【摘 要】 當(dāng)隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫后, 常拌有滲水現(xiàn)象, 會嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)的安全。弄清裂縫產(chǎn)生的原因, 采用正確的防治及處理的方法直接關(guān)系到隧洞的使用壽命。文中論述了幾種常見裂縫的處理方法。
【關(guān)鍵詞】 水工隧洞; 襯砌; 滲水裂縫; 裂縫處理
水工地下隧洞混凝土裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿處理的目的主要是為了防滲堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固。防滲堵漏要求縫面灌漿后具有較高的抗?jié)B性和抗老化性能,能阻止外來因素加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕,滿足結(jié)構(gòu)耐久性和安全運(yùn)行;補(bǔ)強(qiáng)加固要求縫面漿液固化后有較高的粘接強(qiáng)度,最終要求能恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。目前裂縫處理一般采用高滲透改性環(huán)氧漿材,但均存在一定的局限性。需研究環(huán)保型、低粘度、無收縮、抗老化更強(qiáng)、粘接強(qiáng)度更高、能滿足溫度縫反復(fù)收縮開裂的處理要求的彈性改性環(huán)氧漿材。裂縫處理方法主要有開槽埋管法、打斜孔埋管法和無損貼嘴法。開槽埋管法由于對原混凝土結(jié)構(gòu)破壞較大,漿材損耗大,開槽處難以修復(fù)完好等問題已普遍不再采用;打斜孔埋管法能解決開槽法的諸多不利,但存在管容耗漿大,微細(xì)粉塵易堵塞縫面影響灌漿質(zhì)量,只因該方法施工簡單而被普遍采用;無損貼嘴法是目前處理裂縫最先進(jìn)的方法,具有工藝簡單、無鉆孔、無孔容耗漿、易找準(zhǔn)裂縫、對混凝土無損傷、成本低等優(yōu)點(diǎn)而值得大力推廣。無損貼嘴法處理裂縫的難點(diǎn)是滲水縫的貼嘴,采用ECH水下粘結(jié)膠進(jìn)行滲水縫的貼嘴能最大承受113MPa的壓力,為貼嘴法處理滲水裂縫提供了條件。
1 裂縫處理化學(xué)漿材的選擇
化學(xué)漿材選擇應(yīng)掌握的原則:一是漿材的可灌性,所選化學(xué)漿材必須能夠灌入裂縫,充填飽滿,灌入后能凝結(jié)固化,以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)和防滲加固的目的;二是漿材的耐久性,所選用材料在使用環(huán)境條件下性能穩(wěn)定,不易起化學(xué)變化,并且與混凝土裂縫有足夠的粘接強(qiáng)度,不易脫開。對于一些活動裂縫和不穩(wěn)定裂縫要特別注意這條原則。水工地下隧洞襯砌混凝土裂縫的特點(diǎn)是:裂縫開度較小、外水壓力大、漿液較難灌入,一般處理要求既要滿足補(bǔ)強(qiáng)又要防滲堵漏,所以灌漿材料一般采用高滲透改性環(huán)氧漿材。我們在滲水裂縫處理過程中采用EAA、CW、LPL三種高滲透改性環(huán)氧漿材,詳見表1。
表1中三種材料各有優(yōu)缺點(diǎn), EAA、CW屬糠醛、丙酮改性系列,具有親水性、粘度低、可灌性較好,缺點(diǎn)是凝固時(shí)間長、脆性大,不適宜對變化的裂縫進(jìn)行處理; LPL漿材屬活性稀釋劑改性系列具有親水性、凝固時(shí)間快、脆性小、漿材本身不收縮的優(yōu)點(diǎn),但粘度大,對于細(xì)小裂縫的可灌性差。
2 打斜孔埋管法處理滲水裂縫
2.1 工藝流程
裂縫清洗→鉆斜孔→清孔、埋管→表面封縫→通風(fēng)檢查→漿液配制→注漿→封孔處理→待凝檢查→表面處理
2.2 重點(diǎn)工藝技術(shù)要求
(1)裂縫清洗:對縫面用高壓水進(jìn)行清洗,直至清晰地露出裂縫為止。
