摘 要: 三峽工程永久船閘地下輸水隧洞在洞室澆筑完成后一段時(shí)期內(nèi),結(jié)構(gòu)混凝土受到內(nèi)外溫差的影響不均勻收縮產(chǎn)生裂縫, , 局部出現(xiàn)滲漏,針對這些滲漏進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。文章介紹了目前處理此類裂縫比較先進(jìn)的設(shè)備及施工工藝。
關(guān)鍵詞: 三峽工程;地下輸水隧洞;化學(xué)灌漿;貼嘴法;施工
1 前言
三峽工程永久船閘地下輸水隧洞溫度縫的化學(xué)在前期主要采用打斜孔灌漿處理, ,采用EAA 環(huán)氧漿材及手搖化灌泵進(jìn)行化學(xué)灌漿。采用該種方法施工后,大部分裂縫進(jìn)行了復(fù)灌處理,仍然存在局部滲水現(xiàn)象。后來,從化灌漿材和施工工藝上進(jìn)行改進(jìn), 并經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn),最終使用并推廣了貼嘴法灌注LPL 漿材,化灌設(shè)備采用從美國引進(jìn)的Lily CD -15 雙組分注射泵,從而圓滿地完成了三峽工程永久船閘輸水隧洞化學(xué)灌漿的施工任務(wù)。
2 施工設(shè)備
(1) 打磨設(shè)備:砂輪機(jī)。
(2) 沖洗設(shè)備:沖毛機(jī)。
(3) 通風(fēng)設(shè)備:無油式空氣壓縮機(jī)。
(4) 灌漿設(shè)備:Lily CD -15 雙組分注射泵。Lily CD-15 是從35 年的施工經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)而研發(fā)的一套用于雙組分化學(xué)灌漿的施工設(shè)備,適用于注射雙組分且比例相對固定的的化學(xué)灌漿材料,它有效地避免了因人的操縱而產(chǎn)生的配比的不穩(wěn)定性,可確保施工的高質(zhì)量。
(5) 鉆孔設(shè)備及掃孔設(shè)備: 手持式工程鉆機(jī)(SG-100) 、博世鉆( GBNH. 4DFE) 、手持式?jīng)_擊鉆(ZIC. QC -22) 、金剛石鉆(J -10) 。
(6) 質(zhì)量檢查取芯設(shè)備:取芯鉆機(jī)(HITI-DD-160E , 取芯直徑<89 mm) 。
(7) 計(jì)量用具:小量杯、溫度計(jì)。
3 灌漿材料及封縫材料
3. 1 灌漿材料
漿材采用灌注樹脂LPL , 它是用于注射灌漿系統(tǒng)的一種雙組分(A 雙組分和B 雙組分) 、無溶劑的低黏度環(huán)氧樹脂。其性能參數(shù)見表1, 漿材配比(體積比) 見表2 。
3. 2 封縫材料
(1) 堵漏靈膠泥。
(2) ECH 粘膠:ECH 粘膠是高分子聚合物、活性填充料組成。它不含任何有機(jī)溶劑,固化時(shí)間為24 h, 粘結(jié)強(qiáng)度最大限度可承受1.2 MPa 的灌漿壓力。ECH 粘膠分為ECH -Ⅰ型、ECH -Ⅱ型、ECH -Ⅲ型三種。ECH -Ⅰ型用于貼嘴,ECH -Ⅱ型用于底膠, ECH -Ⅲ型為面膠。
4 施工工藝流程
準(zhǔn)備工作→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→通風(fēng)檢查→灌漿→注漿嘴清除→(復(fù)灌→嵌縫,此兩道工序根據(jù)灌后縫面是否仍然滲水而確定是否增加) →質(zhì)量檢查及驗(yàn)收
5 施工方法
5. 1 準(zhǔn)備工作
