化學灌漿在壩基灌漿廊道裂縫處理中的應用

高忠林，張刷來

(四川華電雜谷腦水電開發有限責任公司，四川成都 610091)

1 工程概況

獅子坪水電站攔河大壩為土質心墻堆石壩，壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻全封閉防滲。大壩壩頂高程2 544.00 m。大壩上游壩坡為1∶2，下游壩坡為1 ∶1.8。心墻底高程2 408.00 m，頂高程2 542.00 m，大壩壩高136 m。心墻與左、右岸壩肩全部為基巖連接，壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻全封閉防滲。防滲墻位于心墻中部壩軸線下部，防滲墻厚1.3 m，底嵌入基巖1～2 m，墻頂與心墻底部齊平，墻頂設觀測、檢修、灌漿廊道并與兩岸帷幕灌漿平洞相連。廊道上、下游兩側底部各設20 m長的復合土工膜，并在廊道外側周邊鋪設高塑性粘土區，粘土區寬11 m，高12.5 m。

獅子坪水電站受汶川“5.12”大地震影響，灌漿廊道底板出現貫穿性裂縫，裂縫位于距上游邊墻10多cm到1 m的部位，從左岸至右岸沿壩軸線方向連續分布，總體長度超過80 m。灌漿廊道靠河床右側裂縫寬約3～6 mm，左側裂縫寬約2～4 mm，中間裂縫寬約6～11 mm，局部有滲水，裂縫為陡傾角(約80°以上)，傾向上游，最大深度超過2 m。

2 灌漿廊道裂縫的化學灌漿處理

常見混凝土裂縫處理的基本方法有:表面處理法、填充法、灌漿法及結構補強法。工程中具體的做法有開槽法修補、粘鋼補強、粘纖維補強、水泥灌漿、化學灌漿、裂縫表面封閉等［1］。根據獅子坪水電站灌漿廊道裂縫的實際情況，考慮到堆石壩對結構完整性和工期的要求，經分析決定對灌漿廊道所有裂縫采用化學灌漿的加固處理方案。

2.1 灌漿材料

本工程選用環氧樹脂類漿液和水溶性聚氨酯類漿液作為補強灌漿材料。據有關資料介紹，環氧樹脂漿液具有常溫固化、固化后抗壓和抗拉強度高、粘結能力強以及能抵抗酸、堿侵蝕的特點，是一種較好的補強灌漿材料，在國內外得到了廣泛的應用。水溶性聚氨酯化學灌漿材料可以制成不同性能、滿足不同要求的漿材，是目前使用廣泛，性能很好的一種灌漿材料。

2.2 裂縫化學灌漿施工工藝

獅子坪水電站廊道化學灌漿的施工工藝:裂縫表面清洗→灌漿孔的布置→鉆孔及孔內清洗→裂縫部位鑿槽→預埋灌漿管→通水洗縫、封槽→灌漿→封閉待凝、拆除灌漿管、砂漿補平。

(1)裂縫表面清洗。用高壓水流對裂縫表面進行清洗，清洗程度要以能精確找出裂縫的位置，準確確定裂縫寬度為準，以便施工人員根據裂縫的實際情況進行布孔。

(2)合理布置灌漿孔。裂縫處理所需的鉆孔分3類，分別是探縫孔、灌漿孔、騎縫孔。探縫孔:裂縫長度≤20 m時布置1個探縫孔;裂縫長度≥20 m時每10 m布置一個探縫孔，要求探縫孔深度能準確探明裂縫深度為準。灌漿孔:根據探縫孔探明的裂縫深度，為保證裂隙能被漿液全部填滿，設置灌漿孔的孔距2 m，孔深2 m。騎縫孔:為保證灌漿后的裂隙不存在空腔，且有屏漿作用，設置騎縫孔孔距0.5 m，孔深0.2 m。

(3)鉆孔及孔內清洗。鉆孔采用取芯鉆按布置孔深要求進行鉆孔，并且盡量控制每條縫上的灌漿孔一次鉆成，防止鉆出的粉末將縫隙堵塞。每條縫上的孔鉆完后進行壓力水沖洗，確保孔縫都能連通。

