水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫處理探析

張孝飛

（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司 廣東珠海 519020）

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水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫處理探析

張孝飛

（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司 廣東珠海 519020）

摘要：對水工地下隧洞進(jìn)行混凝土澆筑時，由于各種因素的影響，容易導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，可能會引起混凝土溫度應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)不均勻收縮，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。當(dāng)有較高的地下水位時，隧洞可能會在垂直水流的方向的環(huán)向出現(xiàn)水壓滲水裂縫，長時間滲水將會嚴(yán)重威脅隧洞的安全?？刹捎么蛐笨茁窆芎蜔o損貼嘴灌漿來處理隧洞的裂縫，從實(shí)踐的效果看，兩種裂縫處理技術(shù)的效果一般能夠滿足設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：水工地下隧洞 混凝土襯砌 滲水裂縫

1　前言

隨著水工地下隧洞的施工技術(shù)不斷地發(fā)展，且取得不錯的成就，一般來講，水工隧洞可用于發(fā)電、灌溉、輸水、供水、施工導(dǎo)流、泄水以及通航等。而在水面充滿整個水工隧洞的斷面時，對隧洞的洞壁產(chǎn)生相應(yīng)的水壓力，這類隧洞稱為壓隧洞。在水工地下隧洞內(nèi)部的水流可以自由流動，這類稱為無壓力隧洞，前者容易受到隧洞內(nèi)外溫差而發(fā)生不均勻收縮造成的裂縫，還可能受到水的壓力形成水壓滲水裂縫，在一定程度上影響了整個隧洞的安全性。

2　水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫的概述

為了對水工隧洞進(jìn)行防滲堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固，我們可以采用化學(xué)灌漿的方法來對水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫進(jìn)行處理。一方面，要求防滲堵漏的灌漿應(yīng)當(dāng)具有很高的抗?jié)B性和耐用性，同時還要求灌漿材料能夠抵擋外來水汽將混凝土碳化和對鋼筋的腐蝕，以滿足整體結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，提高隧洞的使用壽命。另一方面，在補(bǔ)強(qiáng)加固上，縫面灌漿后的漿液應(yīng)該具有很高粘結(jié)度，同時還能夠恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。不論是防滲堵漏還是補(bǔ)強(qiáng)加固，所選用的漿材都應(yīng)該滿足溫度反復(fù)收縮開裂的處理要求。

現(xiàn)階段，高滲透改性環(huán)氧漿材廣泛的應(yīng)用在地下隧洞砼襯砌滲水裂縫施工中，但該種漿材具有一定的局限性，在今后的發(fā)展研究中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對抗老化、無收縮、環(huán)保型以及高粘結(jié)強(qiáng)度、低粘度的改性環(huán)氧漿材研究。

開槽埋管法、打斜孔埋管法和無損貼嘴法是目前裂縫處理常用的三種方法。由于開槽埋管法不僅會對所使用的漿材損害很大，而且還會破壞原有混凝土的結(jié)構(gòu)，開槽難以修復(fù)，目前該種方法已很少采用。打斜孔埋管法不會對原有混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的破壞，在一定程度上彌補(bǔ)了開槽法的部分缺點(diǎn)，并且該施工工藝簡便，成本低，是目前在對水工地下隧洞裂縫處理中應(yīng)用相對廣泛的一種方法。但該法缺點(diǎn)明顯，在打孔施工中產(chǎn)生的一些微細(xì)粉塵容易堵塞縫面，對灌漿的質(zhì)量會產(chǎn)生一定的影響。與上述兩種方法相比，無損貼嘴法是一種新的先進(jìn)的處理方法，不需要鉆孔，工藝簡單，并且對漿材也沒有損耗，對裂縫位置能夠準(zhǔn)確實(shí)施處理，并且對原有混凝土沒有損傷，成本相對也較低，是一種值得大力推廣的裂縫處理方法，但對滲水縫處的貼嘴處理是該工藝的施工難點(diǎn)。目前常采用承受壓力較大的ECH水下粘結(jié)膠來對低滲水縫部位進(jìn)行處理，其能承受壓最大壓力為1.3 MPa，為滲水縫處理提供了有力的技術(shù)條件。

3　處理裂縫化學(xué)漿材的選擇

對裂縫處理化學(xué)漿材上的選擇，需要遵循以下原則來進(jìn)行。

3.1漿材的可灌性

要求所選用的漿材能夠灌入裂縫，并且可以將裂縫填充飽滿，還應(yīng)當(dāng)要求灌入裂縫的漿材能夠固化凝結(jié)，從而保證對裂縫的補(bǔ)強(qiáng)加固。因此，處理裂縫時所選取的漿材必須具備可灌性的特性，才能保證裂縫處理的質(zhì)量和效果。

