混凝土暗涵裂縫化學灌漿工藝分析

□文/鄭 偉 程 意

1 工程概況

某混凝土暗涵引水工程暗涵結構采用C25鋼筋混凝土箱涵，設計底部縱坡1∶11 000，渠底高程121.83～121.69 m，設計水位126.23～126.09 m，過流凈斷面尺寸2×4.5 m×5.5 m（孔數×寬×高），凈空率21%。底板、頂板、邊墻厚度0.8 m，中隔墻0.7 m，底板、邊墻、頂板及中隔墻轉角處均設0.4 m×0.4 m的倒角。箱涵縱向每15 m設一永久縫，縫寬2 cm，縫間設紫銅止水，縫面填充閉孔聚乙烯泡沫板，基礎底面設10 cm厚C15混凝土墊層。

2 裂縫情況

裂縫位于暗涵兩側邊墻及中墻，均為近豎向裂縫，以混凝土澆筑分倉處為起點，沿著墻面向上發展，一般在頂部與墻體結合前結束。經檢查一般在拆模后暗涵邊墻和中隔墻很快出現近豎向裂縫，甚至有的暗涵在拆模時就已經產生裂縫，底板和頂板未見裂縫，裂縫基本在暗涵順水流方向1/3～1/2長度位置。見圖1。

圖1 箱涵混凝土裂縫典型分布

3 裂縫化學灌漿工藝

化學灌漿施工工藝見圖2。

圖2 化學灌漿工藝

3.1 打磨及洗縫

先用鋼絲刷和沖毛機除去裂縫周邊的浮灰、水泥浮漿、返霜、油脂和污垢等物并清洗干凈。采用砂輪機沿裂縫兩側各打磨寬10 cm、深3～5 mm 的槽，縫兩端各延伸30 cm，之后用沖毛機沿裂縫開口向兩邊沖洗，以保證縫口敞開、無雜物，裂縫兩邊無粉塵和其他有損封蓋粘接的污物。

3.2 鉆孔

在結構混凝土背水側和迎水面沿縫走向布置騎縫孔并在迎水面沿兩側布置小斜孔，騎縫孔與小斜孔交叉布置，騎縫孔孔徑27 mm，間距30 cm；斜孔的孔斜45°，孔深20 cm，間距1 m；鉆孔使用便攜式電動水磨鉆，鉆孔時根據現場情況進行調整，確保所有鉆孔穿過縫面，同時在鉆孔后清除孔內粉塵及碎屑。

3.3 埋管及封縫

孔內沖洗干凈后，在鉆孔部位安裝灌漿嘴，使用PSI-130 快速堵漏材料對其進行固定，在完成上述處理后，使用PSI-HY 高性能環氧膠泥將沿裂縫兩側打磨的槽披刮至混凝土結構面。

3.4 壓氣檢查

采用潔凈空氣對裂縫與埋設的灌漿嘴間的串通情況和裂縫封縫是否密封及管路安裝的牢固性、可靠性等進行檢查。封縫質量檢查試漏前沿裂縫涂刷一層肥皂水，從灌漿嘴通入壓縮空氣（壓力與灌漿壓力相當）；若封閉不嚴，產生漏氣時肥皂水會起水泡。產生漏氣時采取處理措施，直到壓力上升至0.2～0.3 MPa。壓風時吹盡縫內積水，使裂縫面保持干凈、干燥狀態，記錄好串通孔號。

3.5 灌漿

選用PSI-530 低粘度改性環氧灌漿材料進行灌注。按照由淺到深、由下而上的原則進行灌注，先灌注串通孔，再灌注未串通孔，先斜孔后騎縫孔。灌漿壓力為0.2～0.5 MPa，不能驟然加壓，應分級達到設計壓力。第一級壓力為0.05～0.1 MPa，然后每級加壓0.05 MPa，當灌漿孔在某一級壓力下其吸漿量＜0.01 L/min時，即可升壓一級。

灌漿時以小斜孔起灌，當相鄰孔返出濃漿時扎閉反漿孔的灌漿管，當注入孔灌漿壓力達到設計壓力，吸漿量＜0.01 L/min 時，扎閉進漿管口的軟管，移至下一個灌漿孔的進漿管進行灌注，以此類推，直至完成所有灌漿孔的灌注。串通孔返出濃漿后可進行并灌。完成串通孔的灌漿后，再進行未串通孔的灌漿，未串通孔中，先灌注斜孔，最后灌注騎縫孔。

當灌漿壓力達到設計標準，灌漿孔不吃漿延續10 min 結束；當吃漿量＜0.01 L/min 時，則需繼續灌注30 min。

3.6 拆管及表面清理

待裂縫內漿液達到初凝不外流時，即可將灌漿管割除，用打磨機將孔口打磨成小凹槽，然后用環氧膠泥封堵平整，以恢復混凝土外觀。

4 實施效果

為檢驗灌漿效果，28 d后對裂縫進行了聲波檢測、壓水試驗和鉆孔取芯。

4.1 壓水試驗

采用一級壓力的單點法，壓力為0.6 MPa，先后兩次對試驗縫進行壓水試驗，試驗部位高程123.515、124.055 m。第一次壓水使用的電子稱稱量精度為0.05 kg，第二次壓水使用稱量精度為0.01 kg的電子稱。兩次壓水試驗縫面透水率均為0 Lu，滿足設計要求。

4.2 超聲波檢測

采用超聲波檢測法隨機選取兩個部位進行檢測，結果顯示：化學灌漿后的混凝土波速與無裂縫部位的混凝土波速無差別。

4.3 取芯檢測

鉆孔取芯，觀察其縫面漿液結石和充填情況是否飽滿。取芯檢測結論：經觀察芯樣表面光滑，結構致密，骨料分布均勻，其化灌縫面漿液填充飽滿密實、膠結良好。見圖3。

圖3 化學灌漿后取芯

4.4 芯樣抗壓檢測

對芯樣進行加工，檢測經過28 d后的裂縫芯樣力學指標是否達到相應部位混凝土設計要求值。見表1。

表1 混凝土芯樣抗壓強度檢測數據 MPa

由表1 可知，芯樣抗壓強度平均值為34.2 MPa 且抗壓試驗破壞面為混凝土內部，均未發生在裂縫界面上，強度滿足結構混凝土要求。

4.5 芯樣劈裂檢測

從劈裂抗拉試驗后的芯樣斷面觀察，灌漿液充滿所有裂隙中，該組芯樣劈裂抗拉強度為2.84 MPa，遠大于混凝土立方體試件劈裂抗拉強度值。見表2。

表2 混凝土劈裂抗拉強度檢測數據對比 MPa

5 結論

1）采用沿裂縫兩側各打磨寬10 cm、深3～5 mm的槽，在鉆孔及埋設灌漿嘴后刮一層PSI-HY 高性能環氧膠泥的封縫方式，既可將縫面封堵嚴密，又可起到補強加固的作用，同時修補部位的顏色與周圍混凝土基本一致，解決了箱涵混凝土外觀驗收問題。

2）此次試驗采用PSI-530低粘度改性環氧灌漿材料，經壓水試驗、聲波檢測、芯樣抗壓及劈裂抗拉強度其檢測數據，均滿足設計質量標準。