(2)鉆孔:在裂縫中心線10～15 cm兩側(cè)鉆斜孔,孔徑18 mm,孔距40 cm;深淺孔交替布置,淺孔深25～30 cm,傾角約50°,深孔孔深40～45 cm,傾角約70°。
(3)清孔、埋管:用高壓水將孔清洗干凈,每孔分上下兩層埋設(shè)兩根注漿管,一進(jìn)一出。下層管徑為8 mm,埋至距孔底5 cm,為主注漿管;上層管徑為8 mm,埋入孔內(nèi)10 cm左右,為排水排氣回漿管。埋管材料用速凝水泥。
(4)表面封縫:用玻璃絲布或堵漏靈劑進(jìn)行封堵,應(yīng)保證封堵密閉可靠。
(5)通風(fēng)檢查:待埋管材料有一定的強(qiáng)度后,在裂縫和管口處涂少量肥皂水, 采用012MPa的風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)檢查, 對于盲孔應(yīng)在附近重新打孔埋管。
(6) 漿液配制: 根據(jù)灌前壓丙酮試驗(yàn)的漏量大小配制漿液, 配漿時(shí)將固化劑、表面活性劑緩慢注入EAA (或CW) 主液中, 邊注入邊攪拌, 保持漿液在25℃以下, 以提高漿材的可灌性。
(7) 化學(xué)灌漿
注漿方式: 灌前單孔壓丙酮量≥10 ml者應(yīng)單孔灌注;漏量< 10 ml者則可多孔灌注。灌注過程中若有串漏孔, 可在排出積水和稀漿后進(jìn)行并灌, 灌漿應(yīng)由下而上進(jìn)行。
注漿方法: 先灌深孔, 從下層進(jìn)漿管開始注漿, 待上層回漿管排出孔內(nèi)水、氣后, 封閉回漿管。根據(jù)吸漿量情況逐步升至設(shè)計(jì)壓力, 當(dāng)吸漿率小于1 m1 /min時(shí), 應(yīng)保持壓力延續(xù)灌注30 min即可扎管待凝。4～5 h后檢查注漿效果, 對管口不飽滿的膠管進(jìn)行第二次注漿直至飽滿。
灌漿壓力: 開灌壓力014MPa, 當(dāng)吸漿率小于5 m1 /min時(shí), 逐漸加壓至015～016MPa, 二次注漿孔壓力可提高至018MPa。
注漿過程監(jiān)控: 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測, 如出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)降壓并采取相應(yīng)措施。
(8) 質(zhì)量檢查: 裂縫化學(xué)灌漿結(jié)束14 d后采用壓水和鉆孔取芯相結(jié)合的方法進(jìn)行。
檢查孔壓水: 采用單點(diǎn)法壓水, 壓力015MPa, 孔徑28 mm, 孔深30 cm, 合格標(biāo)準(zhǔn)透水率q≤011 Lu。
鉆孔取芯: 孔徑89 mm, 孔深淺于灌漿孔10 cm, 粘接強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.3 打斜孔埋管法施工存在的缺點(diǎn)
(1) 溫度裂縫走向是個曲面, 在混凝土內(nèi)的走向復(fù)雜,一般從鋼筋邊通過, 鉆孔時(shí)易碰到鋼筋, 造成的“廢”孔較多, 對原混凝土結(jié)構(gòu)的整體性造成損壞。
(2) 鉆孔時(shí)的微細(xì)粉塵難于有效清出, 粉塵易堵塞灌漿通道, 漿液難以進(jìn)入縫面, 降低化灌質(zhì)量。
(3) 滲水縫中不能有效地趕水, 漿液和水混合影響環(huán)氧灌漿材料的固化; 也不能滿足漿液“從寬處往窄處灌漿最有利”的原則; 一旦發(fā)現(xiàn)“死孔”無法及時(shí)采取補(bǔ)救措施。
(4) 施工工序較多, 施工工藝繁瑣, 管容、孔容大,浪費(fèi)漿材(據(jù)統(tǒng)計(jì)孔容占58%以上) ; 灌后的裂縫復(fù)灌量較大, 且需多次復(fù)灌, 增加了資金投入。
3 無損貼嘴法處理滲水裂縫
3.1 工藝流程
注漿嘴加工→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→壓風(fēng)檢查→灌漿→注漿嘴清除→質(zhì)量檢查。
3.2 重點(diǎn)工藝技術(shù)要求