3.2漿材的耐久性

在相應(yīng)的環(huán)境條件下，要求所選用的漿材能夠在水工地下隧洞的環(huán)境下保持穩(wěn)定性，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時為了保證灌漿與混凝土不脫離，要求所選用的漿材與混凝土裂縫保持足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。尤其是對于活動性不穩(wěn)定的裂縫更應(yīng)當(dāng)注意該項(xiàng)原則。

由于水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫的外部水壓很大，加之裂縫的開度很小，導(dǎo)致漿液灌入較為困難，這就要求，在對裂縫進(jìn)行處理時，既要滿足補(bǔ)強(qiáng)的要求，又要滿足防滲堵漏的要求。在裂縫處理過程中，一般采用了EAA/CW/LPL三種高滲透改性環(huán)氧漿材，其性能見下表1：

表1　三種化學(xué)漿材性能表

通過上表我們也可以看出，三種材料各優(yōu)缺點(diǎn)，EAA、CW具有親水性強(qiáng)、粘度低、可灌性好等優(yōu)點(diǎn)，但凝固時間長，脆性大，在活動性的等不穩(wěn)定的裂縫處理中不易使用；LPL漿材則親水性強(qiáng)、凝固時間快，粘度大，且脆性小，本身也不收縮，但對于細(xì)小裂縫的可灌性低，使用范圍有限。

4　打斜孔埋管法處理滲水裂縫的分析

由于開槽埋管法在目前已經(jīng)不經(jīng)常使用，因此我們不再介紹，而打斜孔埋管法處理滲水裂縫時工藝相對簡單，目前應(yīng)用相對廣泛，其施工工藝流程為：裂縫清洗——鉆斜孔——清孔埋管——表面封縫——通風(fēng)檢查——漿液配制——注漿——封孔——檢查凝固——處理表面。其工藝技術(shù)要求主要有：

（1）裂縫清洗。為了保證灌漿的質(zhì)量和可靠性，在施工前需要辨別裂縫，通?？墒褂酶邏核畼寣α芽p縫面進(jìn)行清洗，至裂縫清晰可見為止。

（2）鉆斜孔?？裳亓芽p中心線10 cm～15 cm兩側(cè)進(jìn)行鉆斜孔，傾角約為50°、深度為25 cm～30 cm的淺孔與傾角約為70°、孔深為40 cm～45 cm交替布置。孔徑和孔距分別為18 cm、40 cm。

（3）清孔埋管。高壓水槍將斜孔清洗干凈后，分上下兩層埋設(shè)一進(jìn)一出的兩根注漿管在每個孔中，下層是主注漿管，管徑可為8 cm，埋至距孔底深度為5 cm處；上層管為回漿管，主要用來排水排氣，管徑為8 mm，埋入孔內(nèi)10 cm左右，使用速凝水泥作為埋管材料。

（4）表面封縫。對于表面面縫的封堵可用玻璃絲布或堵漏靈劑，再封堵時需要保證封堵密閉性和可靠性，以保證后面施工的順利進(jìn)行。

（5）通風(fēng)檢查。在按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求完成上述工藝的工序后，需要進(jìn)行通風(fēng)檢查，可等埋管材料具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度后，采用涂抹肥皂水的方法來進(jìn)行檢查，一般在在裂縫和管口涂上少量的肥皂水后，采用0.2MPa的風(fēng)壓對其進(jìn)行通風(fēng)檢查，對于盲孔現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在其附近重新打斜孔埋管。

（6）配置漿液。根據(jù)灌注前的實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行漿液配制，在配制漿液時，在EAA或CW主漿液中緩慢加入固化劑、表面活性劑，攪拌均勻，使?jié){液所處的環(huán)境溫度保持在25°C以下，以保證漿材的可靠性能。

（7）注漿。注漿的方式：對于丙酮量小于10 ml的可采用多孔灌注，大于等于10 ml的單孔壓，應(yīng)單孔灌注。若在灌注過程中出現(xiàn)串漏孔現(xiàn)象，則可在排出稀漿和積水后，由下而上進(jìn)行灌漿。注漿的方法，一般可先對深孔從下層開始進(jìn)行灌注，等上層回漿管中的水、氣排除后封閉回漿管。當(dāng)吸漿率小于1 ml/min時，則應(yīng)當(dāng)保持壓力延續(xù)灌注半個小時，即可扎管等待漿材的凝結(jié)。在4～5個小時后在檢查注漿的效果，對于注漿不飽滿的管口，可進(jìn)行二次注漿，直至膠管飽滿。在灌漿壓力設(shè)置上，若吸漿率小于5 ml/min時，應(yīng)當(dāng)逐漸加壓至0.5～0.6 MPa，對于二次注漿可直接將壓力提高到0.8 MPa。在注漿的整個過程中，需要加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)抬動變形的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有異常狀況，應(yīng)當(dāng)及時降低壓力，并采取相應(yīng)的措施。