先接電布置照明,并根據(jù)裂縫所處的位置,決定是否需要搭設(shè)排架或設(shè)置擋水圍堰。加工注漿嘴: 在外徑為6 mm 、長度大于6 cm 的銅管一端焊邊長為3～4 cm 、厚度為1.5 mm 左右的方形鐵片,鐵片中間開進(jìn)漿孔,直徑等于銅管外徑,且鐵片周邊鉆有一定數(shù)量、排列規(guī)則的小孔,使用前需將注漿嘴清洗干凈,表面無污垢、鐵銹。
5. 2 打磨
采用砂輪機(jī)沿裂縫的兩邊各打磨20 cm 的寬度,除去混凝土表面水泥漿皮,碳酸鈣沉淀物,苔、菌等各種有害雜物,以免影響注漿嘴的粘貼及封縫效果。
5. 3 沖洗
打磨工序完成之后,用沖毛機(jī)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它有損封蓋粘接的污物。
5. 4 裂縫描述
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,對裂縫走向及縫寬進(jìn)行描述,并做好記錄,用以布置注漿嘴及灌漿壓力的確定。
5. 5 貼嘴 根據(jù)裂縫描述,確定注漿嘴的布置。對于規(guī)則裂縫,縫寬小于0.3 mm 時(shí),按間距20 cm 布置注漿嘴,縫寬大于0.3 mm 時(shí),按間距30 cm 布置注漿嘴, 對于不規(guī)則裂縫,在裂縫交叉點(diǎn)及裂縫端部均需布置注漿嘴見圖1 。
貼嘴施工時(shí),在漏水大的部位用堵漏靈膠泥做一小圍堰,引開流水,將ECH -Ⅰ型粘膠抹在注漿嘴底板上,要求進(jìn)漿孔周圍1 cm2 范圍內(nèi)不能抹膠, 以免堵塞注漿孔。貼嘴時(shí)用定位針穿過進(jìn)漿管,對準(zhǔn)縫口插上,然后將注漿嘴壓向混凝土表面,1 
min 后,抽出定位針,如發(fā)現(xiàn)定位針沒粘附粘膠,就可以認(rèn)定注漿嘴粘貼合格。
min 后,抽出定位針,如發(fā)現(xiàn)定位針沒粘附粘膠,就可以認(rèn)定注漿嘴粘貼合格。5. 6 封縫
貼嘴工作完成3 h(1～3 h, 用手觸碰不動即可) 后,用堵漏靈膠泥將滲水的縫口堵住,2 h 后用烤燈或碘鎢燈將混凝土表面烘干,并對烘干的混凝土表面用無水酒精洗抹一遍。待混凝土表面干燥后,刮抹一層ECH -Ⅱ型粘膠(底膠) 。當(dāng)ECH -Ⅱ型粘膠不粘手時(shí),刮抹ECH -Ⅲ型面膠兩遍,厚度大于2 cm , 寬度沿裂縫兩邊各15 cm 。待12 h 后,ECH -Ⅲ 型面膠基本固化,用堵漏靈再加固,厚3 cm, 寬度超過ECH -Ⅲ型面膠兩邊各3 cm, 形成中間高,兩邊低的傘形封蓋,具體見圖2 。堵漏靈抹完后,及時(shí)灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。封縫完成后,按照灌漿的順序給每個(gè)孔進(jìn)行編號,1 、2 、3 ⋯⋯
5. 7 通風(fēng)檢查
封縫完成并養(yǎng)護(hù)2h 后即可進(jìn)行通風(fēng)檢查各孔的貫通情況,通風(fēng)采用無油式空氣壓縮機(jī)供風(fēng),通風(fēng)壓力小于0.3 MPa 。檢查前先將各注漿嘴接上塑料軟管,檢查1 號孔時(shí),將2 號孔軟管的另一端插入水中,其它孔封閉。當(dāng)對1 號孔壓風(fēng),插入2 號軟管的水中出現(xiàn)氣泡時(shí),表示1 號孔是貫通的。按此方法檢查每一個(gè)孔的貫通情況,做好詳細(xì)記錄,分析檢查結(jié)果,并結(jié)合原始封面情況,做出灌漿工藝設(shè)計(jì),同時(shí)封閉所有的注漿嘴。
5. 8 灌漿
(1) 注漿嘴的封蓋:灌漿之前用蓋子將除1 、2 號孔外的注漿嘴全部蓋上。
(2) 注漿的順序及原則:從下至上,從一邊至另一邊,從寬處至窄處。同步多點(diǎn),逐步推進(jìn),以漿趕水,保持足夠的壓力和足夠的進(jìn)漿時(shí)間,穩(wěn)壓閉漿時(shí)間充分(裂縫越深,該時(shí)間越長) 。
