大壩壩體排水槽化學(xué)灌漿施工技術(shù)

武基民

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司　　長(zhǎng)沙市　410004）

大壩壩體排水槽化學(xué)灌漿施工技術(shù)

武基民

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司長(zhǎng)沙市410004）

馬來西亞沐若工程大壩為碾壓混凝土重力壩，相鄰壩段橫縫間上游面兩道銅止水之間設(shè)有排水槽，壩體上升主要采用多壩段通倉(cāng)斜層碾壓連續(xù)澆筑，施工過程中部分銅止水周邊存在繞滲，為減少庫區(qū)水流入排水槽，要求對(duì)橫縫排水槽進(jìn)行回填灌漿處理。如何采用合適的灌漿材料并將排水槽封堵好，是本工程在施工過程中必須研究的課題。文章在大量檢查及試驗(yàn)前提下對(duì)排水槽灌漿進(jìn)行研究探討。

馬來西亞大壩排水槽化學(xué)灌漿

1 概　述

沐若水電站工程攔水建筑物為碾壓混凝土重力壩，相鄰壩段橫縫間上游面兩道銅止水之間設(shè)有排水槽，施工過程中組織對(duì)大壩500m高程以下排水槽進(jìn)行了壓水檢查，經(jīng)過檢查部分排水槽壓水有流量，分析部分銅止水周邊存在繞滲，為減少庫區(qū)水流入排水槽，要求對(duì)橫縫排水槽進(jìn)行回填灌漿處理。

根據(jù)多次專題會(huì)會(huì)議要求，項(xiàng)目部先后做了化學(xué)灌漿材料調(diào)查和選取、化學(xué)灌漿漿液配比試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)排水槽鉆孔疏通試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)灌漿試驗(yàn)等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工和試驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和各次專題會(huì)會(huì)議精神，制定了本施工技術(shù)以用于大壩蓄水前壩體排水槽化學(xué)灌漿。

2 化學(xué)材料

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查以及類似工程經(jīng)驗(yàn)，會(huì)議探討決定選擇由杭州國(guó)電大壩安全工程有限公司生產(chǎn)的光電牌水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，主要采用LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料對(duì)排水槽進(jìn)行灌漿回填，同時(shí)購(gòu)買部分HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料對(duì)有滲水的部位進(jìn)行灌漿。

2.1LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料

LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料是一種快速高效的滲水堵漏材料，對(duì)于各類工程中出現(xiàn)的大量涌水、漏水及活動(dòng)縫防滲處理有獨(dú)特的止水效果，已在國(guó)內(nèi)大量的工程中得到成功應(yīng)用。

2.1.1特點(diǎn)

具有良好的親水性能，水既是稀釋劑，又是固化劑，漿液遇水后先分散乳化，進(jìn)而凝膠固結(jié)；可在潮濕或者涌水情況下進(jìn)行灌漿，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，在海水和pH為（3～13）的水中均能固化；經(jīng)急性毒性試驗(yàn)檢測(cè)，屬實(shí)際無毒類；施工工藝簡(jiǎn)便，漿液無需繁雜配置；固結(jié)體為彈性體，并且可遇水膨脹，具有彈性止水和以水止水的雙重功能，適應(yīng)于變形裂縫的防水處理；可與HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料以任何比例混合使用，以配置不同強(qiáng)度和不同膨脹倍數(shù)的材料。

2.1.2主要性能指標(biāo)

LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料主要性能指標(biāo)見表1。

2.2HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料主要性能

HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料是一種快速高效的防滲堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固材料，對(duì)各類裂縫的滲漏處理及基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)加固具有明顯的效果，已在國(guó)內(nèi)大量的工程中得到成功應(yīng)用。

2.2.1特點(diǎn)

具有良好的親水性能，對(duì)潮濕混凝土基面有良好的粘結(jié)性；漿液粘度低，可灌性好，可在潮濕或者涌水情況下進(jìn)行灌漿，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，在海水和pH為（3～13）的水中均能固化；固結(jié)體經(jīng)急性毒性試驗(yàn)檢測(cè)，屬實(shí)際無毒類；施工工藝簡(jiǎn)便，漿液無需繁雜配置；固結(jié)體有較高的力學(xué)性能，適應(yīng)于混凝土或基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)加固處理；可與LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料以任何比例混合使用，以配置不同強(qiáng)度和不同膨脹倍數(shù)的材料。

表1　LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料性能指標(biāo)

2.2.2主要性能指標(biāo)

HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料主要性能指標(biāo)詳見表2。

表2　HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料性能指標(biāo)

3 漿液配比試驗(yàn)

根據(jù)HW、LW兩種水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料的性能和大壩壩體排水槽的實(shí)際情況宜選擇LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料進(jìn)行灌注，大壩蓄水時(shí)候宜選用HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料進(jìn)行灌注。針對(duì)LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料做了以下配比試驗(yàn)（表3）。