（8）檢查質(zhì)量。在灌漿結(jié)束后大約兩周后，可采用壓水和鉆孔取芯相結(jié)合的方法對裂縫處理質(zhì)量進(jìn)行檢查。對于孔壓水可采用單點(diǎn)壓水法，例如孔徑和孔深分別為28 cm，30 cm的淺孔進(jìn)行檢測，在壓力為0.5 MPa下，透水率若小于0.1 Lu，則說明裂縫處理合格。

5　無損貼嘴法對裂縫的處理分析

該種裂縫處理方法是一種新的先進(jìn)的技術(shù)，具有眾多優(yōu)點(diǎn)，通常其工藝流程為：注漿嘴加工——打磨——沖洗——描述裂縫——貼嘴——封縫——壓風(fēng)檢查——灌漿——灌漿嘴清除——檢查質(zhì)量。其工藝要求有：

（1）注漿嘴加工。在銅管的一端焊接厚度為1.5 mm、邊長為3 cm～4cm的正方形鐵片，要求銅管的外徑為6 mm，長度大于6 cm，在鐵片中間開鉆排列規(guī)則的直徑與銅管外徑相等的注漿小孔。

（2）打磨。沿裂縫兩側(cè)寬為20 cm的區(qū)域用砂輪機(jī)打磨，為了保證注漿嘴的粘貼和封縫的效果，需要將打磨區(qū)域的混凝土表面上雜物清除干凈。

（3）沖洗。為了保證注漿的效果，需要對裂縫縫口的敞口處雜物進(jìn)行清理，通?？捎酶邏簺_毛機(jī)沿裂縫開口向兩邊沖洗。

（4）裂縫描述。通過用放大鏡等工具測量裂縫的寬度，并描述裂縫的走向、長度，用來調(diào)整注漿嘴之間的距離和注漿的壓力。

（5）貼嘴。注漿嘴的布置需要根據(jù)裂縫的描述進(jìn)行，因此對裂縫的描述一定要準(zhǔn)確。對于規(guī)則裂縫時，若裂縫寬度小于0.30 mm，布嘴的間距在20 cm左右。對于不規(guī)則的裂縫，需在裂縫的交叉點(diǎn)和端部布置注漿嘴。通常，將ECH-I型膠抹在注漿嘴底板上，在貼嘴時，對準(zhǔn)縫口用定位針穿過漿管，在將注漿嘴壓向混凝土表面后，抽出定位針，若定位針上沒有黏粘膠，則可視為粘貼合格。

（6）封縫。貼嘴三個小時后，用堵漏靈膠泥封堵，兩小時后，用碘鎢燈烘干混凝土表面，并使用無水酒精擦拭，干后刮膠，不粘手后，待ECH-Ⅲ型面膠固化后，用堵漏靈加固。

（7）壓風(fēng)檢查。封縫后2小時，可進(jìn)行壓風(fēng)檢查，風(fēng)壓小于0.25 MPa，若孔不串通，則應(yīng)當(dāng)及時分析原因，并進(jìn)行處理。

（8）灌漿。灌漿可采用多點(diǎn)同步進(jìn)行，從上至下，從寬到窄，逐漸推進(jìn)。在施工中，應(yīng)當(dāng)用穩(wěn)壓慢灌的方法，灌漿壓力如下表2所示：

（9）灌漿嘴的清除。灌漿結(jié)束48小時后，清除灌漿嘴，采用漢陽膠泥封堵平整混凝土表面。

表2　裂縫有寬度與灌漿壓力關(guān)系

6　結(jié)語

總之，打斜孔埋管法和無損貼嘴法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在對水工地下隧洞混凝土襯砌滲水裂縫處理中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際條件，選取合適的處理方法，并遵循一定的原則選取漿材，按照一定的施工流程進(jìn)行操作，從而保證裂縫處理的效果。

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On the Treatment of Seepage Crack of Concrete Lining of Hydraulic Underground Tunnel Concrete Lining

ZHANG Xiao-fei
（No.7 Engineering Corporation Limited of China Railway 19 Bureau Group Co., Ltd Zhuhai Guangdong 519020 China）

Abstract：When concrete is poured for the underground tunnel, due to the influence of various factors, it is easy to cause the temperature difference between inside and outside of the tunnel, which may cause the concrete temperature stress, causing the concrete shrinks, so as to lead to the phenomenon of cracks. When there is a high groundwater level, it is likely to have cracks caused by water pressure in the direction of vertical flow of water. And longtime seepage will pose a serious threat to the safety of the tunnel. The methods of burying pipe in slant holes and lossless post grouting nozzle can be used to deal with the tunnel cracks, and from the practical effect, these two kinds of cracks processing techniques can generally meet the requirements of the quality of design.

Key words：hydraulic underground tunnel concrete lining seepage crack

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：中國分類號：TV554A

文章編號：1673-1816（2016）01-0016-04

收稿日期：2015-11-14

作者簡介：張孝飛（1989-），男，蒙古，遼寧北票人，學(xué)士，助理工程師，研究方向地下建筑工程。