大壩墊層混凝土裂縫化學(xué)灌漿施工技術(shù)及工藝方案淺析

賀小近

（湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 長沙市 410014）

1 工程概述

皂市水利樞紐工程是國家重點(diǎn)工程，是澧水流域骨干防洪工程之一，工程開發(fā)的主要任務(wù)是防洪、兼顧發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等，是一座綜合利用的水利樞紐。

皂市水利樞紐屬I等工程。樞紐由碾壓混凝土重力壩、泄洪消能建筑物、壩后式電站廠房、灌溉渠首、斜面升船機(jī)（預(yù)留）等組成。其中河床布置混凝土重力壩，壩體表、底孔泄洪，壩后寬尾墩加消力池消能，右岸布置壩后式電站廠房，左、右岸非溢流壩內(nèi)各布置一個(gè)灌溉渠首，壩基防滲采用灌漿帷幕。

攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩軸線長351 m，共分為18個(gè)壩段，壩頂高程148 m，河床建基面高程60 m，最大壩高88 m。大壩碾壓混凝土墊層在澆筑完畢后，先后在各個(gè)壩段發(fā)現(xiàn)橫向裂縫。為保證大壩施工質(zhì)量，對大壩墊層混凝土進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。施工前進(jìn)行化學(xué)灌漿現(xiàn)場試驗(yàn)，以驗(yàn)證化學(xué)灌漿材料選擇、配比及設(shè)備配置設(shè)計(jì)的合理性和各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化施工機(jī)械組合，確定合理的施工工藝和參數(shù)，指導(dǎo)施工?，F(xiàn)將化學(xué)灌漿試驗(yàn)淺析如下。

2 化學(xué)灌漿試驗(yàn)材料選擇、配比及設(shè)備配置

2.1 化學(xué)灌漿材料的選用

環(huán)氧灌漿材料其主要成分為環(huán)氧樹脂（主劑）、水下固化劑、反應(yīng)型稀釋劑和表面活性劑。

2.2 化學(xué)灌漿試驗(yàn)漿材配比及其性能

根據(jù)化學(xué)灌漿試驗(yàn)現(xiàn)場情況，選用三種配比的環(huán)氧漿材，三種配比及其漿材性能試驗(yàn)成果如表1、表2。

表1 化灌試驗(yàn)漿材配比（重量比）

表2 試驗(yàn)配比漿材性能（20℃）

2.3 制漿工藝

預(yù)先將環(huán)氧樹脂A、稀釋劑C按配比互溶攪拌均勻制成基液。灌漿過程中，根據(jù)灌漿需求量，將固化劑B緩慢注入基液，邊注入邊攪拌，控制注入速度以保持漿液溫度在30℃以下，同時(shí)加入表面活性劑混合均勻，放入儲(chǔ)漿桶通過自動(dòng)化灌漿泵進(jìn)行灌注。漿液配制采用分批配制，隨用隨配，以保持漿液低粘度，提高灌漿質(zhì)量，節(jié)約漿材。

2.4 化學(xué)灌漿設(shè)備配置（表3）

表3 化學(xué)灌漿設(shè)備配置表

3 生產(chǎn)性試驗(yàn)施工工藝

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

（1）了解混凝土經(jīng)過化學(xué)灌漿后，開裂混凝土的物理力學(xué)性狀的可提高程度。

（2）驗(yàn)證灌漿工藝，詳細(xì)了解墊層的可灌性以及各項(xiàng)灌漿參數(shù)。

（3）通過試驗(yàn)對混凝土性狀、可灌性、波速變化、透水性及力學(xué)強(qiáng)度的改變等，論證混凝土化學(xué)灌漿的可行性，為優(yōu)化設(shè)計(jì)、簡化施工，降低工程造價(jià)提供依據(jù)。

3.2 試驗(yàn)區(qū)域的選擇

試驗(yàn)區(qū)域選擇在裂縫寬度較大，處理難度較大的12壩段進(jìn)行，挑選原透水率較大且裂縫密集的區(qū)域作為化學(xué)灌漿試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)孔孔距1.0 m，孔深1.0 m，垂直鉆孔。化學(xué)灌漿試驗(yàn)區(qū)實(shí)際孔位布置與裂隙相對位置如附圖所示。

附圖 化學(xué)灌漿試驗(yàn)布置孔圖

3.3 試驗(yàn)施工順序

試驗(yàn)分二序施工，先施工1序1#、2#孔，再施工2序3#孔。試驗(yàn)孔施工完畢后24 h后進(jìn)行檢查孔鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)。

3.4 環(huán)氧漿材灌漿工藝

環(huán)氧漿材化灌試驗(yàn)施工，采用孔口封閉填壓式灌漿的施工工藝，采用“置換和壓力封孔法”進(jìn)行灌漿封孔。

孔距：1.0 m

孔徑：Ф35

試驗(yàn)段長：環(huán)氧灌漿材料試驗(yàn)段長控制標(biāo)準(zhǔn)為1.0 m（試驗(yàn)段位于墊層混凝土內(nèi)）。

灌漿壓力：最高壓力采用0.2 MPa。

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：原則上達(dá)到吸漿量＜10 mL/min后屏漿4 h的標(biāo)準(zhǔn)即可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后，再保持壓力閉漿，進(jìn)行孔口封閉待凝。

