坝体漏水处理论文.doc

大黑汀水库坝体化学灌浆处理试验方法研究

摘要：随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术。经过中国水科院与大黑汀水库管理处有关部门，对大黑汀水库大坝东坝头水平裂缝及横向裂缝进行了观察及研究，决定用SK-E系列改性环氧浆对裂缝进行处理，确保坝体的稳定性和耐久性。
关键词： 化学灌浆  环氧树脂   大黑汀水库
一、 化学灌浆技术
所谓化学灌浆就是将一定的化学材料配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术。灌浆液技术成熟，品种齐全，基本上都已实现了单组份成品他生产，不需现场调配，质量稳定，开桶即可使用。浆液耐化学腐蚀，固化后无毒、环保、可永久防水。施工工艺简单，易行。施工速度快，止水效果立竿见影。
随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术。在现在的施工中比较常见的一种裂缝处理方法就是化学灌浆。目前处理坝体漏水的主要方法就是化学灌浆。
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的，其可靠性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史。我国的化学灌浆技术应用与研研究起步较晚，但发展较快并有自已的独创。如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起，也才只有50年的历史五十年来，我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩。
二、 化学灌浆技术在大黑汀水库的应用
大黑汀水库位于唐山市迁西县滦河干流上，距上游潘家口水库35km，是开发滦河的大型骨干工程。工程于1973年动工兴建，1986年竣工。大坝为宽缝混凝土重力坝，坝顶全长1354.5m，最大坝高52.8m。在多年的运行当中，发现东重力坝段水平裂缝及横向裂缝存在渗水现象，渗水点正在逐年的曾多，渗水量也随之加大。
针对大黑汀水库坝体目前的渗漏情况，2005年3月31日，中国水科院与大黑汀水库管理处有关部门，对大黑汀水库大坝东坝头水平裂缝及横向裂缝进行了观察及研究，裂缝如不处理，将影响坝体的耐久性和稳定性。根据现场实际情况，决定在2005年4月气温条件许可的情况下（化学灌浆宜在气温凉爽的条件下进行），选择1~2个渗水较大坝段进行化学灌浆试验，以探索大黑汀水库裂缝渗漏水解决办法，提高坝体的整体性能，确保大坝的安全稳定。
1. 灌浆材料
根据工程裂缝情况和以往混凝土裂缝灌浆工程的经验，决定采用低粘度的SK-E系列改性环氧灌浆材料。SK-E系列改性环氧灌浆材料具有粘度低、粘接强度高、物理性能好等优点，并具有良好的亲水性（可水下固化）。因此，对于不同的工程情况，可选择不同的材料配方。SK-E系列改性环氧树脂浆材可根据工程需要使用不同品种的固化剂、外加剂，各种力学性能指标可满足不同的设计要求，在东江、大黑汀、大化、亭下、龙羊峡、潘家口、十三陵抽水蓄能电站、向家坝基础化学灌浆试验等多个水电工程应用，均取得良好效果。针对大黑汀水库大坝水平裂缝，由于裂缝宽度较窄，应采用粘度低、凝固时间长的配比，以适应长时间慢渗的灌浆要求；而对于横向裂缝，应采用粘度适中，凝胶时间较短的配比。SK-E系列改性环氧浆材配方物理力学性能见表1。

