滲漏處理中開槽法預(yù)防二次開裂技術(shù)研究

宮治軍

（遼寧省水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽110003）

1 工程概述

遼寧省某輸供水工程輸水隧洞采用馬蹄形斷面，開挖直徑8.5 m，成洞直徑7.6 m。采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，圍巖、初期支護(hù)與二次襯砌聯(lián)合受力。由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)基巖裂隙水比較發(fā)育時(shí)，即使對(duì)圍巖進(jìn)行阻水灌漿，也不能完全封堵地下水滲漏通道。在襯砌混凝土澆筑初期，外水壓力的上升造成混凝土開裂，形成滲漏裂縫。因此，為保證襯砌結(jié)構(gòu)安全及正常使用，需對(duì)滲漏裂縫進(jìn)行處理。

工程中處理滲漏裂縫一般采用開槽法，利用普通修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)[1]。修補(bǔ)通常使用的普通砂漿多數(shù)具備較好的力學(xué)性能，但不能做到防止施工縫的開裂。普通修補(bǔ)砂漿由于固化后自身收縮，會(huì)引起開槽界面與填料表面間形成縫隙，從而在灌漿過程中引起跑漿等現(xiàn)象，降低修補(bǔ)效果[2]。同時(shí)，在仰面施工工況下，普通修補(bǔ)砂漿由于早期粘結(jié)強(qiáng)度低，會(huì)出現(xiàn)與開槽面粘接情況不良、填料脫開下垂等現(xiàn)象。為此，課題組對(duì)開槽形式和修補(bǔ)材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，總結(jié)出了開槽法預(yù)防二次開裂技術(shù)，較好地避免了混凝土二次開裂難題。

2 技術(shù)要點(diǎn)

為了預(yù)防開槽法中修補(bǔ)砂漿二次開裂，采取了兩種措施相結(jié)合的方式：措施一采用燕尾型溝槽，措施二采用自行研制的補(bǔ)償收縮型高性能特種砂漿填充溝槽。

2.1 燕尾型溝槽新型式

采用開槽法時(shí)需在修補(bǔ)位置開具特定型式的溝槽，常見的溝槽型式有U 型、V 型、燕尾型。溝槽開鑿具有一定難度，預(yù)期效果較難達(dá)到，尤其是燕尾型溝槽成槽難度更大，很多情況下，U 型、V型溝槽使用較為普遍。

但通過工程實(shí)際應(yīng)用可知，開設(shè)燕尾型溝槽，可以很好地封閉填充料，同時(shí)好的封閉效果可以提高灌漿質(zhì)量，封堵滲漏通道，甚至可以到達(dá)基巖。采用燕尾型溝槽的開槽法封閉裂縫表面，可以很大程度提高壓力灌漿質(zhì)量，防滲修補(bǔ)效果顯著。因此有必要研究一種開鑿簡(jiǎn)單、施工容易、效果良好的燕尾型溝槽型式。

通過開展燕尾槽開槽形式現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分別從開鑿難易度、砂漿施工難易度、封堵效果三方面進(jìn)行了對(duì)比分析（詳見表1），確定形式1 和形式5 比較適合用于長(zhǎng)距離引輸水隧洞工程。

由表1可知，影響開槽法施工的關(guān)鍵要點(diǎn)包括：開槽開度太小，不利于內(nèi)部修槽，而開度在40 mm較為適宜；各種形式開鑿的尺寸對(duì)砂漿施工難度影響不大；開鑿深度直接影響回填砂漿的厚度，厚度增加會(huì)提高封堵效果，砂漿層太薄不利于止?jié){，封堵砂漿適宜厚度應(yīng)大于30 mm。

表1 開槽形式對(duì)比分析

2.2 補(bǔ)償收縮型高性能特種砂漿研發(fā)

