WPU灌漿技術(shù)在新河閘工程裂縫處理中的應(yīng)用

文永林 邊 蕾 趙亞濤

(北京金河水務(wù)建設(shè)集團有限公司，北京 101100)

1 工程概況

新河閘位于涼水河樁號49+605處，主要由閘室、河道兩岸翼墻及上下游連接段組成，其中上游連接段由護(hù)底和鋪蓋兩部分組成，下游連接段由消力池、海漫、防沖槽等組成。新河閘為11孔閘，每孔凈寬10m，高5m，總凈寬為110m，由中間三孔一聯(lián)閘底板，其余兩孔一聯(lián)閘底板組成，6個中墩，中墩寬1.0m，4個縫墩，縫墩寬為1.6m，2個邊墩，邊墩上寬1.0m，下寬1.5m，閘墩總高為8.1m，閘底板高程為17.5m。新河閘總寬為124.4m。新河閘工程所用的都是商品混凝土，混凝土等級為C30F150W4，混凝土水膠比為0.43(見表1)。

表1 混凝土施工用量配合比 單位：kg/m3

新河閘閘墩混凝土拆模2天后，在閘墩和翼墻墻身等處開始出現(xiàn)裂縫。發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫后，委托第三方檢測單位以2天一次頻率，對新河閘閘墩混凝土采用超聲波單面平測法連續(xù)檢測了5次，檢測出5條混凝土裂縫，均為溫度裂縫。每條裂縫寬度檢測5點，深度檢測3點。裂縫平均長度分別為 3.3m、2.8m、2.6m、3.4m、3.0m，平均縫深分別為82.0mm、87.3 mm、94.7mm、71.0mm、90.0mm，平均縫寬分別為0.26mm、0.14mm、0.12mm、0.18mm、0.13mm。

2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

通過觀察和第三方檢測，裂縫僅在接近表層的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，表層以下結(jié)構(gòu)仍保持完好，這是由于混凝土結(jié)構(gòu)在硬化階段表層與里層溫差較大，使混凝土表層產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于早期抗拉強度引起的溫度裂縫。另外，裂縫多為靠近底板的豎向裂縫，是由于先期澆筑的鋼筋混凝土底板使后期澆筑的墻體混凝土在水化過程中產(chǎn)生較大的約束應(yīng)力引起的。

3 材料指標(biāo)

WPU又名水溶性聚氨酯材料，是一種合成的高分子注漿成型堵漏處理的建筑材料，該建筑材料遇水發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生彈性膠狀固結(jié)體，有很好的止水效果(見表2)。

表2 WPU灌漿料技術(shù)性能指標(biāo)

4 施工設(shè)備

WPU化學(xué)灌漿處理混凝土裂縫主要采用鉆孔、注漿兩種施工設(shè)備。鉆孔設(shè)備一般為電錘，注漿設(shè)備一般為微型電動高壓注漿機(型號BL-512)(見圖1、圖2)。

圖1 電錘

圖2 微型電動高壓注漿機

5 施工工藝

施工工藝流程為：裂縫測量→鉆孔埋嘴→洗縫→封縫→灌漿→表面處理→灌漿質(zhì)量檢測。

5.1 裂縫測量

首先采用盒尺測量裂縫長度，再采用裂縫寬度檢測儀(見圖3)、裂縫深度測試儀(見圖4)分別測定裂縫的寬度與深度，并做好記錄，最后根據(jù)測定的尺寸計算理論灌漿量。

圖3 裂縫寬度檢測儀

圖4 裂縫深度測試儀

5.2 鉆孔埋嘴

采用電錘鉆斜孔，直徑14mm，鉆孔角度小于45°，在裂縫兩側(cè)交錯布置，鉆孔中心距離裂縫中心約20cm。左側(cè)布置斜淺孔，穿縫位置為縫深的1/3處，穿縫長度5～10cm。右側(cè)布置斜深孔，穿縫位置為縫深的2/3處，穿縫長度5～10cm。清理鉆孔內(nèi)的灰塵后，立即安裝灌漿嘴或止水針頭，通過專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊，使灌漿嘴與鉆孔之間無空隙，以防漏漿(見圖5 、圖6)。

圖5 裂縫化灌平面布孔

圖6 裂縫化灌剖面鉆孔

5.3 洗縫與封縫

用高壓清洗機或微型電動注漿泵向混凝土灌漿嘴內(nèi)加入潔凈水流，觀察流點狀況，并把縫內(nèi)灰塵沖洗清除干凈。

首先將洗縫時出現(xiàn)滲水的裂縫表面圈出來，待干燥后，再用環(huán)氧膩子刮涂封縫，封縫寬度3～ 4cm，目的是確保灌漿過程中裂縫不漏漿。

5.4 灌漿

灌漿設(shè)備選擇微型電動高壓注漿機(型號BL-512)，灌漿壓力0.1～0.3MPa，灌漿從下而上依次進(jìn)行。在灌漿過程中，灌漿壓力先選擇較小壓力，再逐漸提高，直至灌漿結(jié)束。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：?相鄰孔出漿后，再保持壓力灌漿3～5min，即結(jié)束本孔灌漿，改灌相鄰孔；?最后一個孔灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以不吸漿為原則，若出現(xiàn)吸漿率小于0.01L/min情況，再保持壓力灌漿不少于10min后，可停止灌漿。灌漿過程中計量準(zhǔn)確，并做好詳細(xì)記錄。

5.5 表面處理

灌漿結(jié)束穩(wěn)固后，去除灌漿嘴，采用聚合物水泥砂漿填補抹平，采用角磨機將裂縫表面打磨平整。待裂縫表面打磨平整后，進(jìn)行表面防碳化處理。

5.6 灌漿質(zhì)量檢測

灌漿質(zhì)量檢驗，主要采用目測及無損檢測方法。

目測：在裂縫灌漿完成7天后，通過肉眼觀察、錘擊等方法檢測每一條裂縫，裂縫縫面漿液充填應(yīng)密實、飽滿，若錘擊聲音清脆，無氣泡、孔洞，即可證實工程灌漿質(zhì)量基本合格。

對質(zhì)量要求較高的混凝土裂縫處理，還應(yīng)進(jìn)行無損檢測。常用的無損檢測方法有頻測法、單孔聲波法、跨孔聲波法及孔內(nèi)電視(攝像)法等。

6 結(jié) 語

WPU漿液遇水后自行擴散、乳化、發(fā)泡，并迅速形成不滲漏的彈性膠狀固結(jié)體，具有優(yōu)異的延伸性、耐低溫性、防滲漏性與止水性能。并且由于WPU漿液的膨脹性好，包水量大，具有優(yōu)異的親水性和可灌性，形成的膠結(jié)體在水里浸漬后對人體無毒、無害，無環(huán)境污染，可用于各類建筑與地下混凝土結(jié)構(gòu)施工中的縫隙、伸縮縫、施工縫、結(jié)構(gòu)裂縫的堵漏處理密封，水利水電施工中的壩體注漿，引水隧洞裂縫堵漏、防滲處理，以及壩體混凝土裂縫的防滲補強。

通過WPU化學(xué)灌漿方法的精選、監(jiān)測數(shù)據(jù)收集和大數(shù)據(jù)分析、化學(xué)注漿成型方法的調(diào)整與實施等技術(shù)手段，成功實現(xiàn)了對新河閘閘墩混凝土裂縫的化學(xué)灌漿，有效保證了閘墩混凝土的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命，為化學(xué)灌漿法在水利設(shè)施混凝土裂縫修復(fù)工作中的應(yīng)用積累了經(jīng)驗。