表1 SK-E系列改性环氧浆材配方物理力学性能
名称
编号
初始
粘度mPa.s
比重
g/cm3
初凝hr
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
（MPa）
冻融
次数
高温
性能
100℃
抗 渗
指 标
28d
90d
纯浆体
潮湿面
粘接
SKE
1
40
1.07
10
35
60
9.2
>3.0
300
强度无明显变化
S10
2
19
1.07
32
25
38
8.3
>3.0
3
8
1.04
48
25
30
8.0
>3.0
粘接抗拉强度：砂浆试件断面涂SK-E改性环氧浆液，养护后测抗拉强度。因为SK-E改性环氧树脂浆材粘接强度大于水泥砂浆本身强度试件从砂浆处断裂，实际粘接强度大于测定值。
初始粘度：室温15℃ 测定。
针对大黑汀水库大坝水平裂缝和横向裂缝，根据表1性能情况，决定采用3号和2号配比。
2. 现场化学灌浆处理
2.1工艺流程
布孔→钻孔、取芯→洗孔→压水→灌浆→封孔→转下一孔
2.2合理布置灌浆孔
沿整个坝段布设，坝段两端灌浆孔距伸缩缝3m左右。由坝顶坝轴线南侧离护拦2.8m处垂直钻到渗水水平缝出露高程以下1 m深。灌浆试验钻孔拟进行下述两种方法试验：
方法一：
单排孔： I序孔孔距4m，坝段两端灌浆孔距伸缩缝3m，共钻灌浆孔4个。由坝段两端向中间循序施工。I序孔灌浆结束2~3天后钻II序孔。于I序孔两孔之间布设II序孔，II序孔与I序孔孔距2 m，共钻灌浆孔3个。由坝段两端向中间循序施工。
方法二：
双排孔：下游排I序孔由坝顶坝轴线南侧离护拦2.8m处垂直钻到渗水水平缝出露高程以下1 m深，孔距3 m，坝段两端灌浆孔距伸缩缝4.5m ，共钻灌浆孔4个。I序孔灌浆结束2~3天后钻上游排II序孔。II序孔与I序孔排距1.0m，II序孔坝段两端灌浆孔距伸缩缝3m，共钻灌浆孔5个。由坝段两端向中间循序施工。
钻孔深度: 如灌浆试验坝块126高程及117高程水平缝均漏水，则I序孔孔深13.8~14 m, II序孔孔深22.8~23 m。只有一条水平缝漏水，钻孔深度为渗水水平缝出露高程以下1 m深。
对于横向裂缝，在坝顶钻斜交孔，先进行横向裂缝灌浆后，再进行水平裂缝灌浆处理。
图一为单排孔布孔示意图：
Ｏ ——I序孔，
l ——II序孔
图二为双排孔布孔示意图：
Ｏ——I序孔,
l ——II序孔

2.3钻孔和洗孔
采用Ø76mm钻孔取芯，观察坝体混凝土质量情况并记录，对发现质量较差的孔段，进行压水检查，若发现渗漏，先进行灌浆处理。
钻孔过程中，观察取芯情况，对穿过水平缝后，灌浆前进行仔细的洗孔，以确保裂缝畅通。
（1）钻孔的倾斜误差小于1%，孔深误差小于2%。
（2）钻灌浆孔选用金刚石钻头钻进，以保证孔壁光滑，粉屑不阻塞裂缝。
（3）钻孔结束后进行孔壁冲洗，用在0.1～0.2Mpa高压水疏通缝隙。
（4）钻孔的过程做好钻孔记录。
2.4压水实验
钻孔完成之后做压水试验，如能进水，说明可以灌浆。根据规范要求采用单点法进行压水试验，计算透水率。压水试验结束之后用空压机从侧管压气排除孔内积水，然后灌入丙酮15~20L/孔，仍从侧管加气压将丙酮压入裂缝。
孔口管示意图

