化學(xué)灌漿技術(shù)在汾河二庫(kù)大壩裂縫處理中的應(yīng)用

原建強(qiáng)

（山西省汾河二庫(kù)管理局，山西 太原 030006）

1 概況

汾河二庫(kù)位于距離太原市西北30km的汾河干流上，是一座以防洪為主，同時(shí)兼顧供水、發(fā)電、旅游、養(yǎng)殖等綜合效益的大（二）型水利樞紐工程。水庫(kù)總控制流域面積2348km2，總庫(kù)容1.33億m3，是在山西省興建的第一座碾壓混凝土重力壩。

2 大壩裂縫成因分析

混凝土大壩受混凝土自身凝固特性、施工環(huán)境、混凝土澆筑過(guò)程中施工組織、氣候變化等因素的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種裂縫。經(jīng)過(guò)專家論證分析，汾河二庫(kù)大壩裂縫均為溫度裂縫，形成主要原因是：汾河二庫(kù)碾壓混凝土重力壩完成混凝土量高達(dá)45.3萬(wàn)m3，在混凝土連續(xù)鋪筑、碾壓和硬化過(guò)程中，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生了大量水化熱，但是由于混凝土熱阻較大，大量的熱量聚集在內(nèi)部散發(fā)不出去，而表面上混凝土的散熱比較快，由此就會(huì)形成混凝土內(nèi)部和外部的較大溫差。汾河二庫(kù)地處北方山區(qū)，晝夜溫差較大，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生不均勻溫度變形和溫度應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)混凝土的抗拉能力時(shí)，混凝土表面就形成了溫度裂縫。大壩出現(xiàn)裂縫后長(zhǎng)時(shí)間得不到治理會(huì)導(dǎo)致大壩滲漏，嚴(yán)重的會(huì)對(duì)內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)造成浸蝕，使大壩強(qiáng)度降低，裂縫寬度發(fā)展時(shí)將直接影響壩體力學(xué)結(jié)構(gòu)，影響到大壩的使用年限。因此，必須及時(shí)對(duì)混凝土壩體裂縫進(jìn)行治理。

3 裂縫處理技術(shù)

3.1 灌漿材料選擇

混凝土建筑物裂縫修補(bǔ)的技術(shù)。化學(xué)灌漿材料種類較多，常用的主要有聚氨酯類、環(huán)氧類、丙烯酸鹽類、水玻璃類。本次采用DM-510與DM-500兩種型號(hào)的聚氨酯材料進(jìn)行灌漿。

DM-510聚氨酯灌漿料（疏水型）是一種疏水性能良好、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐腐蝕，與混凝土基層及其他建材粘結(jié)性能優(yōu)異的防水灌漿材料，經(jīng)常與水泥結(jié)合使用，進(jìn)行各種場(chǎng)合的防水、補(bǔ)強(qiáng)和加固處理。

DM-500聚氨酯灌漿料（親水型）是一種有機(jī)化學(xué)灌漿材料，外觀為透明粘稠狀液體，遇水會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，當(dāng)灌漿料與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)緩慢膨脹產(chǎn)生持續(xù)壓力，可滲透到各種微細(xì)的裂縫、蜂窩、孔洞及套管四周，以達(dá)到完全止水的功能。這種材料無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染、不能燃燒，是一種專門用于滲漏水、涌水、噴水等場(chǎng)合的快速止水材料。

3.2 施工流程

3.2.1 表面封堵

為了確保灌入的聚氨酯能與裂縫處的水泥沙漿結(jié)合面充分結(jié)合，需要對(duì)準(zhǔn)備灌漿的裂縫進(jìn)行封堵處理，具體操作如下：先沿裂縫表面鑿出深5～6cm的“U”型槽，鑿槽成型后先使用高壓水沖洗槽內(nèi)碎石屑，然后再使用風(fēng)槍吹干，為了避免漏漿，鑿好的“U”型槽用PU密封膏進(jìn)行封堵。

3.2.2 灌漿孔布置

施工前根據(jù)勘測(cè)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)現(xiàn)有裂縫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與分析，以確定灌漿孔，根據(jù)裂縫形成的深淺來(lái)確定鉆孔的位置和深度。

深裂縫:在距裂縫兩側(cè)各0.3m處，以60°向里鉆孔與裂縫相交孔深1.2m，左右兩邊交替打孔。

淺裂縫：在距裂縫兩側(cè)各0.2m處，以60°向里鉆孔與裂縫相交孔深1.1m，左右兩邊交替打孔。

灌漿：灌漿管用紫鋼管，使用快速凝固水泥將紫鋼管埋設(shè)在鉆好的孔內(nèi)，在進(jìn)行聚氨酯灌漿前要先進(jìn)行洗管、壓水檢查。用微型電動(dòng)高壓注漿機(jī)進(jìn)行灌漿，灌漿材料選用聚氨酯DM-510和DM-500，對(duì)于裂縫有可能進(jìn)一步產(chǎn)生變化的，可全部單獨(dú)采用DM-510材料，直至達(dá)到質(zhì)量要求為止。聚氨酯灌漿結(jié)束準(zhǔn)備封孔時(shí)的吸漿量應(yīng)小于0.02L/5min。聚氨酯灌漿在進(jìn)行灌裝時(shí)必須依照裂縫走向不同而使用不同的灌裝方法：垂直裂縫和傾斜裂縫進(jìn)行灌裝時(shí)要從深到淺、自下而上灌裝；水平裂縫和接近于水平裂縫灌裝要從低端或吸漿量大的孔開(kāi)始。在灌漿完成后，對(duì)外露灌漿管進(jìn)行清除，對(duì)縫面進(jìn)行修整，以使壩面平整。

3.3 灌漿質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)對(duì)裂縫的勘察與科學(xué)分析，確定聚氨酯配比，這是裂縫處理質(zhì)量好壞的基礎(chǔ)。

針對(duì)不同裂縫情況，采用單孔一次灌漿或停灌結(jié)合等多種灌漿方式，以保證灌漿質(zhì)量。如灌漿量較大，需要待前面灌入的聚氨酯固化后再進(jìn)行后續(xù)施工。

施工時(shí)還要注意觀察本條裂縫內(nèi)部有無(wú)其他裂縫；當(dāng)有其他裂縫時(shí)，需要增大壓力使聚氨酯滲透范圍增大以確保質(zhì)量，以免因壓力過(guò)小使聚氨酯灌入不飽滿，裂縫無(wú)法完全堵死，影響施工質(zhì)量。

終孔標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)壓力穩(wěn)定在0.8MPa時(shí)，時(shí)間延續(xù)10～15min即可結(jié)束灌漿。

壓水試驗(yàn)：壓力0.8MPa，孔深1.2～1.5m，保持壓力時(shí)間20min。

4 結(jié)語(yǔ)

本次施工共處理裂縫710m，灌入聚氨酯漿液10119.93L，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)檢查達(dá)到要求。汾河二庫(kù)大壩表面溫度裂縫處理達(dá)到了預(yù)期效果，由此可確定混凝土壩體裂縫使用聚氨酯灌漿加固處理是可行的，施工時(shí)通過(guò)加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制、施工工藝流程控制與技術(shù)管理即可保證灌漿質(zhì)量，加強(qiáng)壩體強(qiáng)度。