化學(xué)灌漿在壩基灌漿廊道裂縫處理中的應(yīng)用

高忠林，張刷來(lái)

(四川華電雜谷腦水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川成都 610091)

1 工程概況

獅子坪水電站攔河大壩為土質(zhì)心墻堆石壩，壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻全封閉防滲。大壩壩頂高程2 544.00 m。大壩上游壩坡為1∶2，下游壩坡為1 ∶1.8。心墻底高程2 408.00 m，頂高程2 542.00 m，大壩壩高136 m。心墻與左、右岸壩肩全部為基巖連接，壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻全封閉防滲。防滲墻位于心墻中部壩軸線下部，防滲墻厚1.3 m，底嵌入基巖1～2 m，墻頂與心墻底部齊平，墻頂設(shè)觀測(cè)、檢修、灌漿廊道并與兩岸帷幕灌漿平洞相連。廊道上、下游兩側(cè)底部各設(shè)20 m長(zhǎng)的復(fù)合土工膜，并在廊道外側(cè)周邊鋪設(shè)高塑性粘土區(qū)，粘土區(qū)寬11 m，高12.5 m。

獅子坪水電站受汶川“5.12”大地震影響，灌漿廊道底板出現(xiàn)貫穿性裂縫，裂縫位于距上游邊墻10多cm到1 m的部位，從左岸至右岸沿壩軸線方向連續(xù)分布，總體長(zhǎng)度超過(guò)80 m。灌漿廊道靠河床右側(cè)裂縫寬約3～6 mm，左側(cè)裂縫寬約2～4 mm，中間裂縫寬約6～11 mm，局部有滲水，裂縫為陡傾角(約80°以上)，傾向上游，最大深度超過(guò)2 m。

2 灌漿廊道裂縫的化學(xué)灌漿處理

常見(jiàn)混凝土裂縫處理的基本方法有:表面處理法、填充法、灌漿法及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。工程中具體的做法有開(kāi)槽法修補(bǔ)、粘鋼補(bǔ)強(qiáng)、粘纖維補(bǔ)強(qiáng)、水泥灌漿、化學(xué)灌漿、裂縫表面封閉等［1］。根據(jù)獅子坪水電站灌漿廊道裂縫的實(shí)際情況，考慮到堆石壩對(duì)結(jié)構(gòu)完整性和工期的要求，經(jīng)分析決定對(duì)灌漿廊道所有裂縫采用化學(xué)灌漿的加固處理方案。

2.1 灌漿材料

本工程選用環(huán)氧樹(shù)脂類漿液和水溶性聚氨酯類漿液作為補(bǔ)強(qiáng)灌漿材料。據(jù)有關(guān)資料介紹，環(huán)氧樹(shù)脂漿液具有常溫固化、固化后抗壓和抗拉強(qiáng)度高、粘結(jié)能力強(qiáng)以及能抵抗酸、堿侵蝕的特點(diǎn)，是一種較好的補(bǔ)強(qiáng)灌漿材料，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料可以制成不同性能、滿足不同要求的漿材，是目前使用廣泛，性能很好的一種灌漿材料。

2.2 裂縫化學(xué)灌漿施工工藝

獅子坪水電站廊道化學(xué)灌漿的施工工藝:裂縫表面清洗→灌漿孔的布置→鉆孔及孔內(nèi)清洗→裂縫部位鑿槽→預(yù)埋灌漿管→通水洗縫、封槽→灌漿→封閉待凝、拆除灌漿管、砂漿補(bǔ)平。

(1)裂縫表面清洗。用高壓水流對(duì)裂縫表面進(jìn)行清洗，清洗程度要以能精確找出裂縫的位置，準(zhǔn)確確定裂縫寬度為準(zhǔn)，以便施工人員根據(jù)裂縫的實(shí)際情況進(jìn)行布孔。

(2)合理布置灌漿孔。裂縫處理所需的鉆孔分3類，分別是探縫孔、灌漿孔、騎縫孔。探縫孔:裂縫長(zhǎng)度≤20 m時(shí)布置1個(gè)探縫孔;裂縫長(zhǎng)度≥20 m時(shí)每10 m布置一個(gè)探縫孔，要求探縫孔深度能準(zhǔn)確探明裂縫深度為準(zhǔn)。灌漿孔:根據(jù)探縫孔探明的裂縫深度，為保證裂隙能被漿液全部填滿，設(shè)置灌漿孔的孔距2 m，孔深2 m。騎縫孔:為保證灌漿后的裂隙不存在空腔，且有屏漿作用，設(shè)置騎縫孔孔距0.5 m，孔深0.2 m。

(3)鉆孔及孔內(nèi)清洗。鉆孔采用取芯鉆按布置孔深要求進(jìn)行鉆孔，并且盡量控制每條縫上的灌漿孔一次鉆成，防止鉆出的粉末將縫隙堵塞。每條縫上的孔鉆完后進(jìn)行壓力水沖洗，確?？卓p都能連通。

