化學(xué)灌漿在混凝土裂縫滲漏處理中的應(yīng)用

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊，河北 唐山 063000)

圖1 心墻區(qū)廊道混凝土立面布置(單位：m)

1 工程概況

苗尾水電站大壩心墻墊層混凝土順?biāo)鞣较蜃畲髮挾?92.66 m，沿壩軸線對稱布置，廊道底板上表面最低高程1 280.0 m，墊層混凝土最高高程1 412.80 m。左岸順坡墊層混凝土長273.20 m，心墻區(qū)水平段長151.17 m，右岸順坡墊層混凝土長183.40 m。設(shè)置6條結(jié)構(gòu)縱縫，劃分為7個條塊，混凝土墊層厚度1.50 m。沿心墻左岸1 365.00 m高程以下、右岸1 368.00 m高程以下設(shè)置灌漿廊道，廊道尺寸為3.5 m×3.5 m。

在完成混凝土澆筑及灌漿后，發(fā)現(xiàn)大壩廊道內(nèi)混凝土表面有滲水裂縫，共62條，總長度300.6 m；其中左岸11條，右岸28條，水平段23條，裂縫最大寬度2 mm，最長15.23 m；從裂縫分布情況來看，主要集中在水平段基一區(qū)、左一區(qū)1 340 m高程以下及右一區(qū)1 328 m高程以下，具體詳見心墻區(qū)廊道混凝土立面布置和表面裂縫展開性狀(見圖1～2)。裂縫產(chǎn)生原因主要為基礎(chǔ)約束及混凝土內(nèi)外溫差等，根據(jù)規(guī)范及技術(shù)要求需對以上裂縫進行針對性處理。

圖2 表面裂縫展開性狀(單位：m)

裂縫處理主要以補強加固、防滲為目的，通過向裂縫內(nèi)灌注環(huán)氧灌漿材料，從而提高混凝土整體性。原則上，對于表面縫寬不小于0.2 mm、縫長不小于100 cm、縫深大于30 cm的貫通性裂縫，采用化學(xué)灌漿處理。

2 灌漿試驗及材料選擇

根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求，在施工前需進行生產(chǎn)性平行試驗，選取在基一區(qū)檢查發(fā)現(xiàn)的一條貫穿性裂縫和一條表面裂縫進行。通過現(xiàn)場試驗，比較不同的化學(xué)灌漿材料性能、灌漿工藝及灌漿效果，選出適合裂縫處理的灌漿材料、灌漿施工工藝及參數(shù)[1]。

化學(xué)灌漿材料采用親水性環(huán)氧系列材料，灌漿漿液與縫面粘結(jié)強度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，芯樣劈拉試驗平均抗拉強度不應(yīng)小于1.5 MPa[2]。

(1)該工程采用GFAO-730系列高性能改性環(huán)氧灌漿材料，該材料在有水基面與潮濕混凝土粘接強度好，具有良好的親水性、高滲透性、凝固時間可調(diào)、固結(jié)體無毒等特點，適用于混凝土結(jié)構(gòu)中各類裂縫的防滲、加固、補強處理，能有效恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性和密實性(強度)。環(huán)氧灌漿材料性能詳見表1。

表1 GFAO-730高性能改性環(huán)氧灌漿材料性能指標(biāo)

表2 GFAO-JN高性能環(huán)氧膠泥指標(biāo)

(2)該工程采用GFAO-JN高性能環(huán)氧膠泥作為表面修補材料，該材料化學(xué)性能穩(wěn)定，且與混凝土匹配性好，具有良好的力學(xué)性能和耐候性，能有效阻止氯化物滲透，提高混凝土的抗碳化性能。環(huán)氧膠泥材料性能詳見表2。

3 裂縫處理工藝及方法

裂縫處理工藝流程：裂縫檢查→縫面打磨清理、開槽→布孔、鉆孔及洗孔→安裝注漿嘴、封縫→壓風(fēng)檢查→化學(xué)灌漿→割除灌漿嘴及基面清理→質(zhì)量檢查及驗收。具體方法如下。

(1)裂縫。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對裂縫產(chǎn)狀、縫長、縫寬以及縫深進行描述, 采用測縫儀測出裂縫寬度、測繩測量裂縫長度等數(shù)據(jù)，在性狀描述圖上標(biāo)注[3]。

(2)縫面打磨清理、開槽。采用手持打磨機沿裂縫進行打磨，打磨寬度為裂縫兩側(cè)各10 cm，打磨厚度為2 mm至新鮮混凝土面，長度方向超出裂縫端部20 cm；沿裂縫開騎縫槽，槽寬5 cm(含結(jié)構(gòu)縫寬度)，槽深2～3 cm。