(3) 漿液配制:漿液的配制由Lily CD-15 雙組分注射泵本身完成,不需人工配制。
LilyCD-15 雙組分注射泵操作簡單, 施工方便,兩種組分和漿液在兩個(gè)儲液罐中始終保持新鮮狀態(tài),只在其混合器中混合,保持了漿液的最佳黏度,避免了因灌漿時(shí)間過長,漿液的黏度過大而大量棄漿。灌漿壓力可設(shè)置且穩(wěn)定。一旦灌漿壓力設(shè)定,可在該壓力下長時(shí)間穩(wěn)定地注射。其工作原理如圖3 所示:樹脂盛入壓力容器(a) 里面,然后各組分漿液通過閥門(b) ,之后進(jìn)入計(jì)量泵(c) 。計(jì)量活塞(d) 被推動向上伸展接觸到汽缸活塞底面(e) 。當(dāng)兩個(gè)活塞都伸展到位時(shí),進(jìn)漿閥門(b) 關(guān)閉,同時(shí)出漿閥門(f) 開
啟,汽缸活塞(e) 開始工作并推動樹脂活塞(d) 向下運(yùn)動,迫使兩組分漿液通過閥門(f) 進(jìn)入混合器(g) 混合,之后通過混合器前的開端輸出到注漿接頭。當(dāng)一個(gè)沖程結(jié)束時(shí),出漿閥門(f) 關(guān)閉, 進(jìn)漿閥門(b) 開啟,主汽缸活塞返回,新的一個(gè)沖程開始。
啟,汽缸活塞(e) 開始工作并推動樹脂活塞(d) 向下運(yùn)動,迫使兩組分漿液通過閥門(f) 進(jìn)入混合器(g) 混合,之后通過混合器前的開端輸出到注漿接頭。當(dāng)一個(gè)沖程結(jié)束時(shí),出漿閥門(f) 關(guān)閉, 進(jìn)漿閥門(b) 開啟,主汽缸活塞返回,新的一個(gè)沖程開始。(4) 灌漿壓力的確定:根據(jù)裂縫描述記錄中縫的寬度,確定灌漿壓力見表3 。
(5) 取樣:當(dāng)漿液從灌漿管管口流出時(shí),排掉一小部分并觀察漿液的顏色,當(dāng)確信漿液已完全混合好后,用一小塑料杯接取約20 ml 的漿液留置以觀察漿液的固化情況。
(6) 注漿:注漿采用同步多點(diǎn)(6 孔) 灌注方式。
①開始注漿時(shí),先將1 號孔接上灌漿管,2 號孔打開,其它孔封閉,當(dāng)漿液從1 號孔灌入時(shí),觀察從開啟的2 號孔流出的液體,同時(shí)測出進(jìn)漿時(shí)的孔口壓力,調(diào)整無油式空氣壓縮機(jī)的輸出壓力直到孔口壓力達(dá)到要求的壓力。②1 號孔開始注漿時(shí),從2 號孔流出的液體是水,逐漸有漿液伴水流出,當(dāng)流出的液體是半漿半水時(shí),將3 號孔打開,釋放一部分水。
③當(dāng)2 號孔流出的是純漿時(shí),暫時(shí)封閉2 號孔。④當(dāng)1 號孔注漿時(shí)間達(dá)到15 min 后,并聯(lián)2 號孔注漿。如1 號孔注漿時(shí)間達(dá)到15 min 后,2 號孔仍未出現(xiàn)純漿液時(shí),可直接接上2 號孔并聯(lián)注漿(經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)確定,第11～15 min 進(jìn)漿量很小,低于1 mlΠmin) 。
⑤如上述步驟重復(fù)進(jìn)行直到1～6 號孔同時(shí)進(jìn)漿。當(dāng)7 號孔有純漿液流出并已滿足時(shí)間的要求時(shí),封閉1 號孔,并將注漿接頭移至7 號孔注漿,同時(shí)將8 號孔打開。⑥如上依次換嘴直到從最后6 個(gè)孔進(jìn)漿,觀察注射泵上的進(jìn)漿量顯示器,當(dāng)進(jìn)漿量為0, 將壓力調(diào)回到設(shè)計(jì)要求的最大壓力值(因?yàn)檫M(jìn)漿量大于0 時(shí),此時(shí)的漿液最深面的壓力和輸出壓力一致),并穩(wěn)壓30 min 結(jié)束。