(1) 注漿嘴加工。在外徑為6 mm、長度大于6 cm的銅管一端焊上邊長為3～4 cm、厚度為115 mm左右的方形鐵片, 鐵片中間開直徑等于銅管外徑的進(jìn)漿孔, 鐵片周邊鉆排列規(guī)則的小孔。
(2) 打磨: 采用砂輪機(jī)沿裂縫的兩邊各打磨20 cm的寬度, 除去混凝土表面雜物, 以免影響注漿嘴的粘貼及封縫效果。
(3) 沖洗: 是貼嘴法施工最重要的工序, 用高壓沖毛機(jī)沿裂縫開口向兩邊沖洗, 以保證縫口敞開無雜物。
(4) 裂縫描述: 用刻度放大鏡測量裂縫寬度, 并對裂縫走向及縫長進(jìn)行描述, 用以調(diào)整布置注漿嘴間距及灌漿壓力。
(5) 貼嘴: 根據(jù)裂縫描述進(jìn)行注漿嘴的布置。規(guī)則裂縫縫寬小于013 mm時(shí)按間距20 cm布嘴; 縫寬大于013 mm時(shí)按間距30 cm布嘴; 不規(guī)則裂縫的交叉點(diǎn)及端部均布置注漿嘴。將ECH - Ⅰ型膠抹在注漿嘴底板上, 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抽出定位針。定位針未粘附膠體時(shí)認(rèn)定注漿嘴粘貼合格。
(6) 封縫: 貼嘴3 h后用堵漏靈膠泥將滲水縫口封堵住, 2 h后用碘鎢燈將混凝土表面烘干并用無水酒精洗抹一遍; 待干后刮抹一層ECH - Ⅱ型粘膠; 當(dāng)不粘手時(shí)再刮抹ECH - Ⅲ型面膠三遍, 待ECH - Ⅲ型面膠基本固化后, 用堵漏靈加固形成中間高, 兩邊低的傘形封蓋。
(7) 壓風(fēng)檢查: 封縫完成并養(yǎng)護(hù)2 h后即可進(jìn)行壓風(fēng)檢查各孔的貫通情況。壓風(fēng)壓力< 0125MPa。對于不串通的孔應(yīng)查明原因進(jìn)行分析和處理。
(8) 灌漿: 采用多點(diǎn)同步灌注方式, 從下至上, 從寬至窄, 逐步推進(jìn), 采用L ily CD - 15雙組分注射泵灌注LPL漿材, 施工中采用穩(wěn)壓慢灌, 每孔凈灌時(shí)間不少于90 min,以保證灌漿質(zhì)量。
(9) 注漿嘴的清除: 灌漿結(jié)束48 h后鏟除注漿嘴, 混凝土表面采用環(huán)氧膠泥封堵平整。
(10) 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7 d后進(jìn)行。
壓水檢查: 現(xiàn)場布騎縫孔, 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013MPa。合格標(biāo)準(zhǔn): 壓水檢查透水率q≤011 Lu。
鉆孔取芯: 取芯直徑89 mm, 并進(jìn)行巖芯鑒定、描述,繪制鉆孔柱狀圖。
3.3 無損貼嘴法的工藝特點(diǎn)
(1) 不破壞混凝土的整體性, 適合薄型結(jié)構(gòu)的裂縫處理。
(2) 由于從縫的表面進(jìn)行打磨沖洗, 可避免微細(xì)粉塵對灌漿的影響, 從縫口進(jìn)漿可灌性得到了保證。
(3) 使“以漿趕水”, 多點(diǎn)依序同步灌漿成為可能。
(4) 貼嘴封縫、采用多點(diǎn)同步灌漿的無損灌漿工藝,可在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)的條件下極大地提高可灌性, 裂縫的灌入深度也能滿足要求。加上使用低黏度、低收縮的化灌漿材, 達(dá)到了“堵水、保護(hù)鋼筋、恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性”的效果。
(5) 工藝簡單、復(fù)灌率低, 節(jié)約昂貴的化學(xué)漿材, 降低了成本, 加快了施工進(jìn)度。
3.4 特殊情況處理
3.4.1 滲漏點(diǎn)的復(fù)灌
(1)對有規(guī)律的滲漏點(diǎn),即一段裂縫仍滲水,采用原施工方法進(jìn)行復(fù)灌。
(2)對單獨(dú)的滲漏點(diǎn)采用打輔助孔的方法進(jìn)行復(fù)灌。先在滲漏點(diǎn)貼嘴、封縫,然后用沖擊鉆在距滲漏點(diǎn)10 cm沿原裂縫鉆3個輔助斜孔(孔徑18～20 mm,孔距10～20 cm,傾角50°,孔深25 cm) ,并預(yù)埋外徑為6 mm的銅管。再用堵漏靈進(jìn)行封堵埋管,在滲漏點(diǎn)貼嘴及封縫、輔助孔埋管及封堵完成后,其他工序按原方法進(jìn)行施工。