(3)布孔。采用騎縫方式或斜孔形式，斜孔為兩邊交替布置。以騎縫鉆孔為注漿孔，縫深檢查孔為排水和排氣孔。鉆騎縫灌漿孔孔深為30～50 mm，孔距25～30 cm，裂縫交叉點和端點不受孔距限制布孔；縫深檢查采用斜孔布置，孔距80～100 cm，斜孔鉆孔布置詳見圖3。

圖3 斜孔鉆孔布置示意

(4)鉆孔。騎縫孔鉆孔角度垂直于混凝土面，鉆孔深度15～20 cm，孔徑φ30 mm；縫深檢查斜孔孔向與裂縫縫面夾角約為30°左右，鉆孔深度穿透縫面約20 cm，孔徑直徑為14 mm，騎縫孔布置詳見圖4。

圖4 騎縫孔布置示意

(5)沖洗。鉆孔結(jié)束后，及時采用高壓水進行沖孔洗孔，并標(biāo)識孔號記錄孔徑、孔深、成孔角度等。

(6)灌漿嘴安裝。采用專用注漿嘴放入灌漿孔內(nèi)，用環(huán)氧膠泥封閉固定，各鉆孔交替按每埋設(shè)2個灌漿嘴間隔1個排氣管設(shè)置。

(7)封縫。待灌漿嘴安裝完畢后對騎縫孔孔口及縫面處采用GFAO-JN環(huán)氧膠泥進行封縫，封縫時裂縫表面必須清潔干凈。

(8)通風(fēng)檢查。待封縫材料達(dá)到一定強度后(一般8 h以后)，對埋設(shè)的灌漿管路進行壓風(fēng)檢查，風(fēng)檢壓力不能超過灌漿壓力的80%，即 0.3 MPa。

(9)灌漿。從高程位置最低的孔開始進漿灌注，注意相鄰孔口的返漿情況，當(dāng)鄰孔返漿后，排掉鄰孔中的積水及漿水混合物以后接管進行并灌，據(jù)此由低至高逐孔并灌，屏漿與閉漿，直至所有孔灌漿結(jié)束。整個灌漿過程中控制好灌漿壓力表，灌漿完成后，個別孔不出漿的情況，需單獨連接灌漿泵進行灌注。

(10)灌后處理。待漿液凝固后切除注漿嘴及排氣管，磨平灌漿嘴，使表面平整光滑，打磨干凈后用潔凈水進行沖洗。沿縫兩側(cè)15 cm表面處理干凈之后，用噴槍烤干混凝土，均勻涂刷厚度不小于 0.5 mm的環(huán)氧膠泥，要求兩側(cè)涂刷整齊，不漏刷；再在膠泥表面鋪玻璃纖維網(wǎng)格布(網(wǎng)孔4 mm×4 mm，每平方米大于80 g)，邊鋪邊涂刷第二遍，玻璃纖維網(wǎng)格搭接寬度不小于10 cm，干后再涂刷第三及第四遍。

(11)質(zhì)量檢查及驗收。灌漿施工結(jié)束后，需進行壓水檢測及取芯檢測。取芯檢測在灌漿結(jié)束28 d后進行，采用騎縫鉆取芯樣；壓水檢測在灌漿結(jié)束15 d后進行。檢查孔的位置應(yīng)選擇具有代表性、裂縫串通性好、灌漿不正常以及灌漿質(zhì)量可能有問題的部位，且必須穿透裂縫。

4 灌漿成果統(tǒng)計及灌后檢查

結(jié)合資料，對取芯檢測的灌注深度和灌注量進行綜合評定，壓水檢測合格標(biāo)準(zhǔn)為：0.3 MPa壓力下，穩(wěn)壓10～20 min后結(jié)束透水率(Lu)≤0.1。

從所取的巖芯看，灌后檢查芯樣漿液填充飽滿、表觀粘接度良好，化學(xué)灌漿達(dá)到了預(yù)期目的(見圖5)。

圖5 ZB-02-001縫灌后芯樣

灌后壓水檢測最大透水率 0.045 6 Lu，最小透水率 0.013 2 Lu,平均透水率 0.023 6 Lu，均滿足質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié) 語

對苗尾水電站廊道混凝土前期施工中產(chǎn)生裂縫的原因進行了分析，對不同裂縫采取化學(xué)灌漿、表面封閉等措施進行了處理，通過鉆孔取芯檢查，芯樣漿液填充飽滿、表觀粘接度良好，化學(xué)灌漿效果達(dá)到預(yù)期。目前苗尾水電站已正常蓄水，經(jīng)監(jiān)測表明，大壩廊道內(nèi)滲水量變化不大，各縫隙無明顯濕跡。