研發(fā)的補(bǔ)償收縮型高性能特種砂漿具備補(bǔ)償收縮效果和減少微裂紋的特性，同時(shí)具備良好的力學(xué)性能和施工工作性能。通過摻入了一定比例的保水劑、增稠劑等材料使之產(chǎn)生較好的施工性能，能夠滿足垂直面和仰拱部位施工要求，不產(chǎn)生施工裂縫，不出現(xiàn)其他砂漿在施工中下垂、流掛、脫開等問題。

特種砂漿是由超細(xì)微粉膨脹劑、聚合物膠粉、特種骨料和高性能減水劑與水泥通過特殊工藝配制。該砂漿具備較好的微膨脹性、保水性、防水性和易粘接等特點(diǎn)。根據(jù)各組成成分的不同，砂漿可制成多種配比。

為檢驗(yàn)特種砂漿性能指標(biāo)，進(jìn)行了一系列的室內(nèi)試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)檢測(cè)，取得該材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 II 型特種砂漿技術(shù)指標(biāo)

由表2 可知，該砂漿不但具備比普通砂漿更優(yōu)秀的粘結(jié)、抗壓、抗拉、抗沖磨等力學(xué)性能，同時(shí)具備較好自膨脹性能，與混凝土線膨脹系數(shù)相符，溫度適應(yīng)性優(yōu)良。另外，通過工程實(shí)踐表明，該砂漿無毒，滿足環(huán)保法律法規(guī)；施工方便，易于操作；較難與被粘結(jié)的混凝土分開，長(zhǎng)期工作性能優(yōu)秀。

3 工程應(yīng)用

2010 年，普查遼寧省某輸水工程隧洞滲漏問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，在洞內(nèi)5 處伸縮縫存在較為嚴(yán)重的滲漏問題，在不良工況下，引起止水破壞和滲漏；同時(shí)洞身側(cè)壁出現(xiàn)多條裂縫，也存在滲漏問題，這些問題嚴(yán)重影響了輸水工程的監(jiān)控運(yùn)行。工程管理單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用了燕尾型溝槽加補(bǔ)償收縮性高性能特種砂漿的開槽封閉灌漿法對(duì)滲漏裂縫進(jìn)行處理。

采用化學(xué)灌漿方式處理裂縫，首先使用柔性止水材料封口，采用燕尾槽和特種砂漿對(duì)裂縫開口進(jìn)行處理，最后將砂漿表面打磨平整；采用換填方式處理伸縮縫，在清理干凈已損壞的填充料后，重新灌填新的柔性填充料；采用細(xì)部處理方式處理裂縫與其他混凝土病害結(jié)合處，在對(duì)其他混凝土病害進(jìn)行處理后再對(duì)裂縫表面進(jìn)行處理，在該部位的情況滿足施工條件時(shí)，進(jìn)行下一步裂縫處理。通過化學(xué)灌漿處理后的裂縫，采用手刮聚脲材料在其裂縫修補(bǔ)表面處進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)層位于封閉后的燕尾槽外側(cè)。

經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐，隧洞襯砌混凝土運(yùn)行2 年后無滲水、漏水情況發(fā)生，滲漏裂縫處理結(jié)果良好。

4 總結(jié)

遼寧省某輸供水工程輸水隧洞滲漏裂縫處理過程中首先采用燕尾型溝槽，然后采用補(bǔ)償收縮型高性能特種砂漿填充溝槽，補(bǔ)償收縮型高性能特種砂漿是通過添加一定比例的膨脹劑等特殊材料，以膨脹量彌補(bǔ)砂漿收縮量，可以達(dá)到混凝土隧洞倉面結(jié)構(gòu)縫止水封堵、抗沖磨的效果。該材料通過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)配制及改良施工工藝，在滲水裂縫缺陷充填修補(bǔ)中得到了實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)過2 年的運(yùn)行，采用該技術(shù)處理后的裂縫表面沒有再出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

滲漏處理中，開槽法預(yù)防二次開裂技術(shù)成功地避免了普通砂漿與混凝土基面不易粘接、粘接效果不良、下垂、脫開等問題，保證滲水裂縫得到有效治理，為其他類似滲漏處理工程提供了較好的借鑒和指導(dǎo)作用。