引滦隧洞低强混凝土内部缺陷的处理.pdf

施工技术 引 滦 隧 洞 低 强 混 凝 土 内 部 缺 陷 的 处 理 , , (天津市水利勘测设计院，天津300204) 摘要 , , . 关键词 ; ; 中图分类号:TV 431文章标识码: B文章编号:1 009-0088( 201 3) 03 -01 1 1-02 0引言 引滦入津隧洞工程位于河北省迁西县和遵化县交 界的黎河与滦河流域的分水岭处.输水隧洞及进出口 工程总长1 2. 39 km ， 其中， 洞长 9. 6 6 km ， 设计流量 6 0 m 3 / ， 校核流量 75m 3 / ， 隧洞净宽 5 . 7 m ， 净高 6 . 25 m ， 圆拱直墙型断面， 无压输水.工程于 1 982 年 5月 开工， 1 983 年9 月建成通水.从 1 985年开始， 陆续发 现隧洞底板及边墙出现裂缝， 2004 年开始研究低强混 凝土的处理方案， 201 0 年完成低强混凝土区试验性处 理. 所谓低强混凝土， 系指一些衬砌部位混凝土强度 低于20 M Pa ， 一般在 1 5M Pa 以下或1 0 1 2 M Pa ， 甚至 强度为 零 低强混凝土部位钻取的芯样内部缺陷 明显， 具有以下特征: 芯样密实性差， 芯样断裂或不 成型， 有气孔， 蜂窝状缺陷相连贯.芯样骨料不匀， 骨料少或集中在某一部分， 有的部位全为砂， 形成砂石 或砂夹层， 深度一般1 0 30 c m ， 夹层内的砂石一般人 手可以刨动.砂石夹层内无水泥胶结的胶凝结构 呈松散体.芯样均质性差， 有的中间夹 2 3 c m 粉 状凝结物， 有的中部有异物.低强混凝土衬砌表面 大面积常年阴湿而致的渗水溶蚀( 隐渗或面层出露层 状明流渗水) 在边墙上形成悬挂的 白色帷幕 或淡黄 色的贴壁凸起的混结不规则柱体.低强度混凝土缺陷 在工程中存在着安全隐患， 为确保工程的长期有效的 正常运行安全， 分析低强混凝土缺陷的成因， 并采取一 定的处理措施， 防止其病害发生是必要的. 1内部缺陷形成的原因 ( 1 ) 施工期混凝土搅拌不均匀， 水泥浆与粗细骨 料分离， 运用中形成麻面, 砂石夹层. ( 2) 施工中对毛洞壁面的集中渗水( 股流, 线流) 未予引排， 而致渗水将液态混凝土中的水泥浆冲失 后期形成贯穿性孔洞( 穴 ) ( a) - 直立式; ( b) - 倾斜式; ( c ) - 台阶式 图3重力式挡墙形式 悬臂式挡墙能适应较松软的地基， 挡墙结构由立板, 趾板 和踵板组成.悬臂式挡墙的墙背面一般可以直立， 做成竖直 面，墙正面可根据立板的强度和刚度要求做成1 :0.02 1 : 0. 05的斜坡. 悬臂式挡墙的主要特点是墙身厚度小， 重量轻， 拦 挡高度较高. 当挡墙较高时，导致立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土 的用量剧增，此时沿悬臂式挡墙的立臂每隔一定距离加一道扶 壁， 将立壁与踵板连接起来即形成扶壁式挡墙. ( a ) - 悬臂式; ( b) - 扶壁式 图4悬臂式和扶壁式挡墙形式 ( 编校: 郭宝丽) 收稿日期:201 3 - 04 -22 作者简介: , . 111引滦隧洞低强混凝土内部缺陷的处理周景峰等 ( 3) 施工中对毛洞壁面的大面积渗水未能集中引 排， 而致渗水渗混到液态混凝土中， 从而使水灰比增 大， 导致分布不均匀的低强度混凝土产生. ( 4) 隧洞运用期， 在地下水补给丰沛的洞段的混 凝土， 长期处在压力渗水作用的不利环境之中， 从而加 速其溶蚀进程. 2内部缺陷治理方案 低强混凝土补强加固通常采用水泥灌浆和化学灌 浆， 通过多年现场试验化学灌浆综合效果优于水泥灌 浆.化学灌浆是目前低强混凝土补强加固最有效的措 施， 可以最大限度的阻止混凝土病害进一步发展， 增加 混凝土耐久性. 化学灌浆继续采用油溶性聚氨酯( 氰凝 TPT - 1 ) 和水溶性聚氨酯( 氰凝 TPT - 2) 两种材料结合的灌浆 材料.