中小型隧洞混凝土裂缝缺陷修补处理技术.pdf

小水电2 0 1 3 年第 3 期 ( 总第 1 7 1 期) 工程施工 中 小 型隧 洞 混 凝 土 裂 缝 缺 陷 修 补 处 理 技 术 陈晋阳李洪生 ( 浙江省第一水电建设集 团股份有限公司 浙江杭州 3 1 0 0 5 1 ) 【 摘要】对隧洞混凝土裂缝进行了探讨，分析其产生的原因，并提出了缺陷修补的处理方案，以达到提高隧洞混凝土 工程质量的 目的，对中小型隧洞裂缝缺陷修补处理有一定的借鉴与参考作用。表 1个。 【 关键词】隧洞裂缝缺陷修补 1 概述 浙江余姚某隧洞为泄洪兼输水隧洞，断面为圆 拱 直 墙 型 ，尺 寸 为 6 m 7 3 5 m， 其 中 直 墙 高 4 3 5 m， 圆拱半径3 m， 采用4 0 e m 厚的 C 2 5全断面钢 筋混凝土衬砌 ，整个隧洞混凝土衬砌后作为泄洪隧 洞 。为节约成本 ，在泄洪隧洞衬砌钢筋混凝土底板 下埋设预应力混凝土管道作为输水管道。泄洪洞洞 身段输水管道 由 2根怊0 0 n q l T l 和 1 根中 1 0 0 0 i l l m预应 力混凝土管道组成。管道采用单节2 m的承插式预 应力混凝土管 ，接头处增设橡胶垫片 ，预应力管外 再外包素混凝土 ，整个外包混凝土作 为一个整体 ， 浇筑段按施工缝进行处理，中间设止水铜片或橡皮 条。泄洪洞进 、出口位置以外的输水管道材料则采 用同直径的压力钢管。 在运行过程 中，发现隧洞衬砌后的混凝土底板 及侧墙有 6条施工缝的位置局部冒出气泡和水 ，经 现场多次观察分析 ，得出以下结论 ：隧洞混凝土全 断面衬砌浇筑成型后 ，混凝土内部结构 因受到内外 温度差而受到温度应力影响 ，从而产生 内外不均匀 的收缩 ，引起裂缝。尤其是在地下水位普遍较高的 隧洞 ，垂直于隧洞水流方 向的环向会 出现一定 的渗 水裂缝 ，导致有压水和气流从管道接头的空隙处流 出 ，顺着混凝土小裂缝或预应力混凝 土管的外壁和 岩石的裂隙一直渗流 ，混凝土相对较为薄弱的地方 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 3 1 3 作者简介 ：陈晋阳 ( 1 9 7 9一) ，男 ，工程师 ，主要 从事水 利 工程施工管理工作 。E m a i l c h y j 1 8 8 4 1 6 3 e o m 就会显露出气泡和水。根据以往混凝土缺陷修补处 理的经验结合本工程现场实际情况 ，制定了相应的 处理方案。 2 处理方案及施工工艺 2 1 处理 方 案 针对隧洞底板与侧墙渗水实际情况 ，结合 以往 裂缝缺陷修补处理经验 ，并参考其它工程裂缝处理 方案 ，采用 “ 治内为主 ，治外为辅 ，内外结合 ，综 合治理”的处理方法 ，针对宽度不同的混凝土裂缝 采取不 同的处理方法 ，从而实现防渗漏功能。针对 隧洞混凝土衬砌侧墙渗水 位置 的裂缝 ，采 用 “ U ” 型凿槽 ，用赛柏斯( X Y P E X )进行嵌缝 ，对于 比较 细小的裂缝 ，先用水泥基渗透结晶型防水产品赛柏 斯涂刷混凝土表面 ，随着水压力的作用 ，局部渗进 混凝土 内部缝隙中，与混凝土的本身成份在结构内 部发生化学反应 ，生成树枝状纤维晶体这种不溶的 物质来填充混凝土裂缝。针对隧洞混凝土底板渗水 的裂缝位置 ，用聚氨酯灌浆材料填充混凝土内部的 孔隙和裂缝 。通过二者的有效结合 ，从而达到防水 补强和保护混凝土免受水的侵蚀 的治理效果。 2 2施 工 工 艺 2 2 1 隧洞底板 的裂缝渗水部位 主要工艺流程为 ：缝面进行清洗一钻孑 L 一埋设 注浆钉一注浆一注浆钉清除以及除去混凝土表面的 钙质分解物和其他杂物一封 口涂料涂刷。 结合本工程的特点 ，针对有渗水的部位 ，采取 聚氨酯灌浆材料 ，先对裂缝进行修补处理 ，主要施 9 7 工程施工 S M A L L H Y D R O P O W E R 2 0 1 3 N o 3 ，T o t a l N o 1 7 1 工工艺 如下 ： 1 )清洗。