化學(xué)漿液在高水頭作用下的混凝土微裂隙修補中的應(yīng)用

陳 飛， 王永強

(中國水利水電第五工程局有限公司第五分局，四川 雙流 610200)

1 工程概況

在已經(jīng)澆筑完成的某水電站1#機伸縮節(jié)室混凝土與基巖接觸表面上發(fā)現(xiàn)有滲水的現(xiàn)象。立面體型不規(guī)則，滲水縫呈折線狀，經(jīng)卡尺測量不能確定張開縫寬度，屬微裂隙范疇。部分滲水點的滲水有壓，壁上流水成股不間斷，有鈣質(zhì)結(jié)晶。其它部分滲水輕微，水滴附著于墻面上，呈“出汗”狀。如圖1所示。

圖1 混凝土滲水“冒汗”現(xiàn)象

經(jīng)造孔安裝壓力表，24h后觀察壓力表值為0.6MPa。就測定壓力值和滲水情況來看，目前1#機組伸縮節(jié)室的滲水特性是高水頭、小滲流。

2 防滲(漏)處理施工方法

根據(jù)電站廠房1#機組伸縮節(jié)室防止?jié)B(漏)造成的問題分析，屬于局部小范圍止水失效。在高水頭作用下如直接采用化學(xué)灌漿，化學(xué)材料在持續(xù)灌注過程中隨著時間的延長局部造成阻斷，或在化學(xué)材料大量進漿反應(yīng)的同時造成局部混凝土抬動，不可控因素?zé)o法估計。由此將會造成不可估量的后果，無法保證灌漿質(zhì)量，且可能發(fā)生質(zhì)量事故。因此，根據(jù)現(xiàn)場已完成進度形象，采取在1#伸縮節(jié)室頂部372.6平臺對1#結(jié)構(gòu)縫進行水泥灌漿，形成1#結(jié)構(gòu)縫阻水幕，在完成結(jié)構(gòu)縫施灌的7d后，本道止水幕以起到一定的阻水和填補縫隙的作用。然后解決微裂隙滲水的問題了。由于大的縫隙已被填補，余下的微小縫隙不適合以水泥漿液來封堵了，即可在372.6平臺1#結(jié)構(gòu)縫再進行化學(xué)灌漿。

2.1 先進行1#伸縮節(jié)室立面結(jié)構(gòu)縫阻水幕的施工

(1)確定滲水方向。首先進行下游副廠房EL.363內(nèi)部1#結(jié)構(gòu)縫門洞周邊孔的鉆進。以沖擊鉆造孔，每間隔150cm鉆一個孔，孔深為40cm，距門洞周邊止水10cm。意為先探明滲漏水流速、流量、壓力及滲流方向，以著色液體(高錳酸鉀溶液)找出滲流通道，確定來水方向。

(2)在372.6已澆筑的平臺上面采用地質(zhì)鉆鉆灌漿孔，孔徑為50cm，間距1m，深度為15.6m(入巖30cm)。

(3)做壓水試驗，確定滲流流量。如果滲流量大于3Lu，則用水泥漿液施灌。灌漿標(biāo)準(zhǔn)參考《水工建筑物水泥灌漿規(guī)范》[1]中的灌漿有關(guān)條款進行。

水泥灌漿起灌比為3∶1；因?qū)崪y水頭壓力為0.6MPa，取水頭壓力的1.5-2倍作為實際灌漿壓力。在本例中設(shè)計壓力取0.9MPa。

漿液變換標(biāo)準(zhǔn)：每灌入漿液400L變換濃一級。

若吸漿量大于30L/min或在初始吸漿量超過400L，可越級變濃。

灌漿難以終止或總吸漿量超過1 000L，可采用限壓、限流、間歇等灌漿方式。

灌漿難以終止或總吸漿量超過2 000L，可采取添加水玻璃的施灌方法。將水玻璃加水調(diào)和至55波美度，使用雙液法灌注，水玻璃摻加比例根據(jù)試驗段確定為100∶28。

灌至不吸漿，屏漿60min結(jié)束，做好閉漿流程。以防漿液被有壓水壓回孔外。如想盡快封孔，在封孔最濃級的漿液中摻加速凝劑(硅酸鈉或鋁酸鈉)。摻加比例不大于水泥用量的3%(重量比)。

如果滲流量小于3Lu，則考慮使用化學(xué)漿液施灌。

一旦起灌應(yīng)盡快達到設(shè)計壓力。灌漿方式選用純壓式一段式施灌。

(4)在做完本道止水幕后7d做壓水試驗。壓水試驗的壓力可參照最高水頭的靜水壓力確定。

(5)做完壓水試驗再以著色液體找出細微的滲流通道，做好記錄，標(biāo)定位置，確定滲流方向，著重處理這些細微的滲水點。

(6)校核灌漿壓力。為確實把握灌漿的壓力，不致產(chǎn)生惡劣的后果，所以必須校核施灌壓力的合理性。

原設(shè)計灌漿壓力大于0.9MPa，會造成混凝土抬動，必須降低灌漿壓力至0.9MPa以下。但由于靜水壓力為0.6MPa，為克服靜水壓力，灌漿壓力須大于0.6MPa，故本例經(jīng)校核完的灌漿壓力為0.9MPa是合適的。但由于灌漿壓力就是抬動的臨界力，故在施灌中必須安設(shè)抬動觀測裝置，嚴密監(jiān)視，嚴防混凝土抬動。

(7)在完成結(jié)構(gòu)縫施灌的7d后，本道止水幕以起到一定的阻水和填補縫隙的作用，接著解決微裂隙滲水的問題。由于大的縫隙已被填補，余下的微小縫隙不適合以水泥漿液封堵，因此改用化學(xué)灌注。