表3　LW水溶性聚氨酯漿液配比試驗(yàn)

LW：水=100：2的配合比至90min開始硬化，120 min開始具有一定的強(qiáng)度。因此擬在比較干燥的橫縫采用LW：水=100：3，在濕潤(rùn)的情況下采用LW：水= 100：2，而在動(dòng)水的情況下采用純LW進(jìn)行回填。

對(duì)LW：水=100：2、LW：水=100：3、LW：水=100：4這三種配比遇水后24h膨脹率試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4　LW水溶性聚氨酯漿液配比試驗(yàn)

4 現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)灌漿試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)部位情況。

試驗(yàn)部位為基礎(chǔ)廊道（430m高程）至455廊道12#～13#排水槽，排水槽理論容積為1000L。該排水槽上下通水均通暢，保持孔口壓力為0.1MPa時(shí)，通水流量為（68～69）L/min，同時(shí)基礎(chǔ)廊道內(nèi)有滲水。

（2）試驗(yàn)程序。

試驗(yàn)程序：排水槽通水檢查—→用高壓風(fēng)將排水槽吹干—→灌漿—→閉漿—→質(zhì)量檢查。

（3）試驗(yàn)施工。

①2013年4月28日，對(duì)該部位排水槽進(jìn)行了通水檢查。采用從基礎(chǔ)廊道往455廊道通水，通水時(shí)排水槽下端口（基礎(chǔ)廊道）壓力為0.32MPa，7min后，排水槽上端口（455廊道）出現(xiàn)返水，將上端口封堵后保持0.32MPa的壓力繼續(xù)通水，此時(shí)進(jìn)水流量為70L/min。

②4月29日，灌漿前施工人員用風(fēng)將排水槽吹干。

③4月29日上午九點(diǎn)，灌漿正式開始。灌漿漿液配比為∶LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料：水按= 100∶2（質(zhì)量比）。灌漿從排水槽下端口灌入（基礎(chǔ)廊道），30min后，漿液從排水槽上端口返出，此時(shí)灌漿壓力為0.32MPa，返漿后上端口立即進(jìn)行封堵，隨后提高灌漿壓力至0.45MPa，繼續(xù)進(jìn)行灌漿直至排水槽不再吸漿，灌漿結(jié)束。本次試驗(yàn)純灌注時(shí)間40 min，共注入漿液1275L。

（4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及試驗(yàn)效果。

基礎(chǔ)廊道（430m高程）至455廊道12#～13#排水槽，排水槽理論容積為1000L，本次試驗(yàn)共注入漿液1275L大于排水槽的理論體積，而且灌漿時(shí)排水槽的上端口順利返漿，說明排水槽被漿液充填飽滿。灌漿試驗(yàn)完成48h后，對(duì)排水槽充填的灌漿材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，灌漿材料密實(shí)。對(duì)灌漿材料進(jìn)行膨脹率檢驗(yàn)，在水中浸泡24h后，漿液材料試驗(yàn)塊體積由15mL膨脹為21.5mL，其膨脹率達(dá)43.3%。

5 排水槽化學(xué)灌漿施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及會(huì)議精神，對(duì)前期各高程排水槽的壓水資料做具體分析，并制定出相應(yīng)的詳細(xì)處理方案：

（1）化學(xué)灌漿材料。

根據(jù)化學(xué)灌漿漿液配比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，壩體排水槽化學(xué)灌漿使用LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料∶水按=100∶2（質(zhì)量比）的配比漿液。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，若排水槽內(nèi)有水可調(diào)整漿液配比減少水的比重，也可選擇純LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料灌注，或先采用丙酮趕水再灌注LW漿液。

（2）化學(xué)灌漿施工程序。

化學(xué)灌漿施工程序?yàn)椋嘿Y料準(zhǔn)備—→用高壓風(fēng)將排水槽吹干—→灌漿前準(zhǔn)備—→灌漿—→閉漿—→質(zhì)量檢查。

（3）資料準(zhǔn)備。

在排水槽化學(xué)灌漿前，應(yīng)仔細(xì)查看和分析該排水槽的壓水資料，并計(jì)算排水槽的理論容積和灌漿壓力等，對(duì)有特殊情況的排水槽應(yīng)采取專項(xiàng)灌漿方案。

（4）用高壓風(fēng)將排水槽吹干。

為保證漿液的擴(kuò)散范圍，應(yīng)采用高壓風(fēng)將排水孔吹干，根據(jù)排水槽的高度和部位確定排水的通風(fēng)時(shí)間，但每條排水槽的通風(fēng)時(shí)間不應(yīng)少于1h。通風(fēng)結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行化學(xué)灌漿，其間隔時(shí)間不應(yīng)超過30min，以防止積水回流影響灌漿效果，若間隔時(shí)間超過30min，應(yīng)重新進(jìn)行通風(fēng)。

