裂缝灌浆 前进行嵌缝处理 ，首先进行裂缝表面清理 ，对裂缝的 表面用角向磨光机进行清理 ，清理宽度为裂缝两侧各 51 0 c m，要求清理后表面无浮尘 、无杂质。清理完 成后用配制好的环氧树脂涂料 ，刷涂整条缝面 2遍 ， 横竖交替进行 ，涂刷厚度为 1 m m，以封闭裂缝表面。 待封缝材料达到一定强度后 ，即可进行灌注环氧树脂 浆液。 3 2 2 ， 2造孔 混凝土裂缝灌 浆孔采用手持式 电锤进行造孔 施 工 ，孔间距为 3 O5 0 c m，造孔直径为 1 4 m m，灌 浆孔采用斜孔 ，造孔深度为穿过混凝土裂缝。 3 2 2 3 钻孔清洗 钻孔后 ，直接用 吹风机将孔 内的粉尘及杂质 吹 出，然后用丙酮冲洗 ，再用风进行吹除。 3 2 2 4 裂缝清洗 对于干燥或潮湿无 明水裂缝直接用吹风机将缝 内 粉尘及杂质吹出，然后采用单孔压丙酮法进行检查 ， 记录各孔漏液及 串通情况 ，最后再用风进 一步清理 ， 直至满足灌浆要求。 对于有外水的裂缝采用丙酮冲洗 ，直至丙酮回水 清，然后用吹风机进行清理。 3 2 2 5 灌浆材料 裂缝灌浆采用凤凰牌环氧树脂 ，该灌浆材料可灌 性好 ，强度高 ，无毒 。其性能指标如表 1 所列 。 表 1 环 氧树脂性 能指标 检验项 目 检验指标 检验结果 外 观 无明显机械杂质 符合标准 色度 Ha z e n 2 o 0 2 0 环氧量 g mo l 2 1 0 2 4 0 2 1 9 水解氯 O 5 0 0 0 2 l 0 无机氯 O O 1 8 0 o o 7 挥发物 1 0 0 0 3 软化点 1 42 3 2 1 3 2 2 6灌浆设备 采用 J K 6 0 0型高压灌浆机 ，该设备灌注压力高 ， 是混凝 土裂缝处理 主要灌 浆机 型，其性 能 和特点 ： ( 1 ) 工作压力大 ，可使浆液进入 0 0 2 m m的发丝裂缝 深达 1 m；( 2 ) 体积小 ，易于搬运 、维修 ；( 3 ) 性 能 稳定 ，可连续 高效施工 ；( 4 ) 配备专用 的止水 针头 ， 无需凿槽 ，施工简便快速。 3 2 3灌浆施工及封孔 3 2 3 1 灌浆施工 灌浆施工应遵循低处向高处灌浆施工原则。 混凝土裂缝灌浆浆液 ，采用环氧树脂加入 3 0 固 化剂的混合浆液进行灌 注；灌浆压力采用 0 3 MP a ， 直至不再有浆液灌入后停止灌浆。 3 2 3 2 封孔材料及封孔 封孔材料。裂缝灌浆孔封孔材料可用丙乳砂浆或 环氧树脂 。丙乳砂浆属于高分子聚合物乳液改性水泥 砂浆 ，适用于水利 、工业及 民用建筑等钢筋混凝土结 构的修补、防渗 、防腐护面。丙乳砂浆的配比为 ：水 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第1 0期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴晓燕 化学灌浆在下坂地水利枢纽工程导流泄洪底洞混凝土衬砌裂缝处理中的应用 泥 ： 砂 ： 丙乳 ： 水 ：1： 2： 0 3 ：若干 ，砂需过 2 5 m m 2道涂层的施工 ，刮涂厚度在 1 mm左右 。 筛 ，水泥采用 4 2 5级普硅水泥。环氧树脂具有强度 3 2 5 灌浆效果检查 高 、膨胀率大 、耐久性好 、抗渗性强等特点 ，在本工 选部分重要裂缝用取芯机骑缝取样 ，检查数量为 程 中施工气温很低丙乳砂浆的可操作性很差 ，本工程 随机取已化灌的 1 一5 工程量 的裂缝条数进行取 中采用环氧树脂进行裂缝灌浆孔 的封堵。 一个签定孔取芯。 封孔。待浆液凝胶固化后 ，将裂缝表面止水针头 化灌裂缝随机压水试验，在 0 2 MP a 状态下恒压 取出 ，使用清理工具或电锤将灌浆孔壁周 围浆液清理 2 0 m i n ，检查孑 L 单孑 L 吸水量小于0 O 1 L mi n或缝面无 干净 ，清理深度控制在 5 c m。