快凝堵漏劑與環(huán)氧樹脂砂漿在隧道滲水修補(bǔ)中的應(yīng)用★

劉世喜 代天豪

(1.貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局，貴州貴陽(yáng) 550008; 2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025)

當(dāng)前，鐵路隧道的襯砌主要以鋼筋混凝土模為主，每一模長(zhǎng)度一般為10 m～12 m。施工時(shí)每一模襯砌接槎的環(huán)向施工縫處也是防水處理難度較大，易于出現(xiàn)滲水的部位。對(duì)已施工的隧道出現(xiàn)滲水情況，如何采取措施進(jìn)行修補(bǔ)也是工程技術(shù)人員面臨的難題［1-4］。環(huán)氧樹脂砂漿具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性，可用于潮濕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)開裂的修補(bǔ)，具有施工方便，早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)［5］。本文依托貴陽(yáng)市域貨運(yùn)鐵路某隧道的加固維修工程，把快凝堵漏劑、環(huán)氧樹脂砂漿兩種材料配合應(yīng)用在襯砌施工縫滲水整治中。

1 工程概況

該隧道為Ⅱ級(jí)貨運(yùn)鐵路隧道，全長(zhǎng)463 m，襯砌采用混凝土模筑施工，每模長(zhǎng)度10 m，隧址地處巖溶地區(qū)，地層巖性破碎、巖溶發(fā)育。該隧道2008年建成，在建成后由于該地區(qū)連續(xù)降雨，導(dǎo)致地表水下滲，發(fā)現(xiàn)隧道多處襯砌施工縫處滲水(見圖1，圖2)，施工單位組織進(jìn)行封堵處理，但效果并不理想，在雨期由于地表水滲入，襯砌施工縫處滲水情況加重，2011年建設(shè)單位決定進(jìn)行二次修補(bǔ)整治處理。

圖1 襯砌墻面滲水

圖2 襯砌施工縫滲水

2 整治方案與材料

2.1 病害現(xiàn)狀及分析

進(jìn)行二次整治處理前，對(duì)隧道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該隧道襯砌混凝土質(zhì)量整體較好，回彈強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，但在襯砌施工縫接槎處施工處理不規(guī)范，普遍存在錯(cuò)臺(tái)、止水帶定位不準(zhǔn)、非結(jié)構(gòu)性裂縫等情況，同時(shí)前期對(duì)施工縫處滲水的封堵處治措施不到位，未解決滲水問(wèn)題，反而因封堵材料與襯砌混凝土粘結(jié)不好，存在掉塊風(fēng)險(xiǎn)。為確保在二次修補(bǔ)加固時(shí)能徹底解決隧道滲水和前期封堵材料掉塊風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)前期處置的5道施工縫所有封堵材料進(jìn)行鏟除，揭露出5道施工縫處存在環(huán)向裂縫(縫寬2 mm～6 mm)且因滲漏而需處置，其中3道裂縫為潮濕狀態(tài)并伴有點(diǎn)狀線流，2道裂縫為潮濕狀態(tài)。

2.2 整治方案

整治本著“節(jié)約投資，保證結(jié)構(gòu)安全，滿足基本使用功能，盡量避免擾動(dòng)隧道原有結(jié)構(gòu)”的原則，采取補(bǔ)救措施，保證隧道實(shí)體質(zhì)量滿足結(jié)構(gòu)基本功能要求。

針對(duì)本項(xiàng)目實(shí)際，提出整治方案為:1)盡量不破壞原有防排水體系，采取堵排結(jié)合，在襯砌環(huán)向鑿槽埋管，形成引流通道，將水引排至側(cè)溝;2)采用快凝堵漏劑堵漏封閉，使水歸槽，最后用環(huán)氧樹脂砂漿完成溝槽的嵌補(bǔ)。

實(shí)施本整治方案應(yīng)滿足的要求為:1)本項(xiàng)目為既有線，須工務(wù)段提供線路安全防護(hù)配合和工務(wù)作業(yè)車，嚴(yán)格卡控作業(yè)時(shí)間，確保施工時(shí)段安全，工務(wù)作業(yè)車用作隧道拱頂及邊墻高處施工作業(yè)平臺(tái);2)溝槽嵌補(bǔ)用環(huán)氧樹脂砂漿要求快凝和快速生成強(qiáng)度，一天時(shí)間的強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí)要滿足原襯砌混凝土C30P8技術(shù)指標(biāo)要求，嚴(yán)格按照GB 50550—2010建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中的附錄E進(jìn)行測(cè)試，抗拉強(qiáng)度要達(dá)到1.5 MPa以上。