5. 9 注漿嘴的清除
灌漿結(jié)束48 h 后,鏟除注漿嘴,將不平整的部位及孔洞采用環(huán)氧膠泥封堵平整。
5. 10 灌漿質(zhì)量檢查及驗(yàn)收
灌后質(zhì)量檢查在注射樹脂LPL 灌漿結(jié)束7d 后進(jìn)行。
(1) 壓水檢查:由現(xiàn)場監(jiān)理騎縫布孔,沖擊鉆造孔(孔徑18～20 mm, 孔深10～15 cm) 后,采用單點(diǎn)法壓水,壓水檢查壓力為0.3 MPa 。壓水試驗(yàn)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):在穩(wěn)定的壓力下,每3 min 測讀一次壓入流量,連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10 %, 或最大值與最小值之差小于1 mlΠmin 時(shí), 本孔段壓水結(jié)束,取最終值計(jì)算,測記漏量,計(jì)算透水率(Lu) 。
(2) 鉆孔取芯:采用HITI -DD -160E 型鉆機(jī)鉆
孔并取芯(取芯直徑89 mm) ,并進(jìn)行巖芯鑒定、描述,繪制鉆孔柱狀圖。(3) 合格標(biāo)準(zhǔn):壓水檢查透水率不大于0. 1 Lu 。5. 11 特殊情況處理(1) 注漿嘴未貫通時(shí)的處理:在注漿嘴貫通檢查到某個(gè)孔(如11 號孔) 時(shí),如果發(fā)現(xiàn)該孔未貫通(如此時(shí)有兩種情況: ①該孔本身未貫通; ②該段裂縫與相臨一段裂縫未貫通) ,先檢查12 號孔是否貫通,如12 號孔貫通了,說明屬于①種情況;如12 號孔仍未貫通,對12 號孔壓風(fēng),檢查13 號、14 號、15 號⋯⋯, 如均貫通了,說明屬于②種情況。對于①種情況,首先檢查注漿嘴粘貼時(shí)注漿孔是否被封堵,如被封堵, 將封堵物清除干凈;如注漿嘴未被封堵,說明注漿嘴粘貼的位置不正確,此時(shí)鏟除注漿嘴重新粘貼。對于②種情況,不需處理。(2) 滲漏點(diǎn)的復(fù)灌:對于有規(guī)律的滲漏點(diǎn),即一段裂縫仍滲水,采用前面施工方法中5. 2～5. 9 條進(jìn)行復(fù)灌。對于單獨(dú)的滲漏點(diǎn)采用打輔助孔的方式進(jìn)行復(fù)灌,具體如下: ①按前面施工方法中5. 2～5. 6 條在滲漏點(diǎn)貼嘴、封縫; ②采用沖擊鉆在距滲漏點(diǎn)10 cm 左右沿原裂縫的方向鉆3 個(gè)輔助斜孔并預(yù)埋外徑為6 mm 的銅管(詳見圖4) 。鉆孔:孔徑16～18 mm , 孔深10～20 cm , 傾角50°左右,孔深25 cm (斜長:超過裂縫5 cm) ;埋管的封堵:埋管采用堵漏靈, 深度2～3 cm 。③滲漏點(diǎn)貼嘴及封縫、輔助孔埋管及封堵完成后,按前面施工方法中5. 7～5. 9 條進(jìn)行復(fù)灌。(3) 漿液配比出現(xiàn)問題的處理:灌漿時(shí)間如出現(xiàn)長時(shí)間不進(jìn)漿,且漿液黏度增加,即漿液出現(xiàn)問題。處理方法是打開機(jī)箱蓋,清理兩活塞桿運(yùn)行系統(tǒng),直至兩活塞桿運(yùn)行同步后,排出部分混合液,然后重新注漿。
6 結(jié)束語
采用貼嘴法灌注LPL 漿材,并采用LilyCD-15 雙組分注射泵進(jìn)行混凝土溫度縫的化學(xué)灌漿處理, 操作簡單,施工方便,能較好地保證施工質(zhì)量,并且漿材凝固較快。經(jīng)灌后取芯檢查,漿液充填密實(shí),裂縫灌漿效果較好。實(shí)踐也證明:三峽工程永久船閘地下輸水系統(tǒng)采用該方法較好地解決了溫度縫的滲水問題,達(dá)到了處理的目的,確保了工程質(zhì)量。