(4)裂縫部位的鑿槽。首先用混凝土切割機沿裂縫兩側切割兩條相距100 mm，深40 mm的引導縫;再用人工開鑿70～80 mm深的“U”型槽，槽底沿裂縫中心線寬15～20 mm，開口深度達70～80 mm。鑿槽長度為裂縫長度加上裂縫兩頭各多鑿的500 mm。

(5)預埋灌漿管。根據孔深預埋直徑為5 mm的灌漿管，要求漿液能順利通過灌漿管進入裂隙，并保證灌漿管不被漿液壓力擠出孔口為準。

(6)通水洗縫、封槽。用高壓專業泵清洗槽內的殘渣，灰塵等，確保殘渣、灰塵清洗干凈后，用聚氨酯化學灌漿材料與砂漿對槽進行封堵。封槽的目的是為了防止漿液外流以達到灌漿壓力，確保漿液在有壓狀態下裂縫能充分填滿。

(7)灌漿。待封槽用的水溶性聚氨酯化學灌漿材料與砂漿達到固結強度后(72 h后)進行灌漿，灌漿遵循由“深到淺、由窄縫到寬縫，從一側到另一側”的原則進行灌漿。首先灌灌漿孔，然后灌騎縫孔。對一個孔進行灌漿時，其余孔口全部敞開，待相鄰孔有回漿時封閉該灌漿孔并進行關聯灌注。初始灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，最終灌漿壓力不小于1.5 MPa。在灌注過程中逐級加壓，以保證回漿管回漿為限。當進漿速度小于5 mL/min時，穩壓10～15 min，扎管封閉。

(8)封閉待凝、拆除灌漿管、砂漿補平。當灌漿結束且漿液達到一定強度后切除灌漿管，并用聚氨酯化學灌漿材料與砂漿封孔，待凝72 h后用砂漿補平，最后人工磨平或用砂輪機拋光。

2.3 化學灌漿質量檢查

(1)灌漿材料檢查。檢查出廠合格證、質量檢驗報告、計量措施和試驗報告。

(2)灌漿過程資料檢查。灌漿過程中是否出現中斷、灌漿壓力是否達到設計要求、是否按結束灌漿標準結束灌漿、是否出現大量漏漿、串漿現象，產生上述異常狀況時采用的處理方法是否符合規范或設計要求。

(3)原裂縫表面檢查。灌漿處理后的裂縫沒有明顯的滲水現象，局部出現面濕(不滲水)經處理后無滲水現象，裂縫表面是否平整、干凈。

(4)壓力水試驗。灌漿結束7 d后進行壓水試驗。先確定鉆孔位置、角度、深度及灌漿孔，以0.3 MPa壓力進行壓水試驗時以裂縫不吸水且透水率小于0.01 Lu為檢查標準，檢查孔為全孔的3%。

(5)鉆取芯樣檢查。鉆孔取樣部位在現場確定，取樣數量為3～5個芯樣，巖芯在騎縫孔鉆取并避開內部鋼筋，芯樣直徑不小于50 mm;對于取樣造成的孔洞立即采用強度等級較原混凝土提高一倍的混凝土填實。

2.4 質量檢查結果

通過對以上項目進行檢查分析，獅子坪水電站化學灌漿材料的各項指標符合設計標準，計量措施符合設計標準;灌漿過程中出現過中斷，但中斷時間較短，恢復灌漿后，吸漿量正常;灌漿壓力，灌漿結束標準嚴格按設計要求執行;灌漿裂縫平整干凈，沒有出現明顯的滲水現象。壓水試驗結果表明，裂縫透水率小于0.01 Lu;芯樣結構完整，環氧漿液結石在裂隙中填充膠結良好，芯樣平均抗壓強度滿足設計要求。

3 結語

我國進行化學灌漿研究和應用始于20世紀50年代末，至今已近半個世紀。半個世紀以來，我國在水利水電工程中采用化學灌漿技術，解決了一些工程技術難題。但長期以來，我國還沒有一部有關化學灌漿的全國性行業標準。本工程采用的灌漿材料、施工過程、灌漿后的效果及灌漿質量檢查內容，為今后類似工程提供了一定的參考。

［1］河北省黃壁莊水庫除險加固工程建設局.黃壁莊水庫除險加固工程技術論文集［C］.北京:中國水利水電出版社，2004:284～287.