2.3 材料的選擇及配合比確定

經(jīng)試驗(yàn)比選，本工程選擇使用天津紅巖化學(xué)試劑廠快凝堵漏劑，該產(chǎn)品是一種新型堵漏材料，具有凝結(jié)時(shí)間快，高粘結(jié)，強(qiáng)度發(fā)展快，迅速止水的特點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)，將快凝堵漏劑與清水按一定比例調(diào)和成膠泥，作為堵漏封閉材料，為環(huán)氧樹脂砂漿嵌補(bǔ)溝槽提供干燥環(huán)境。

環(huán)氧樹脂砂漿主要由環(huán)氧樹脂、固化劑作為膠結(jié)材料摻入石英砂、水泥等填料，必要時(shí)摻入稀釋劑、增韌劑等助劑組成的多相復(fù)合材料，它具有固化之前易于成型，固化后高強(qiáng)度、高粘結(jié)力、防水等優(yōu)良性能，適用于混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)、加固、錨固等施工。環(huán)氧樹脂砂漿用于本修補(bǔ)整治工程時(shí)，為增強(qiáng)其與原混凝土基面的粘結(jié)力，先在混凝土基面上涂刷環(huán)氧樹脂界面膠，固化前及時(shí)施作環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

環(huán)氧樹脂材料選用濟(jì)南天茂樹脂化工公司生產(chǎn)的E44環(huán)氧樹脂、天津紅巖化學(xué)試劑廠生產(chǎn)的改性乙二胺等。經(jīng)試驗(yàn)比選確定用于施工的環(huán)氧樹脂砂漿、界面膠配比及主要性能見表1。

表1 材料配比性能表

3 施工技術(shù)與效果

3.1 施工方法

隧道滲水施工縫整治時(shí)，由于為既有線施工，施工只能在天窗內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)需修補(bǔ)整治部位為環(huán)向，作業(yè)高度和條件差別較大，對(duì)隧道環(huán)向滲水施工縫分兩部分施工，先利用工務(wù)作業(yè)車作為施工作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行拱部及邊墻高處施工，后進(jìn)行邊墻的修補(bǔ)整治。其施工順序?yàn)?

1)破損處的鏟除及開鑿溝槽。首先對(duì)鼓包破損、滲水、濕斑的襯砌部位和松散、與墻面結(jié)合不密貼的抹灰面用小錘或鏟刀輕輕敲鏟除，達(dá)到周邊堅(jiān)實(shí)，沿裂縫劃分出需鑿除部分的邊界。在邊界處鑿出U形溝槽，溝槽面呈鏟口形狀，如圖3所示，要求鏟口外口小內(nèi)口大，成60°～75°銳角形，棱角整齊，成型溝槽大面平整，用鋼絲刷處理松動(dòng)碎塊，并用清水沖洗，以利于植筋、掛網(wǎng)和嵌補(bǔ)環(huán)氧樹脂砂漿與原混凝土的結(jié)合。

圖3 溝槽剖面形狀圖（一）

2)植入引流管。沿U形溝槽埋入40 mm～80 mm剖開的半圓形薄壁PVC管。PVC管用射釘固定(射釘布置間距為10 cm～20 cm)。

3)填塞快凝堵漏膠泥。經(jīng)試驗(yàn)將TS-10快凝堵漏劑與清水按質(zhì)量比3∶1調(diào)和成膠泥，作為堵漏止水封閉材料，讓水歸槽，同時(shí)用于半圓排水管與U型溝槽之間間隙的填塞找平，為環(huán)氧樹脂砂漿嵌補(bǔ)溝槽提供干燥環(huán)境，填塞找平時(shí)應(yīng)留足用于環(huán)氧樹脂砂漿嵌補(bǔ)的30 mm～40 mm空間，如圖4所示。

圖4 溝槽剖面形狀圖（二）

4)植筋掛網(wǎng)。用射釘配合綁扎絲固定鋼絲網(wǎng)片(射釘布置間距為10 cm～20 cm)，網(wǎng)片孔徑間距為5 cm×5 cm，網(wǎng)片寬窄長(zhǎng)短均為現(xiàn)場(chǎng)裁剪，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)所需。對(duì)拱頂及開槽寬度較大的區(qū)域用電動(dòng)錘鉆孔，用植筋膠錨入10mm的L型螺紋鋼筋固定鋼絲網(wǎng)片。

5)環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)。在溝槽混凝土基層已處理干燥后，在其混凝土基面上涂刷環(huán)氧樹脂界面膠，固化前及時(shí)用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)，進(jìn)行溝槽填塞。