3.4.2 漿液配比出現(xiàn)問題時(shí)的處理灌漿時(shí)如出現(xiàn)長時(shí)間不進(jìn)漿,且漿液粘度增加,即為漿液配比出現(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,排棄部分混合液,然后重新注漿。
4 復(fù)灌后仍局部滲水的處理
(1)經(jīng)復(fù)灌后仍有滲水的部位采用嵌縫措施:開槽槽深×槽寬為5 cm ×5 cm,并在槽內(nèi)每115 m 用電鉆打一個22 mm排水孔,孔深70 cm;從孔底部埋一根鋁管,在管口用堵漏靈封閉將水引出;將槽面清洗干凈并盡量烘干,若無法烘干則在縫面用堵漏靈先堵水,然后涂環(huán)氧基液,再用丙乳砂漿錘填密實(shí),并滿足過流面平整度要求。
(2)嵌縫后再在表面粘貼玻璃絲布防滲,玻璃絲布寬15 cm。粘貼方法:先將縫面清理干凈,均勻刷一層1438膠,再貼一層玻璃絲布,三膠二布。對于灌漿后延伸的裂縫,若滲水不大或不滲水,則直接在縫面粘貼玻璃絲布,并延伸110 m左右。
(3)待丙乳砂漿封閉7 d后封閉引水管孔。先用干塑性水泥砂漿填充并用細(xì)鋼筋搗密實(shí),離孔口5 cm時(shí),改用預(yù)縮砂漿填充密實(shí),對其表面涂刷環(huán)氧膠泥。
5 結(jié)束語
混凝土裂縫處理難度較大,對有滲水的裂縫處理難度更大。通過參與水工地下隧洞混凝土滲水裂縫的處理,筆者認(rèn)為在處理過程中主要應(yīng)注意以下幾個問題。
(1)灌漿材料的正確選擇:應(yīng)選擇低黏度、低收縮的環(huán)氧漿材。收縮大的材料需多次復(fù)灌,不但增加投入,而且復(fù)灌成功率小。目前采用主要是兩種系列的改性環(huán)氧漿材,各有優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)根據(jù)縫的寬度、滲水情況及處理的結(jié)構(gòu)要求,選擇適宜的漿材。
(2)推廣貼嘴無損法施工:混凝土溫度縫一般較細(xì),且不在一個平面上,裂縫很難找準(zhǔn),漿材難以灌入。最好是采用貼嘴無損法施工,既減少了鉆孔量,又可減少孔容、管容的漿材耗用量,降低成本。結(jié)構(gòu)的厚薄、裂縫的深淺對鉆孔的要求較高,若用其他方法,為了找準(zhǔn)裂縫的深度以便準(zhǔn)確地布置灌漿孔,不得不打出大量的檢查孔,對結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。
(3)避免微細(xì)粉塵對化學(xué)灌漿的影響:混凝土裂縫內(nèi)部極不規(guī)則,其寬度受骨料、鋼筋等的影響,寬窄變化復(fù)雜,當(dāng)化學(xué)漿液夾著微細(xì)粉塵在裂縫中灌入時(shí),碰到較窄處,就會累積阻塞漿液通路。因此微細(xì)粉塵對化學(xué)灌漿的危害極大,鉆孔處理工藝是無法避免粉塵影響的。
(4)從寬處往窄處灌漿最為有利,“從上至下,從寬至窄,從一邊至另一邊”,這是化灌的基本原則。溫度裂縫的形成最先在混凝土表面形成,隨著溫度應(yīng)力的作用持續(xù)向縱深方向發(fā)展,因此在混凝土表面的裂縫開合度最大,從縫口進(jìn)漿對灌漿質(zhì)量的提高極為有利。
(5)必須保證連續(xù)穩(wěn)定的灌漿壓力:穩(wěn)定的灌漿壓力是保證漿液能否使裂縫充填飽滿的關(guān)鍵,采用手搖泵灌漿很難做到這一點(diǎn)。應(yīng)采用雙液氣壓泵進(jìn)行施工。
(6)有效降低外水壓力:裂縫中只要有水就會增加灌漿難度,應(yīng)通過打排水孔的方法來降低外水壓力,或采用封閉滲水巖體的方法減少裂縫的滲水量,提高漿材的粘接強(qiáng)度和灌漿效果。
(7)灌漿施工中有效的排水排氣:裂縫灌漿時(shí)應(yīng)通過有效措施把孔中及縫面的水氣排出,以提高可灌性。采用在孔中埋雙管或在裂縫的縫口處埋排氣嘴的方法可有效的排除裂縫中的水和氣。