对封堵混凝 土表 面进行清理 ，然后 除去混凝土表面的钙质分解物和其它杂物。 2 )钻 孔。距离裂缝 大约 69 c m处 ，根据混 凝土的结构厚度 ，沿着两侧裂缝方 向进行骑缝钻孔 或交叉钻孔。采用孔径1 5 m l n 钻头钻孔 ，孔距大约 1 2 1 6 e m。 3 )埋设注浆钉。用辅助工具埋设 、紧 固注浆 钉 ，并确保孔壁及钉头的橡胶部分在未使用前进行 干燥 ，否则在紧固注浆钉时容易打滑。 4 )注浆。浆液灌 注应从混凝土结构立 面从下 往上灌注 ，裂缝处发现有浆液 冒出时应立 即停止 ， 由此向前进行灌注。倘若在注浆过程中，发现浆液 已经灌满 了相近的钉头位置 ，可以错开不注浆 ；若 注浆过程 中发现裂缝两侧仍然存在裂缝的延伸 ，或 有其它裂缝与其相交叉 ，则应该在此位置补孔 ，重 新进行注浆。为了确保裂缝能够完全注满浆液 ，必 须在浆液凝固前立 即进行第二次注浆。注浆过程 中 应认真仔细地观察灌注机的工作压力表 ，若注浆压 力超过压力表 的额定压力时 ，应该立即停止注浆 ， 检查压力表后再进行注浆 ；若注浆压力仍然居高不 下 ，则需检查所钻的注浆孔是否与裂缝交叉。 5 )注浆钉清除及去除混凝土表面的钙质分解 物和其他杂物。 6 )封 口涂料涂刷 。 2 2 2 赛柏斯涂层防水技术处理工艺流程 1 )隧洞细裂缝表面涂刷赛柏斯 主要工艺流程为 ：清洗缝面一涂浆一第二次涂 浆一保温养护一结束。 裂缝两侧约0 1 m范围内先用钢丝刷清除干 净 ，将尘土 、返碱 、浮尘、油污等杂物去除，再将 混凝土表面凿毛 ，使其变得粗糙 ，然后用清水将其 冲洗干净。等到使用赛柏斯前 ，混凝土表面必须再 次用水冲洗干净 ，保持粗糙 的混凝土面完全湿润。 赛柏斯浓缩剂质量配合比为 6 ： 2 ，将称量过 的水和粉倒入搅拌容器内，充分将其搅拌均匀 ，并 确保混合物在3 0 m i n 内使用完成 。施工时应采用半 硬性鬃毛刷 ，用力往返涂刷 ，确保涂层厚度控制在 98 1 1 2 IT l l n ， 单位面积用量控制在 1 1 6 k g 。 涂刷第二层赛柏斯浓缩剂时 ，应该在第一层 涂料达到初步固化时 ( 即第一层施工后 1 2 h 内进 行) ；倘若第一层涂料干燥 的太快 ，应该浇少量 的 水确保 湿 润 ( 但 应无 明水 ) ，然后 再涂 刷 第二 层 涂料 。 涂刷过赛柏斯浓缩剂的混凝土面上 ，要加强 保温 ，确保在施 工之后的4 8 h 内避免雨 淋、污水 、 沙尘暴 、霜冻及4 c c以下的低温。为了防止涂刷过 的混凝土面受冻 ，必须在气温超过5 o C 时 的白天施 工 ，在 夜 问覆 盖厚 的棉 花或 土 工 布等 材 料进 行 保温。 当赛柏 斯涂层 固化到不会被喷洒水损 害时 ( 约2 h ) ， 立即用雾状水喷洒养护 ，养护的水流不能 过大 ，养护的水源必须干净 ，否则容易引起涂层破 坏。每天至少喷洒 3次 ，养护时间不得少于7 d 。 2 )隧洞侧墙渗漏处表面凿槽嵌入赛柏斯 主要工艺流程为 ：凿槽一槽 内及缝面清洗一刷 浆一嵌缝一第二次刷浆一保温养护一结束 。 在缝内开 “ u ”型槽 ，上 口小 ，下 口大 ，宽 3 c m， 深5 C I T I 。 清洗槽 内的粉尘与污垢 ，除掉松散 的物质 ， 用水浸渍基面 ，让水浸透混凝土。 赛柏斯浓缩剂质量配合 比为 7 ： 1 ，将称量过 的水和粉倒入搅拌容器内，充分将其搅拌均匀 ，并 确保混合物在3 0 m i n 内使用完成 。 之后的工序 同 1 )中的 、 、。 3 主要材料性能 3 1 聚氨酯灌浆剂 聚氨酯灌浆剂是以多羟基聚醚和多异氰酸酯化 学反应后进行聚合 ，从而生成高分子 的化学灌浆材 料 ，亲水性较好 ，遇到水会立即进行聚合反应 ，分 散乳化或发泡膨胀 ，能与混凝土本身 固结成弹性固 结体 ，迅速凝固并堵塞裂缝 ，永久止水 。同时 ，该 材料无收缩 ，可灌 性好 ，韧性佳 ，与基 材粘 着力 强 ，且对水质的适应性较强 ，符合低温条件下的灌 注 ( 见表 1 ) 。 