化學灌漿在新疆達坂隧洞管片裂縫處理中的應用

馬 騁

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆烏魯木齊 830000)

1 工程概況

新疆達坂隧洞為無壓引水隧洞，洞線近東西向布置，隧洞開挖采用TBM法進行施工，六邊形預制混凝土管片襯砌，襯砌后內徑為6.0 m，管片寬1.6 m，厚度28 cm，由于隧洞屬混凝土管片襯砌薄壁結構建筑物，通水后出現滲漏不僅會導致水量損失，惡化洞周圍圍巖條件，而且還會引發鋼筋的銹蝕，混凝土保護層的脫落、凍融等傷害，加速混凝土結構老化，使用壽命縮短。為了保證隧洞長期輸水安全，恢復結構的整體性，同時提高管片的耐久性和抗滲性，需要對混凝土裂縫進行防滲補強處理。

2 裂縫現狀及分析

已安裝管片由于施工過程、預制工藝、開挖地質條件等因素造成管片出現貫穿性裂縫，其裂縫多數呈壓縫，裂縫寬度一般為0.1 mm～0.5 mm，局部最寬達0.6 mm～1.5 mm。裂縫長度大多數貫通1 600 mm板寬，少數裂縫只從一側往板中心位置發展，其中有偏壓作用的洞段已采取了固結灌漿、錨桿和鋼支撐聯合作用控制變形的措施，根據監測單位提供資料分析，目前已趨于穩定;根據成因分析、變位觀測、危害程度對裂縫縫深、縫寬及走向進行檢測分析，確定裂縫處理辦法。其裂縫分布主要在兩側及頂部管片，主要為滲水裂縫、裂縫寬度不小于0.15 mm的干縫、裂縫寬度小于0.15 mm的表層裂縫。

3 處理方案及工藝

3.1 灌漿材料及設備

對于滲水性裂縫選用HW水溶性聚氨酯灌漿料，其遇水膨脹，有堵水功效，具有粘度低，可灌性好，與混凝土粘結強度高，收縮性小等特點。性能詳見表1。對于大于0.15 mm的干縫選用具有較高強度及防滲特性的改性環氧化學灌漿材料。其粘度低，可灌性好，可滲入0.2 mm混凝土裂縫和微細巖體內，與國內同類材料相比，其早期發熱量低、無毒性、施工操作方便，是較理想的混凝土補強加固材料。性能詳見表2。

表1 HW灌漿材料的性能

表2 改性環氧灌漿材料的性能

達坂隧洞裂縫處理使用主要設備見表3。

表3 裂縫處理主要設備表

3.2 縫寬不大于0.15 mm干縫處理

對于不大于0.15 mm的靜止微裂縫，采用表面涂刷的方法對裂縫進行封閉，具體工藝如下:

1)打磨基面:用裝有鋼絲刷頭的打磨機打磨裂縫表面，清除表面浮灰、巖粉，其打磨寬度約3 cm，然后用濕布擦拭打磨過的表面。當兩條裂縫間的寬度小于20 cm時，則連同一起處理;2)清洗:待表面打磨后，用高壓水把基面上的浮灰、巖粉清洗干凈;3)涂刷界面劑:待管片表面干燥后，涂刷界面劑，涂刷薄而均勻;4)涂刷手刮聚脲:當界面劑指干后，在打磨范圍內涂刮手刮聚脲，涂層厚度為1 mm，寬度為20 cm。為適應裂縫的變形，裂縫處涂層應適當加厚，且增加胎基布，涂層厚度為1.5 mm，總寬度為5 cm，邊緣處涂層厚度不小于2.0 mm;5)養護:涂手刮聚脲后，涂層需要養護3 d，要求涂層不要受到浸泡。