（5）灌漿前準(zhǔn)備。

灌漿前應(yīng)準(zhǔn)備充足的灌漿材料，確保灌漿連續(xù)進(jìn)行?；瘜W(xué)灌漿應(yīng)做好管路連接防止化學(xué)灌漿漿液泄露，開始灌漿前宜提前配置一定漿液以保證前期灌漿漿液用量。

（6）化學(xué)灌漿。

①排水槽上、下連通時(shí)，化學(xué)灌漿壓力以排水槽上端口壓力達(dá)到0.2MPa為控制標(biāo)準(zhǔn)。

②排水槽上、下不連通時(shí)，從上端口灌漿壓力按孔口壓力0.2MPa控制。

③排水槽上、下不連通時(shí)，從下端口灌漿壓力按（0.2MPa+排水槽高度×0.01MPa）進(jìn)行控制。

④根據(jù)化學(xué)灌漿實(shí)際情況可以適當(dāng)提高灌漿壓力，但提高灌漿壓力應(yīng)得到建設(shè)部和設(shè)計(jì)相關(guān)人員的許可。

⑤應(yīng)保證化學(xué)灌漿前20min的進(jìn)漿流量，以確保排水槽被化學(xué)漿液快速充填飽滿。

⑥排水槽上端口返漿后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵，防止化學(xué)漿液外漏過多，同時(shí)保證灌漿順利升壓。

⑦當(dāng)灌漿壓力達(dá)到規(guī)定值后，繼續(xù)灌注漿液無流量后即可結(jié)束灌漿。

⑧灌漿結(jié)束后，應(yīng)對(duì)排水槽進(jìn)行閉漿，閉漿時(shí)間不得小于24h。

6 特殊情況處理

（1）根據(jù)壓水資料排水槽上下層串通時(shí)，化學(xué)灌漿管路采用三通連接對(duì)排水槽的上下層同時(shí)進(jìn)行灌注，灌漿壓力應(yīng)根據(jù)上下層排水槽的總貫通高度進(jìn)行計(jì)算。

（2）當(dāng)灌漿量總量超過理論容積1.5倍以上，且流量較大，短時(shí)間無法結(jié)束時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整漿液配比，以保證化學(xué)灌漿能順利結(jié)束。

7 質(zhì)量檢查

（1）化學(xué)灌漿完成48h后，可通過對(duì)排水槽上、下端口的灌漿漿液充填情況進(jìn)行查看以判斷排水槽是否充填飽滿以及充填材料的密實(shí)度等。

（2）根據(jù)排水槽和廊道的相對(duì)位置，對(duì)有條件的排水槽可以采取鉆孔取芯的方式進(jìn)行質(zhì)量檢查。

8 安全文明施工保障措施

（1）參與化學(xué)灌漿施工的人員均應(yīng)發(fā)放和佩戴防毒口罩和防護(hù)眼鏡。

（2）化學(xué)灌漿施工區(qū)域應(yīng)做好通風(fēng)保障，灌漿材料應(yīng)堆放整齊，不得堵塞施工通道。

（3）化學(xué)灌漿前應(yīng)對(duì)相關(guān)人員做好安全和技術(shù)交底工作，確保每個(gè)員工熟練掌握技術(shù)要求和安全注意事項(xiàng)等。

（4）化學(xué)漿液配備時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行，漿液攪拌和傾倒時(shí)應(yīng)注意防止?jié){液濺射。

（5）化學(xué)灌漿的管路應(yīng)連接牢固，對(duì)管路薄弱的連接處用采用二次綁扎防護(hù)，以防止管路脫離或漿液泄露。

（6）化學(xué)灌漿結(jié)束后，應(yīng)立即對(duì)灌漿設(shè)備和灌漿管路進(jìn)行清洗。

（7）化學(xué)灌漿材料應(yīng)按要求存放在干燥、陰涼處，不應(yīng)在陽光下暴曬和接觸雨水等。

（8）對(duì)施工產(chǎn)生的廢水和廢渣應(yīng)集中收集并按要求排放。

9 結(jié)　語

本工程通過采取上述措施，經(jīng)灌后質(zhì)量檢查，排水槽填充密實(shí)，灌漿效果良好。后期大壩廊道的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，滲水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)要求。施工質(zhì)量取得了一定的效果，可供大家探討和借鑒。

武基民（1981-），男，安徽天長(zhǎng)人，大學(xué)本科，工程師，主要從事水利水電工程土建施工技術(shù)質(zhì)量管理工作，手機(jī)：18874289231。

（2016-06-28）