小水电 2 0 1 3 年第3 期 ( 总第 1 7 1 期) 工程施工 表 1 聚氨酯灌浆剂灌浆材料主要性能指标 性 能 指标 密度( g c m 3 )( 2 5) 粘度 ( m P a s )( 2 5) 诱导凝 固时间 ( s ) 膨胀率 0 9 81 1 0 1 0 o一6 0 0 1 01 3 0 0 3 5 0 3 2赛 柏斯 赛柏斯水泥基渗透结晶型防水产品由活性化学 物质 、经过处理的极细硅砂及波特兰水泥等多种灰 色粉末状无机防水材料组成 ，由德 国化学家伦斯杰 逊在 1 9 7 2年发明，自上世纪 6 0年代起在欧洲、北 美作为混凝 土的修补材料得 到广泛 的应用。使用 前 ，需将一定量的赛柏斯与水按 比例进行混合 ，以 灰浆的形式涂刷到混凝土表面 ，操作十分简便 。 若混凝土表面的裂缝 中没有水 ，赛柏斯中的活 性成分便不会被激起 ，处于休眠状态。一旦有水渗 入时，赛柏斯的活性成分很快就会被激活 ，借助混 凝土的多孔性和化学特征，以水为载体，通过渗 透 ，在混凝土的微孔及毛细管 中传输 、充盈 ，催化 混凝土中的未水化成分再次发生水化反应 ，生成不 溶的树枝状 纤维 晶体结构 ，与原混凝土结合 为整 体 ，从而使混凝土中的裂缝 自行封闭 ，提高混凝土 结构强度 ，达到永久防渗的效果。 通过多次试验表 明，混凝土表面涂 刷赛柏斯 后 ，若在室内养护1 a ， 赛柏斯结 晶体可渗入混凝土 裂缝深达3 0 e m。 同时 ，赛柏斯有很好的耐湿、耐碳 化 、耐温效果 ，在提高混凝 土强度、防止冻融破 坏 、保护钢筋方面均有明显 的作用。 4 结语 隧洞裂缝 是混凝土结构 中普遍存在 的一种现 象，不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的 使用功能，而且容易引起钢筋的锈蚀和混凝土的碳 化 ，降低材料 的耐久性 ，影响建筑物 的承载能力。 经处理后 ，隧洞内裂缝渗水 问题得到彻底解决 ，确 保隧洞安全 、稳定运行 。 S 也 S I L S 屯 址 5 止 S 止 址 S S I L S S t ； 屯 S S t S S l L 5 止 5 止 ； I L S 舢 S t 5 止 址 ( 上接第 9 3页) 5 3 渗流稳定 河床部位砂 卵砾石组成松 散，岩层 渗透系数 大 ，透水性为极强 强 ，抗渗透变形能力弱，易产 生管涌破坏现象，会产生坝基渗透变形稳定问题。 第二层及第三层物质组成主要为粉、粘粒 ( 含量大 于 9 0 ) ，渗透性为极微 不透水 ，抗渗流能力高 ( t， 允1 ) ，不会产生渗流破坏现象 ；但应注意局部 粉砂及腐木夹层集 中带在库水及坝体的作用下产生 的剪切破坏，同时易沿该带产生渗流破坏现象。 左岸坡为卸荷松动体 ，卸荷裂隙内物质为碎石 块石及壤土 ，呈充填 半充填状态 ，卸荷裂隙透水 性强 ，其充填物质易被水流带走 ，产生渗透破坏 ， 卸荷裂隙被蚀空，变为无充填状态。卸荷带内岩体 局部稳定性受到影响，但不影响卸荷松动体的整体 责任编辑康鹏 ； I L S 舢 屯 l L ； 也 屯 止 止 S 止 S 稳定性。 右岸崩坡积层为含 碎石土夹块石。组成较松 散 ，透水性强 ，易产生渗透破坏。坝基基岩为强 弱风化 ，完整性较好 ，渗透性弱 一中等 ，抗渗变形 能力高 ( ， 允1 5 ) ，按 工程类 比经验 ，不会产生 渗流破坏。 参考文献 ： 1 云南省水利水电勘测设计研究院 牛栏江陡滩 口水电 站工程可行性研究报 告 R 昆 明： 云南省水 利水 电勘 测设计研究院， 2 0 0 6 2 工程地质手册编委会 工程地质手册( 第四版) M 北 京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 ( K F 3 华南工学院 ， 等 地基及基 础 M 北京 ： 中 国建筑 工业 出版社 ， 1 9 8 5 责任编辑康鹏 9 9