3.3 滲水裂縫及縫寬不小于0.15 mm干縫處理

滲水裂縫施工工藝:鉆孔→洗孔→埋設灌漿管→灌注漿液→封孔→基面處理→清洗→涂刷界面劑→涂刷手刮聚脲→養護。

縫寬不小于0.15 mm干縫施工工藝:鉆孔→洗孔→埋設灌漿管→封閉裂縫→灌注漿液→封孔→基面處理→清洗→涂刷界面劑→涂刷手刮聚脲→養護。

3.3.1 灌漿孔的布設和鉆孔

對于較深的裂縫，若采用化學灌漿時，需要鉆孔。對于表面或表層不深的裂縫，化學灌漿時則采用環氧粘貼灌漿嘴灌注。應根據管片的厚度、裂縫的長度和深度，選擇灌漿孔的孔徑和孔深。當裂縫的縫隙不串通，應根據情況再補灌漿孔。在縫隙串通的情況下，孔距不宜過密，應盡量保證管片襯砌的完整性。在裂縫的交叉處、較寬處、端部以及裂縫貫穿處，都應埋設灌漿嘴，一條裂縫上必須有進漿嘴和出漿嘴。鉆孔要求見表4。

表4 裂縫鉆孔的要求

3.3.2 洗縫和試壓

縫面采用風、水輪換沖洗(一般風壓不大于0.1 MPa，水壓不大于0.2 MPa)，直至回清水。試壓采用單孔壓水，逐孔檢查，記錄各孔漏水率及串通情況，以便確定排水孔位置和灌漿次序。

3.3.3 封縫

封閉裂縫表面。封閉前首先對裂縫兩側進行表面處理，用鋼絲刷打磨并用清洗劑清洗。根據灌漿壓力和縫寬，裂縫封閉后要檢查封閉效果，當封閉膠有強度后，用壓縮空氣或水檢查封閉效果，漏氣處應重新封閉。

3.3.4 壓水試驗

根據裂縫分布情況，選部分重要裂縫做壓水試驗，首先在裂縫兩側各打一排斜孔穿過縫面，斜孔距縫10 cm～15 cm，同側孔孔距0.8 m～1 m，兩排孔呈三角形布置，鉆孔角度30°左右，鉆孔深度要求穿過縫面4 cm左右，然后在孔口安裝壓水設備和阻塞器，進行壓水。對化灌效果的檢查采用壓水試驗法。當漿材固化強度達到設計要求后鉆檢查孔進行壓水試驗。隨機取5%工程量的裂縫條數進行壓水試驗。在需要檢查的裂縫上布設一個檢查孔，用電錘造孔與縫面相交，然后用水將孔內粉塵沖洗干凈。埋設低壓灌漿嘴，進行壓水檢查。孔口壓力宜為0.2 MPa～0.4 MPa，檢查孔單孔吸水量應小于0.01 L/min或裂縫不漏水為合格。

3.3.5 鉆孔取芯檢查

選部分重要裂縫用小口徑工程鉆騎縫取樣，觀察漿液結石在縫面的充盈情況，檢查數量為隨機取已化灌的1%～5%工程量的裂縫條數進行取一個鑒定孔獲得巖芯。

3.4 噴涂檢查方法

噴涂材料除按本技術要求和現行的規程、規范嚴把材料質量關外，主要檢測噴涂厚度和粘結強度，如進行全過程質量控制，每涂200 m2，在附近同等環境條件下選取1.0 m2左右進行刮涂，15 d后強度達到要求最終強度的70%以上進行粘結強度檢測。

4 結語

針對新疆達坂隧洞產生的貫穿性裂縫、深層裂縫和表層裂縫，通過有效的檢測手段對裂縫成因、性狀進行了精準的判斷，實施針對性的修補方案。根據質量檢查成果分析，本工程所采用的施工工藝是適宜的，選用的化學灌漿材料經濟適用，為類似工程提供了借鑒。

［1］ 劉 濤，漆巨彬.化學灌漿在龍灘水電站混凝土裂縫修補中的應用［A］.第十三次全國化學灌漿學術論文集［C］.2010.

［2］ 文 镕，李世新，范以田，等.達坂巖石隧洞全斷面掘進機(TBM)施工技術［M］.北京:中國水利水電出版社，2013.

［3］ 陳小華，康德忠.化學灌漿在小灣水電站壩體混凝土裂縫處理中的應用［A］.第十三次全國化學灌漿學術論文集［C］.2010.

［4］ 馬 騁.TBM施工中管片接縫與錯臺控制措施初探［J］.地下空間與工程學報，2009(1):70-71.

［5］ 新疆達坂隧洞方案比選工程地質勘察報告［R］.

［6］ 新疆達坂隧洞工程初步設計報告［R］.