2.2 化學(xué)灌漿

(1)材料性能[2]。① LW水溶性聚氨酯。本次滲漏水處理所用材料為防滲補強材料，主要材料為LW，該種材料已在一系列水工建筑物混凝土缺陷處理中得到長期而廣泛運用，性能優(yōu)越，效果良好。LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料是一種親水性材料，遇水后可以分散、乳化進而固化，固結(jié)體遇水后體積發(fā)生膨脹，具有彈性止水和膨脹止水雙重功能，可用于潮濕甚至帶水條件下的防滲堵漏處理，LW的主要性能指標(biāo)見表1。② 環(huán)氧砂漿。環(huán)氧砂漿是以環(huán)氧樹脂為主劑，配以促進劑等一系列助劑，經(jīng)混合固化后形成一種高強度、高粘結(jié)力的固結(jié)體，具有優(yōu)異的抗?jié)B、抗凍、耐鹽、耐堿、耐弱酸防腐蝕性能及修補加固性能，適用于飛機跑道、公路橋梁、隧道礦井、水電站及有腐蝕環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑物修補。并且可以用于建筑物的梁、柱、樁承臺等的裂縫、混凝土構(gòu)筑物表面的蜂窩、漏洞和露筋等的缺陷處理。

表1 LW化學(xué)灌漿材料性能指標(biāo)

(2)施工流程。結(jié)構(gòu)縫鑿槽→聚乙烯泡沫板清除→槽內(nèi)清洗→灌漿管及排氣管預(yù)埋→環(huán)氧砂漿回填→化學(xué)灌漿→灌后處理。化學(xué)灌漿示意圖如圖2。

(3)結(jié)構(gòu)縫鑿槽。結(jié)構(gòu)縫采用風(fēng)鎬及人工鑿開槽，開槽范圍需沿結(jié)構(gòu)縫兩端左側(cè)2cm，右側(cè)16cm，鑿槽表面寬為20cm，鑿槽底部寬為2cm，深20的“U”型槽。

(4)聚乙烯泡沫板清除。采用人工清除開槽深度50cm范圍內(nèi)的聚乙烯泡沫板。

(5)槽內(nèi)清洗。結(jié)構(gòu)縫清槽采用高壓水槍沖洗干凈再用高壓風(fēng)槍進行風(fēng)干，槽內(nèi)清洗干凈后，進行下一步施工。

(6)灌漿管及排氣管預(yù)埋。灌漿管長為70cm，埋入60cm，距離槽底10cm，伸出10cm；排氣管長為30cm，埋入20cm，伸出10cm；灌漿灌和排氣管均為Φ15鍍鋅鋼管，灌漿管與排氣管互相交叉預(yù)埋。由于灌漿孔鉆孔后孔內(nèi)預(yù)計會有漏水流出并有一定的水壓，其在灌漿管頂端裝單向閥，以防止灌漿管埋設(shè)后灌漿管內(nèi)被水反壓，影響灌漿效果。

(7)環(huán)氧砂漿回填。環(huán)氧砂漿根據(jù)現(xiàn)場試驗確定為(環(huán)氧樹脂∶砂∶水泥=0.7∶3∶1)，無論在潮濕或干燥條件下施工，石子和砂都要干燥，要先將砂、石、粉料拌勻后再開始配漿，否則將影響強度。人工回填“U”型槽之前，先刷一遍環(huán)氧樹脂基液，然后回填密實并將其表面做毛面處理。

(8)溝槽內(nèi)化學(xué)灌漿。灌漿孔的灌漿按由下到上，由深到淺，由一側(cè)向另一側(cè)的順序進行，灌漿時，一般采用單孔進漿，其余孔口全部敞開，待相鄰進漿孔冒出濃漿后并灌，兩孔同時進漿。待第三進漿孔冒出濃漿后，則將第一孔的灌漿管閥門關(guān)閉, 接入第三孔，并繼續(xù)與第二孔同時灌注，如此循環(huán)進行，直到最后一個灌漿孔灌漿結(jié)束。灌漿過程中應(yīng)時刻注意墻壁及地表是否有化灌漿材滲出，若發(fā)現(xiàn)外漏，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)壓力。

需要注意，因?qū)崪y水頭壓力為0.6MPa，故灌漿壓力一般控制在0.4-0.6MPa。根據(jù)現(xiàn)場注入量大小，可適當(dāng)降低或提高灌漿壓力，但最大壓力不得超過0.6MPa。灌漿壓力需逐級升高，壓力從0.1MPa開始，按每級0.1MPa升壓。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為單孔吸漿率趨于零，再繼續(xù)灌注10min即可結(jié)束。

(9)灌后處理。LW材料灌漿結(jié)束后管口封堵閉漿24h后開始封孔，采用人工鑿除結(jié)構(gòu)縫臨時封堵材料，采用環(huán)氧砂漿進行封堵，其表面抹平，并滿足所在部位表面平整度要求。

(10)質(zhì)量檢查。直觀目視檢測。滲水和“出汗”現(xiàn)象消失，混凝土壁干燥即為合格。

3 結(jié) 語

某廠房1#機組伸縮節(jié)室內(nèi)部混凝土表面滲漏水圓滿地解決了。在灌注完成后的第5天，墻面干燥起來，達了預(yù)期地效果。

對于微小裂隙的防滲，高水頭大壓力涌水的封堵，化學(xué)灌漿有其優(yōu)勢。使用化學(xué)漿液施灌具有操控性強，能夠精準(zhǔn)到秒級控制凝結(jié)時間；施工設(shè)備簡單、輕便，適合野外作業(yè)；聚合體強度高，粘接性強，耐久性好。