4 施工方法及施工技術(shù)要求

4.1 化學(xué)灌漿布置

根據(jù)施工單位裂縫現(xiàn)場調(diào)查情況，混凝土墊層裂縫基本為貫穿性裂縫，裂縫垂直深度從（0.5～1.5）m不等，裂縫基本垂直，部分裂縫偏角在15°左右。本次化學(xué)灌漿所有裂縫均采用通縫灌注?；瘜W(xué)灌漿孔孔距1.0 m，孔深1.0 m，鉆孔垂直，部分裂縫有偏角的鉆孔角度75°。

4.2 灌前鉆孔

（1）孔徑：化學(xué)灌漿孔孔徑為Φ35。

（2）鉆進(jìn)：灌漿孔采用手持式風(fēng)鉆鉆進(jìn)，試驗(yàn)孔及檢查孔采用金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)。

（3）取芯描述：所有試驗(yàn)孔及檢查孔進(jìn)行全孔取芯，并進(jìn)行取芯描述。

（4）鉆孔沖洗：所有灌漿孔在各段鉆孔結(jié)束后均進(jìn)行鉆孔沖洗。

4.3 壓 水

（1）化學(xué)灌漿孔段灌前進(jìn)行20 min簡易壓水，簡易壓水可結(jié)合鉆孔裂隙沖洗進(jìn)行。

（2）壓水方法采用單點(diǎn)法，壓水壓力一律為0.15 MPa。

（3）壓水采用孔內(nèi)阻塞器壓水。

（4）化學(xué)灌漿灌前只做簡單壓水，用以驗(yàn)證孔口封閉效果及初估配漿量。

4.4 壓力封孔

灌漿結(jié)束后，采用“置換和壓力封孔法”進(jìn)行灌漿封孔，封孔漿液采用水灰比0.5∶1改性水泥漿，封孔壓力為0.2 MPa。

4.5 化學(xué)灌漿

化學(xué)灌漿孔施工采用孔口封閉。化學(xué)灌漿施工前進(jìn)行鉆孔沖洗及簡易壓水試驗(yàn)（壓水20min），確定滲漏量（Q）、封閉阻塞效果及預(yù)估灌漿量。

（1）為保證化學(xué)灌漿質(zhì)量，在化學(xué)裂縫灌漿前，首先在裂縫與壩段分縫處用鉆機(jī)鉆孔到混凝土與基巖接觸面，灌注水泥砂漿，將裂縫兩端封閉。

（2）分批配制漿液。

（3）灌漿泵和灌漿孔口處安設(shè)壓力表。壓力表與管路之間裝設(shè)隔漿裝置，以防漿液進(jìn)入壓力表。

（4）所有灌漿設(shè)備注意維修保養(yǎng)，并有配用件，以避免因灌漿設(shè)備發(fā)生故障而造成中斷灌漿的質(zhì)量事故。

（5）灌漿開始時(shí)，利用環(huán)氧樹脂漿液的憎水性、比重較水大的特點(diǎn)，采取純壓式灌注。

（6）灌漿開始時(shí)關(guān)閉孔口回漿閥門。在灌漿過程中根據(jù)灌漿需要，由施工技術(shù)員確定打開孔口回漿閥，排水（氣）。壓力逐步升至設(shè)計(jì)壓力。正常情況下，灌注作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，以利充填密實(shí)和節(jié)約漿材。

（7）射漿管采用塑料管，射漿管頭部加工成長約50 cm的花管。灌漿過程中，射漿管插入到孔底，同時(shí)保持吸漿管口置于盛漿設(shè)備液面以下，以免灌漿時(shí)吸入空氣。

（8）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注入率小于0.01 L/min的漿量已經(jīng)灌完，即可結(jié)束。結(jié)束后分兩個(gè)階段待凝，第一階段為有壓待凝，即以灌漿結(jié)束時(shí)的壓力開始屏漿，第二階段為無壓待凝，即取出灌漿管和阻塞器后，進(jìn)行無壓待凝。

4.6 表面裂縫處理

采用風(fēng)鎬配合人工沿裂縫對稱鑿寬20 cm的深5 cm的U型槽，并注意不破壞整體混凝土。U型槽首先用高壓水沖洗，然后用高壓風(fēng)吹凈槽內(nèi)積水，再用干棉紗擦干。

在槽內(nèi)連續(xù)嵌填適量蓬松麻絲，并注意不要堵塞預(yù)留的灌漿管口，然后用環(huán)氧砂漿回填封縫。

5 灌漿過程中一些特殊情況的處理方法

（1）灌漿過程中，對于相鄰的鉆孔進(jìn)行觀測，如發(fā)現(xiàn)有串漿現(xiàn)象，及時(shí)降壓觀察分析原因后，采取相應(yīng)的措施處理。