油溶性聚氨酯( 氰凝 TPT -1 ) 浆液注入遇水前 不发生化学反应， 遇水后立即反应， 粘度增加， 生成不 溶于水的凝固体， 具有一定的机械强度.浆液遇水反 应放出 CO 2气体， 使浆液膨胀向四周扩散， 产生其它 化学浆液所没有的二次渗透现象， 因而， 有较大的渗透 半径和凝固体积比， 它不受水压的限制， 且随着水压的 增高浆液膨胀受到限制后形成的凝固体将越紧密， 抗 渗性和强度也随之增高.该凝胶体具有很高的耐化学 侵蚀能力及抗菌性能.水溶性聚氨酯( 氰凝 TPT - 2) 与水反应后形成不溶于水的水合凝胶体.由于分子链 中亲水性基团的存在， 使其具有界面活性作用， 比一般 聚氨酯有更好的渗透半径.凝胶体为类橡胶态的弹性 体， 属柔性止水材料.由于特有的亲水效果， 形成的凝 胶体遇水可二次膨胀， 特别适用于变形量较大部位的 堵漏处理.两者相结合的高压化学灌浆.有如下优 点. ( 1 ) 该浆液最大优点是能二次渗透和发生膨胀， 浆液粘度小, 渗透半径大, 渗透性能好; 游离异氰酸基 ( - N CO ) 含量高， 凝胶时间快， 膨胀压力大; 形成的固 结体抗渗性能好， 抗压强度, 抗拉强度, 粘结力高， 耐腐 蚀性优越. ( 2) 化学浆液在灌注过程中可渗入到细微的裂缝 和孔穴之中， 在4 h 左右固结， 1 2 h 后与周边砂石, 混 凝土粘结， 最终堵塞低强混凝土内部的大小渗水通道， 从而， 可有效防止渗水对混凝土的溶蚀， 延长其使用寿 命. ( 3) 该项治理混凝土病害的措施业经多年地下洞 室堵漏防渗的实践检验， 且已形成相应的成套的施工 设备与施工工艺. 3低强混凝土内部缺陷治理施工步骤 3. 1清理基面封堵排水孔 应对低强混凝土区域表面进行清理， 其目的是露 出混凝土面， 查找渗漏点.并对已有排水孔进行封堵， 封堵采用 C1 0素混凝土或 M 1 0 砂浆. 3. 2表面局部松散混凝土凿除 在清理基面过程中发现的表面局部松散混凝土应 予以凿除， 并重新填筑 C 25混凝土， 表面用砂浆抹平. 3. 3灌浆部位局部打锚杆加固 加固锚杆布置原则为沿隧洞轴线方向间距 1 . 5 m ， 垂直轴线方向间距1 1 . 2 m ， 梅花型布置， 锚杆型 式 25 ， 长度 3 m . 3. 4化学灌浆 化学灌浆采用纯压式灌浆方式.在正式灌浆施工 之前先进行现场灌浆试验， 包括对浆材配置, 施工组 织, 施工工艺和技术措施的检验. 配置化学灌浆材料液配比为 TPT - 1 :TPT -2: 添加剂 = 1 :1 :0. 05 . 灌浆布孔间距 300 m m 300 m m 阵式布置， 斜向 45 钻孔， 孔深由结构尺寸决定， 边墙厚度 5 00 mm ， 垂 直深度26 0 mm .钻孔孔径在满足正常灌浆的前提下 采用较小的灌浆孔径， 钻孔原则上不得截断受力钢筋， 应采用超声波等探测受力钢筋分布. 灌浆压力应通过灌浆试验成果确定.灌浆时应尽 快达到设计压力， 但对于注入率较大或易于抬动的部 位应分级升压. 灌浆过程中发现冒浆, 漏浆时， 应根据具体情况采 用低压, 限流, 浓浆, 间歇等方法进行处理.如效果不 明显， 应停止灌浆， 待浆液凝固后重新扫孔复灌.灌浆 应连续进行， 若因故中断应尽快恢复灌浆.否则， 应进 行冲孔或扫孔， 再恢复灌浆. 灌浆结束标准: 当灌浆段在最大设计压力下， 注入 率不大于 0. 02 L/mi n 后， 继续灌注 30 mi n 以上， 可结 束灌浆. 4结语 引滦入津隧洞工程低强混凝土经过内部缺陷处理 后， 既能保证工程的顺利安全运行， 消除安全隐患， 又 能避免拆除重建， 减小工程投资.( 编校: 杨亚军) 收稿日期:201 3 - 04 -22 作者简介: ( 1 979- ) , , . 211内 蒙 古 水 利201 3 年第 3 期( 总第 1 45期)