水利大壩混凝土裂縫化學(xué)灌漿的施工技術(shù)

趙斌珠

摘 要：近年來，水利工程施工項(xiàng)目越來越多，項(xiàng)目數(shù)量與建設(shè)規(guī)模不斷增長的同時(shí)，也出現(xiàn)了越來越多的質(zhì)量問題，混凝土裂縫就是水利大壩施工中最常見的一種施工缺陷。針對近年來水利大壩混凝土施工中頻繁出現(xiàn)的裂縫問題，本文將提出一種新的處理方法--化學(xué)灌漿施工，并對該施工技術(shù)進(jìn)行深入剖析，希望為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程師 混凝土施工 裂縫 化學(xué)灌漿

化學(xué)灌漿融合了化學(xué)與工程學(xué)的相關(guān)理論知識，在混凝土缺陷處理方面具有諸多優(yōu)勢，是一種保證混凝土施工順利進(jìn)行并提高施工質(zhì)量的新興技術(shù)?；瘜W(xué)灌漿的工藝流程比較簡單，只需按照化學(xué)方法將有機(jī)或無機(jī)材料配制成溶液，利用特定壓送設(shè)備將配制好的溶液灌入裂縫內(nèi)即可，溶液在構(gòu)件裂縫內(nèi)會(huì)逐漸滲透、擴(kuò)散直至固化，從而發(fā)揮增加構(gòu)件強(qiáng)度、降低滲透性的作用。為了更加直觀具體的闡釋化學(xué)灌漿施工技術(shù)在水利大壩混凝土裂縫處理中的應(yīng)用效果，本文以某水電站雙泄孔施工項(xiàng)目為研究對象，分析化學(xué)灌漿的具體應(yīng)用方法和工程效果。

1.工程概況

某水電站位于黃河干流上，屬于一等工程，主壩是混凝土雙曲拱壩，高度為245m，寬度為10m，是黃河上游建筑規(guī)模最大的水電站大壩之一。該水電站主要承擔(dān)發(fā)電任務(wù)，電機(jī)裝機(jī)容量為4200MW。雙泄孔是該水電站泄洪沖沙的主體建筑物，進(jìn)口高程為1045m，23#壩段泄槽邊墩混凝土施工過程中出現(xiàn)裂縫，裂縫與壩底水流方向垂直，裂縫長度為7.8m，寬度在0.15mm-0.20mm之間，經(jīng)聲波測試發(fā)現(xiàn)裂縫深度在3.0～3.7m之間，而且上部裂縫比較明顯，下部裂縫不明顯。

2.化學(xué)灌漿在水利大壩混凝土裂縫處理中的可行性分析

混凝土裂縫包括干縮裂縫、沉陷裂縫、溫度裂縫等幾種，造成裂縫的原因包括施工操作、外界環(huán)境因素等，分析該水電站23#壩段泄槽邊墩混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫基礎(chǔ)約束大，主要原因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)突變及施工養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，加之冬季晝夜溫差大，混凝土構(gòu)件表面的干濕和溫度變化較大，這也是造成裂縫產(chǎn)生和持續(xù)發(fā)展的主要原因。

針對混凝土裂縫問題，目前普遍采用的處理方法有填充法、表面處理法、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、水泥灌漿法等幾種，結(jié)合該水利大壩施工項(xiàng)目的工程特點(diǎn)和現(xiàn)場施工環(huán)境，在總結(jié)以往工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上決定采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行處理?；瘜W(xué)灌漿中所使用的化學(xué)漿液為均相液體，幾乎接近水的粘度，可以快速滲入極其細(xì)小的裂縫，而且所用化學(xué)漿液具有較高的親水性和固結(jié)強(qiáng)度，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固的目的。對于雙曲拱壩這種受力構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)采用最安全的裂縫處理方法以保證結(jié)構(gòu)的完整性。鑒于該大壩出現(xiàn)的裂縫情況及工期要求，采用化學(xué)灌漿方法可以保證在次年的5月份下閘蓄水，避免影響正常發(fā)電。

化學(xué)灌漿施工效果受多種因素的影響，其中最主要的影響因素是化學(xué)漿液粘度和親水性，目前所使用的化學(xué)漿液粘度與水基本一致，可灌性問題可以忽略不計(jì)，因此關(guān)鍵因素是化學(xué)漿液的親水性。在PSI-CW環(huán)氧漿材固化劑聚酰胺中加入羥基可以大大提高漿材的親水性，從而改善其固化性能，此外，由于合成后的混合物能夠有效排除殘留水分，因此可以有效減少和避免環(huán)氧漿材凝固時(shí)水分所帶來的各種負(fù)面影響。

3.化學(xué)灌漿施工要點(diǎn)與工藝流程

3. 1施工要點(diǎn)

（1）合理布置灌漿孔

采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行裂縫處理之前，首先要布置好灌漿孔，包括探縫孔、騎縫孔、淺灌漿孔、深灌漿孔這幾種（如圖1所示）。其中，探縫孔是在正式處理裂縫之前用于確定裂縫深度的孔，裂縫深度不同，所采取的具體處理方法也不同。裂縫深度探測完成后，就需要通過深灌漿孔和淺灌漿孔進(jìn)行處理。騎縫孔是沿裂縫表面布置的孔，目的在于通過騎縫孔來排除縫隙內(nèi)的氣體，同時(shí)兼具屏漿作用。灌漿孔的疏密程度需要根據(jù)實(shí)際情況合理確定，既不能過于稀疏也不能過于緊密，太稀疏有可能造成漏灌的情況，而過于緊密又會(huì)增加工程施工成本。結(jié)合現(xiàn)場施工條件確定每一條裂縫不應(yīng)當(dāng)布置超過3組灌漿孔，且分別位于裂縫的兩端和中間位置。