（2）灌漿過程中，如吸漿量較大，且長時(shí)間內(nèi)不能減少，超出受灌范圍，可采取降低灌漿壓力，縮短漿液凝固時(shí)間、增大漿液粘度、使用間歇灌漿或定量灌漿等方法處理。

（3）灌漿過程中，如漿液溫升過高（化學(xué)漿液超過30℃），出現(xiàn)暴聚征兆，立即調(diào)換新漿，必要時(shí)，采取沖洗設(shè)備和管路，然后再繼續(xù)灌漿作業(yè)的施工措施。

（4）配比1漿液配制后超過8 h，配比2、3漿液配制后超過10 h，則將未灌入的漿材廢棄或根據(jù)漿液粘度增長的情況用于其他孔的孔容置換。

6 灌漿質(zhì)量控制

6.1 質(zhì)量保證措施

化學(xué)灌漿施工全過程中，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)的規(guī)程規(guī)范要求、設(shè)計(jì)和招標(biāo)文件的技術(shù)要求，按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中明確的施工程序和操作規(guī)程進(jìn)行施工，不斷完善施工工藝，優(yōu)化灌漿參數(shù)，確保灌漿施工質(zhì)量，為指導(dǎo)下步灌漿施工提供可靠依據(jù)。具體措施為：

（1）施工準(zhǔn)備工作質(zhì)量保證措施。

鉆孔放樣嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)地放樣。首先進(jìn)行裂縫校測，根據(jù)測量放樣確定孔位。

（2）鉆孔施工過程的質(zhì)量保證措施。

鉆孔施工前按照鉆孔任務(wù)書準(zhǔn)備相應(yīng)的鉆探器具、鉆探記錄班報(bào)表等；鉆孔按照規(guī)范要求進(jìn)行，要求穩(wěn)固、水平、各部連接緊密。

開孔前再一次校核孔位，嚴(yán)格按照鉆孔施工程序進(jìn)行鉆孔施工。

（3）灌漿施工質(zhì)量保證措施。

配備相應(yīng)的灌漿設(shè)備、器具，并且在開灌前進(jìn)行灌漿設(shè)備檢查，對不能正常滿足灌漿要求進(jìn)行維修，灌漿前先按規(guī)范要求進(jìn)行鉆孔沖洗，保證鉆孔沖洗干凈，按規(guī)范要求進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)，灌漿塞堵塞滿足規(guī)范要求。

灌漿施工嚴(yán)格按分序逐漸加密的原則進(jìn)行，采取孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法。

采用符合要求的灌漿材料，并進(jìn)行使用前的質(zhì)量檢驗(yàn)，不合格材料堅(jiān)決不用。在各儲(chǔ)漿桶點(diǎn)配備足夠數(shù)量的比重計(jì)，保證漿液穩(wěn)定與均勻性。

（4）灌漿施工技術(shù)保證措施。

灌漿試驗(yàn)采用灌漿壓水自動(dòng)記錄儀進(jìn)行在線監(jiān)控和記錄，保證施工質(zhì)量；灌漿施工中執(zhí)行“三檢制”，即鉆孔、壓水、灌漿及檢查孔施工的各工序施工過程中，灌漿機(jī)組成員首先進(jìn)行自檢，然后灌漿隊(duì)施工員進(jìn)行復(fù)檢，最后工區(qū)施工員進(jìn)行終檢，并請監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

（5）注意環(huán)境保護(hù)及污水、廢液的合理排放。

6.2 質(zhì)量檢測措施

為了探索優(yōu)化灌漿工藝，確定合理地灌漿參數(shù)，保證工程質(zhì)量，灌漿試驗(yàn)施工結(jié)束后，進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查。

化學(xué)灌漿質(zhì)量檢查以鉆孔壓水試驗(yàn)檢查成果為主，并結(jié)合鉆孔取芯情況等資料進(jìn)行綜合評定。

質(zhì)量檢查壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，壓水試驗(yàn)壓力為固結(jié)灌漿的80%。

化學(xué)灌漿質(zhì)量檢查合格標(biāo)準(zhǔn)按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》要求執(zhí)行。

7 資料整理及提交

化學(xué)灌漿結(jié)束后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)?zāi)康模皶r(shí)整理灌漿試驗(yàn)成果，分析混凝土裂縫的可灌性，總結(jié)優(yōu)化漿液配比、灌漿壓力、灌漿工藝及特殊工程問題的處理措施等。并提交如下灌漿成果資料：

（1）化學(xué)灌漿試驗(yàn)報(bào)告；

（2）鉆孔、灌漿施工班報(bào)記錄；

（3）化學(xué)灌漿成果表；

8 結(jié) 語

混凝土經(jīng)過化學(xué)灌漿后，通過對裂縫部位混凝土取樣試驗(yàn)，開裂混凝土的裂縫得到了填充，混凝土物理力學(xué)性能得到了提高，膠結(jié)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該處理方法不僅對其它工程混凝土裂縫的處理具有借鑒意義，同時(shí)對基巖裂縫的處理，對混凝土低強(qiáng)、松散等缺陷的處理同樣具有參考意義。