6)防水涂刷及修飾。用與混凝土顏色相近的防水涂料進(jìn)行修補(bǔ)面的涂刷和修飾。

3.2 技術(shù)措施

1)從開鑿溝槽、植引流管，到最后的修補(bǔ)各施工環(huán)節(jié)提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可操作性試驗(yàn)和作業(yè)時(shí)間的卡控，砂漿配合比現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試拌并效果驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證后全面實(shí)施。

2)拌制環(huán)氧樹脂砂漿的材料需檢測(cè)合格，嚴(yán)格按選定配比進(jìn)行材料稱量，特別是對(duì)硬化時(shí)間、強(qiáng)度影響大的材料如環(huán)氧樹脂、固化劑等材料要精確稱量。環(huán)氧樹脂砂漿為現(xiàn)拌現(xiàn)用，其拌合過(guò)程為:環(huán)氧樹脂在40℃ ～50℃左右水浴加熱攪拌，進(jìn)行結(jié)晶軟化，常溫環(huán)境依次加入稀釋劑、固化劑、填料(當(dāng)填料為水泥和中砂時(shí)，兩者可提前按摻配比例混合)攪拌均勻后使用;嚴(yán)格控制使用時(shí)間，從加入固化劑開始起算，最長(zhǎng)不得超過(guò)30 min。

3)施工過(guò)程制定工藝流程控制表，上下道工序執(zhí)行互檢交接，安排技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保每道工序施工質(zhì)量。

4)整治施工遵循《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》《鐵路橋梁隧道建筑物大修維修規(guī)則》文件規(guī)定，按既有線施工要求管理施工過(guò)程，加強(qiáng)施工中的安全防護(hù)，嚴(yán)格按計(jì)劃分部位、分工序進(jìn)行作業(yè)施工，不得隨意增加作業(yè)區(qū)，無(wú)序施工，控制作業(yè)時(shí)間。

3.3 隧道整治效果

對(duì)施工過(guò)程中的環(huán)氧樹脂砂漿取樣制作力學(xué)及抗?jié)B試件，按DL/T 5193—2004環(huán)氧樹脂砂漿技術(shù)規(guī)程、GB 50550—2010建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行抗壓、抗拉強(qiáng)度性能指標(biāo)檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，環(huán)氧樹脂砂漿試件抗壓強(qiáng)度1 d強(qiáng)度值為38.4 MPa，28 d 強(qiáng)度值為 68.6 MPa。抗拉強(qiáng)度 1 d 強(qiáng)度值為1.71 MPa，28 d 強(qiáng)度值為 3.17 MPa，見圖 5。砂漿抗?jié)B性試驗(yàn)按GB/T 50082—2009普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，抗?jié)B等級(jí)大于P10。經(jīng)檢測(cè)，力學(xué)及抗?jié)B性能各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及施工要求。

該隧道經(jīng)修補(bǔ)整治完成1年(即1個(gè)雨期)后，對(duì)所有整治部位檢查，未見修補(bǔ)部位開裂、松散、滲水，預(yù)留用于觀察的未修飾處(見圖6)，修補(bǔ)材料也與原襯砌結(jié)構(gòu)粘結(jié)密貼，無(wú)滲漏水等病害情況，達(dá)到預(yù)期整治效果。

圖5 抗拉試件斷裂圖

圖6 修補(bǔ)部位（未修飾）1年后狀況

4 結(jié)語(yǔ)

在本隧道的裂縫及滲水修補(bǔ)整治工程中，采取堵排結(jié)合，利用埋設(shè)引流管和快凝堵漏劑+環(huán)氧樹脂砂漿組合的施工方法，發(fā)揮快凝堵漏劑快速止水作用，為溝槽嵌補(bǔ)提供干燥環(huán)境，利用環(huán)氧樹脂砂漿強(qiáng)度高和粘結(jié)力強(qiáng)，防水性能優(yōu)越的性能完成結(jié)構(gòu)修補(bǔ)，有效解決了常規(guī)方法堵塞、破壞隧道原有防排水體系、防滲堵漏效果差、修補(bǔ)材料與原結(jié)構(gòu)粘結(jié)力差等問(wèn)題。

該方法通過(guò)工程實(shí)踐證明，具有易于施工和質(zhì)量控制，不破壞原有防排水體系，修補(bǔ)后結(jié)構(gòu)整體性好的特點(diǎn)，為同類型病害隧道的修補(bǔ)整治提供了一種可供參考借鑒的施工方法。