（2）保證鉆孔清潔無污

灌漿孔布置完成后，應(yīng)當(dāng)采用高壓水流仔細(xì)沖洗鉆孔內(nèi)部，并嚴(yán)格遵循自上而下的原則進(jìn)行全面沖洗，直至回水清澈為止。鉆孔清洗完成后還要用高壓風(fēng)去除殘留的水分，避免殘留的水分對環(huán)氧漿材的固化性能產(chǎn)生不良影響。

（3）科學(xué)計(jì)算環(huán)氧漿材配合比

環(huán)氧漿材的固化時(shí)間與現(xiàn)場試灌需要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)確定，而且還要結(jié)合施工時(shí)的溫度確定，由于氣溫較高時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率更快，因此固化劑也就是B液的所需含量就相對較少，經(jīng)過綜合評估確定A液與B液的配合比應(yīng)當(dāng)為5：1。

（4）合理安排灌漿順序

傳統(tǒng)灌漿施工中一般采用分序施工方法，由于化學(xué)漿液的固結(jié)機(jī)理與水泥固結(jié)存在本質(zhì)區(qū)別，因此需要重新安排灌漿順序。如果在化學(xué)灌漿中仍然采用分序施工方法，就有可能造成I序施工完成后，II序和III序孔中的水無法正常排出，從而影響漿液的正常灌入，出現(xiàn)灌漿不徹底的情況，這樣一來也就無法保證加固效果。

結(jié)合類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)，決定在本次化學(xué)灌漿施工中采用以下灌漿順序：低位置灌漿→高位置灌漿，即先灌注低位置的灌漿孔，再灌注高位置的灌漿孔，如果灌漿孔的高度相同，則先灌注深度較深或者中間的灌漿孔。此外，在灌漿過程中還要考慮灌漿孔的連通問題，不論裂縫情況怎樣，都要避免采用分序灌漿方法。

3.2工藝流程

化學(xué)灌漿的工藝流程可以歸納為：搭設(shè)施工平臺→布置灌漿孔（探測裂縫深度、鉆灌漿孔）→清潔鉆孔并進(jìn)行通氣試驗(yàn)→封縫并固定灌漿嘴→壓力水清洗和驅(qū)水→環(huán)氧灌漿→處理表面→現(xiàn)場清理和質(zhì)檢驗(yàn)收。

在以上工藝流程中，探測縫深需要采用超聲波進(jìn)行平測。灌漿孔的布置需要一次完成，以免鉆出的粉末將已鉆成的縫隙堵塞，所采用的鉆孔設(shè)備也要盡量選用取芯鉆，避免使用風(fēng)鉆等速度較快的鉆孔設(shè)備。壓注水試驗(yàn)中，由于化學(xué)灌漿的施工成本較高，因此需要通過壓注水試驗(yàn)來確定具體的吸漿量，從而避免出現(xiàn)漏漿的情況。在配制化學(xué)漿液的過程中需要嚴(yán)格按照計(jì)算好的配合比篩選各原材料，緩慢攪動(dòng)A液的同時(shí)緩慢加入B液，攪拌速度要適當(dāng)，不能過快也不能過慢，以免凝結(jié)時(shí)間縮短或者液體不能充分融合。攪拌所用的容器應(yīng)當(dāng)清潔無污染，避免使用帶有油污或其他雜質(zhì)的容器作為攪拌器具。此外，每次的拌合量需要按照施工溫度、裂縫實(shí)際寬度來確定，并將配制好的化學(xué)漿液放置在陰涼的環(huán)境下保存，避免長時(shí)間暴露在高溫空氣中導(dǎo)致漿液發(fā)生物化性質(zhì)改變。灌漿過程中可將臨近的孔作為排水孔，在徹底排除積水后再灌注鄰孔，需要注意的是，在灌注鄰孔時(shí)，之前的孔仍需保持灌漿壓力，待間隔孔出漿時(shí)再停止第一個(gè)孔的灌漿操作。一般來講，延續(xù)灌漿的時(shí)間不得短于60min，灌漿壓力需維持在0.1-0.3MPa之間。灌漿過程中需要仔細(xì)觀察是否進(jìn)漿，直至不吸漿再停止灌注操作。如果吸漿量較大，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查是否存在滲漏，如果裂縫存在土埋部分就有可能造成這種情況。

4.結(jié)語

本次研究以某水電站23#壩段泄槽邊墩混凝土裂縫為研究對象，深入剖析了化學(xué)灌漿施工技術(shù)在水電站混凝土裂縫處理中的可行性及具體的施工措施，經(jīng)過為期十個(gè)月的化學(xué)灌漿施工處理，混凝土裂縫得到全面處理，裂縫檢測顯示一切正常。本次實(shí)踐表明，采用化學(xué)灌漿施工方法處理水利大壩混凝土裂縫是切實(shí)可行的，只要合理的安排施工組織并加強(qiáng)現(xiàn)場管理即可取得滿意的處理結(jié)果，從而避免混凝土裂縫不良影響的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證工程施工質(zhì)量。

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