经清理 干净后用配制 渗漏。 好的环氧树脂封填密实 ，表面抹平即可 。 3 2 6裂缝宽度 0 2 mm表面涂刷处理施工工法 3 2 4 裂缝表面涂刷处理 首先进行裂缝表面清理 ，再进行表面涂刷 。 裂缝表面的清洗及打磨。根据裂缝处理标准对裂 3 2 7 混凝土裂缝整体防渗处理 缝两侧各 51 0 c m进行处理 ，两条或多条裂缝相距 混凝土裂缝部位表面清理。混凝土裂缝部位表面 较近时连在一起处理 ( 较近：两条裂缝间距 2 0 0 c m 首先用扫帚进行清扫 ，浆皮 、凝结物等用磨光机打磨 时 ，连同一起处理 ) 。裂缝表面处理时 ，首先用角向 后进行清扫 ，最后用吹风机清理干净 。 抛光机进行打磨 ，遇到有灌缝材料凝结成块突出在灌 防渗涂料涂刷 。涂刷材料采用“ 米兰花 ” 牌环保 浆孔处 的也需要进行 打磨 ，打磨深度为 1 mm，与周 型双组分聚氨酯 。聚氨酯 由专人按要求的 比例准确 边混凝土表面平滑过渡 ；再用毛刷及吹风进行表面清 称量配制 ，将配制好 的聚氨酯用排刷进行涂刷 ，涂 理 ，最后用 丙酮进行清理 。要求清理后 的表面无浮 料刷抹分 2道进行 ，2道涂层应横竖交替进行 ，第 1 尘、无杂质。 道涂层 完成后须等到其表面用手触摸不粘手但又没 涂刷封闭涂料 。本工程采用环氧树脂类界面剂 ， 有完全 固化时，可进行第 2道涂层的施工。刮涂厚 涂刷速度根据材料凝结 时间及裂缝涂 料涂刷速度确 度在 1 m m左右。 定 ，根据施工速度及材料的凝结时间由专人按要求的 ： c 比例准确称量 ，搅拌均匀后用刷子将配制好的涂料涂 采用高强度的环氧材料来处理裂缝既能改善混凝 刷在处理好的基面上 ，涂料刷抹分 2道进行 ，2道涂 土结构的技术性能 ，也能取得较好的经济效益 ，是一 层应横竖交替进行 ，第 1道涂层完成后必须等到其表 种很好的处理方法。 面用手触摸不粘手但又没有完全固化时，方可进行第 ( 责任编辑欧阳越) 年 e e 刁 e e s s 每 ( 上接第3 6页) 9 0 0 2质量论证 ，每批次产品须提供产品质量证书。 度 1 5 MP a 。 缺陷修补的施工记录：缺陷部位 、形态、修补材 4 2 3施 工 工 艺要 求 ( 1 ) 将缺陷修补界面打毛并清除施工基面的疏松层、 油污 、水垢等，用高压风水反复冲洗基面，修补混凝土 基面必须清洁、干燥，以保证涂刷时的粘结质量。 ( 2 ) 为了使混凝土面与预缩砂浆保持 良好的粘结 力 ，在 已处理好 的修补基面上用 毛刷涂刷 J一1界 面 粘结剂 ，涂刷要薄而均匀 ，厚度为 1 1 5 m m，做到 不漏刷 ，不流淌。 ( 3 ) 配制好的 J 一1界面粘结剂宜在 2 h内用完 。 ( 4) 在 J一1界面粘结剂未风干 ，即用手触摸有 显著拉丝现象 时，再将拌制好的预缩砂浆进行填补抹 面施工。 5 质量控制 表面缺陷使用 的修补原材料生产厂家应通过 I S O 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第 1 0期 料 、工艺 、时间等。 现场取芯 ，拉拔试验的部位和数量等要求 ，由监 理工程师确定 ，拉拔试验的强度大于粘结强度指标或 拉拔破坏面在母体混凝土上认为合格。对拉拔的芯样 应进行描述及分析。 6 结语 因下坂地水利枢纽工程地处海拔 3 0 0 0 m左右的 高原 ，在施工过程中，下坂地水电站厂房混凝土施工 加强了相关技术和温控措施 ，施工单位又严格按照厂 房混凝土表面缺陷处理措施对下坂地水电站厂房混凝 土表面缺陷进行了处理 ，提高了水 电站厂房混凝土外 观质量，也为防治高寒地区混凝土表面缺陷提供了宝 贵的经验。 ( 责任编辑欧阳越) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m