(4)裂縫部位的鑿槽。首先用混凝土切割機(jī)沿裂縫兩側(cè)切割兩條相距100 mm，深40 mm的引導(dǎo)縫;再用人工開(kāi)鑿70～80 mm深的“U”型槽，槽底沿裂縫中心線寬15～20 mm，開(kāi)口深度達(dá)70～80 mm。鑿槽長(zhǎng)度為裂縫長(zhǎng)度加上裂縫兩頭各多鑿的500 mm。

(5)預(yù)埋灌漿管。根據(jù)孔深預(yù)埋直徑為5 mm的灌漿管，要求漿液能順利通過(guò)灌漿管進(jìn)入裂隙，并保證灌漿管不被漿液壓力擠出孔口為準(zhǔn)。

(6)通水洗縫、封槽。用高壓專業(yè)泵清洗槽內(nèi)的殘?jiān)?，灰塵等，確保殘?jiān)⒒覊m清洗干凈后，用聚氨酯化學(xué)灌漿材料與砂漿對(duì)槽進(jìn)行封堵。封槽的目的是為了防止?jié){液外流以達(dá)到灌漿壓力，確保漿液在有壓狀態(tài)下裂縫能充分填滿。

(7)灌漿。待封槽用的水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料與砂漿達(dá)到固結(jié)強(qiáng)度后(72 h后)進(jìn)行灌漿，灌漿遵循由“深到淺、由窄縫到寬縫，從一側(cè)到另一側(cè)”的原則進(jìn)行灌漿。首先灌灌漿孔，然后灌騎縫孔。對(duì)一個(gè)孔進(jìn)行灌漿時(shí)，其余孔口全部敞開(kāi)，待相鄰孔有回漿時(shí)封閉該灌漿孔并進(jìn)行關(guān)聯(lián)灌注。初始灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，最終灌漿壓力不小于1.5 MPa。在灌注過(guò)程中逐級(jí)加壓，以保證回漿管回漿為限。當(dāng)進(jìn)漿速度小于5 mL/min時(shí)，穩(wěn)壓10～15 min，扎管封閉。

(8)封閉待凝、拆除灌漿管、砂漿補(bǔ)平。當(dāng)灌漿結(jié)束且漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后切除灌漿管，并用聚氨酯化學(xué)灌漿材料與砂漿封孔，待凝72 h后用砂漿補(bǔ)平，最后人工磨平或用砂輪機(jī)拋光。

2.3 化學(xué)灌漿質(zhì)量檢查

(1)灌漿材料檢查。檢查出廠合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、計(jì)量措施和試驗(yàn)報(bào)告。

(2)灌漿過(guò)程資料檢查。灌漿過(guò)程中是否出現(xiàn)中斷、灌漿壓力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求、是否按結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束灌漿、是否出現(xiàn)大量漏漿、串漿現(xiàn)象，產(chǎn)生上述異常狀況時(shí)采用的處理方法是否符合規(guī)范或設(shè)計(jì)要求。

(3)原裂縫表面檢查。灌漿處理后的裂縫沒(méi)有明顯的滲水現(xiàn)象，局部出現(xiàn)面濕(不滲水)經(jīng)處理后無(wú)滲水現(xiàn)象，裂縫表面是否平整、干凈。

(4)壓力水試驗(yàn)。灌漿結(jié)束7 d后進(jìn)行壓水試驗(yàn)。先確定鉆孔位置、角度、深度及灌漿孔，以0.3 MPa壓力進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)以裂縫不吸水且透水率小于0.01 Lu為檢查標(biāo)準(zhǔn)，檢查孔為全孔的3%。

(5)鉆取芯樣檢查。鉆孔取樣部位在現(xiàn)場(chǎng)確定，取樣數(shù)量為3～5個(gè)芯樣，巖芯在騎縫孔鉆取并避開(kāi)內(nèi)部鋼筋，芯樣直徑不小于50 mm;對(duì)于取樣造成的孔洞立即采用強(qiáng)度等級(jí)較原混凝土提高一倍的混凝土填實(shí)。

2.4 質(zhì)量檢查結(jié)果

通過(guò)對(duì)以上項(xiàng)目進(jìn)行檢查分析，獅子坪水電站化學(xué)灌漿材料的各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)量措施符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);灌漿過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)中斷，但中斷時(shí)間較短，恢復(fù)灌漿后，吸漿量正常;灌漿壓力，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行;灌漿裂縫平整干凈，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的滲水現(xiàn)象。壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，裂縫透水率小于0.01 Lu;芯樣結(jié)構(gòu)完整，環(huán)氧漿液結(jié)石在裂隙中填充膠結(jié)良好，芯樣平均抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)進(jìn)行化學(xué)灌漿研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代末，至今已近半個(gè)世紀(jì)。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在水利水電工程中采用化學(xué)灌漿技術(shù)，解決了一些工程技術(shù)難題。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)還沒(méi)有一部有關(guān)化學(xué)灌漿的全國(guó)性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本工程采用的灌漿材料、施工過(guò)程、灌漿后的效果及灌漿質(zhì)量檢查內(nèi)容，為今后類似工程提供了一定的參考。

［1］河北省黃壁莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)局.黃壁莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程技術(shù)論文集［C］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2004:284～287.