2.5灌浆
在灌浆的过程中，我们采取了我们自己的在施工中总结出来的方法。采用孔口封闭灌浆方法，中间插入灌浆管一根，（即日常用白所料管）上端要连接和栓塞配套灌浆心管，心管和所料管加起来的长度和孔深相等，将灌浆管向上提升40—50公分，向孔内填充干净的碎石，目的是减少孔内的占浆量。碎石添加到能放下栓塞的高度为止。安装好栓塞后，将高压水连接灌浆管向孔内冲水，使水先到底部再往上反，清理安装过程中产生的灰尘，清理干净后做灌浆前的准备。这样安装栓塞的好处就是减少浆液的浪费。之所以要把灌浆管通到底部，是因为我们要处理的缝隙在底部，浆液的密度比水大，上部不需要处理的孔段就可以用水填充。
化学灌浆采用单管顶压式。将配制好的浆液灌入灌浆罐内，采用氧气作灌浆压力，由于裂缝很细，进浆速度很慢，采用慢渗灌浆法，中间不可停顿。在灌浆初期，用以浆顶水排除孔内不需要积水，接着压力灌浆。为了更好的将浆液灌入缝隙，在灌浆前先灌入15-20升丙酮。
① 灌浆压力
可参照原设计， 0.4—0.7MPa。根据进浆量和速度，酌情提高到0.7～1.0Mpa。在灌浆过程中特殊情况特殊处理。
② 灌浆结束标准
灌浆至上下游裂缝出浆时，继续压浆2小时左右结束灌浆；当钻孔不通时，可不灌浆，留作排气孔；当进浆率较小时，可采用升高压力、延长灌浆时间等措施后，灌注24hr后结束。
③屏浆
灌浆结束后间隙式有压屏浆2小时，待压力消散后可跋起灌浆管，用水泥浆封孔。
灌浆设备可采用灌浆罐或专业化学灌浆泵来完成，由于灌浆时间较长，不宜采用手摇泵，以减少因泵的故障而影响灌浆效果。
2.6灌浆效果检查
灌浆结束2个月后，可在坝顶对应原渗水部位，Ⅰ、Ⅱ序孔之间钻孔取芯，观察岩芯情况进行压水试验，比较分析化学灌浆前后的压水试验值，每个坝段取2个共4个检查孔，孔径取Ø76。
目前,混凝土病害处理行业很少见到规范和标准,我们根据相关资料和部分相关部门的意见,拟定了如下质量检查标准仅供大家参考,是否可行有待商议。
① 灌浆处理后的裂缝没有明显渗水现象,局部出现面湿(不渗水) ,为合格。灌浆处理后的裂缝没有渗水现象为优良。
② 裂缝表面基本平整、干净,遗留少量的浆液,水泥防护层硬化后仅出现极少的鼓泡、脱落为合格。裂缝表面平整干净、美观,基本没有残留浆液,水泥浆硬化后没有出现鼓泡、脱落,为优良。
③ 灌浆资料基本齐全、整洁,记录基本清晰为合格。灌浆记录资料齐全、整洁记录清晰、详细为优良。
2.7特殊情况处理
上、下游漏浆：从布孔情况看，从上游漏浆的可能性较大，下游因距灌浆孔较远，而上游有水，无法采取措施，若发现漏浆，可采用小压力灌浆，即灌浆压力小于漏浆点水压力，如果进浆量太小可以停止灌浆。
灌浆过程中，一次配浆，以1kg左右为宜，防止灌浆时间较长引起爆聚，灌浆过程可对灌浆桶采取水冷却措施。
三、 结束语
经过化学灌浆后，下游坝面基本干燥，可以说明灌浆起到了明显的作用。灌浆前，整个下游坝面总呈湿润状态，漏水比较严重；灌浆后，下游坝面明显呈干燥状态，无漏水痕迹。
通过做压水试验也可以看出，化学灌浆后检查孔进水率几乎为零，比灌浆前大大的降低了进水率。说明浆液已渗透填充到裂缝当中，阻断了漏水通道。通过本次检查说明灌浆效果良好，SK-E改性环氧树脂灌浆处理坝体漏水是成功的。
在过去的50年中，我国有包括水电等大量的建设工程应用过化学灌浆技术，有许多采用化学灌浆解决工程难题的典型经验，其中有些已有初步总结，如复合灌浆技术等；有些则尚待总结，如化灌的密闭传输、自动记录、集中管理和实时监控技术等。不管过去有无总结，现有的化灌技术都需要从事化灌技术研究的专家、学者与有经验的工程技术人员相结合，在总结实践经验的基础上改进、提高,并能有所创新。
化学灌浆对象一般都具有隐蔽性和特殊性，实验室摸拟比较困难，故化学灌浆理论研究一直是化灌技术发展的薄弱环节，举步维艰。化学灌浆施工和不少施工参数的确定以往都是靠经验，缺乏理论指导。为了促进化学灌浆技术在多个工程领域科学的推广应用，今后很有必要加强在实验室中对灌浆理论的研究、探索。
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