彈性聚氨酯漿液在北拒馬河暗渠結構縫滲水處理中的應用

尚建崗

摘要：北拒馬河暗渠工程每隔10～15m設一道結構伸縮縫，縫內設橡膠止水一道。由于施工中存在趕工現象以及施工控制管理不到位等原因，造成部分結構縫存在止水缺陷，當箱涵頂部回填層含水量豐富時（比如雨季），箱涵頂部結構縫內有不同程度的滲滴水現象。本文采用彈性聚氨酯漿液化學灌漿處理，使漿液固化后自成一道彈性防滲體系，彌補預埋止水的缺陷，已達到處理后的施工縫不再出現滲滴水情況，通過對彈性聚氨酯漿液的成功應用，給同類工程提供了參考和借鑒。

關鍵詞：暗渠；結構伸縮縫；止水缺陷；滲漏、彈性聚氨酯漿液；化學灌漿

中圖分類號：S152.7+2 文獻標識碼：A

1、工程概況

北拒馬河暗渠工程是南水北調中線總干渠進入北京的第一個設計單元工程，本段總干渠長1781.05m。北拒馬河暗渠工程由渠首樞紐、暗渠、退水系統三部分組成，為Ⅰ等工程，主要建筑物為Ⅰ級建筑物，設計地震烈度7度。設計流量為50m3/s，加大流量為60 m3/s。

北拒馬河暗渠工程包括節制閘閘室段、漸變段和渠身段三部分。其中，暗渠渠身段長度1686.05m，渠首底板高程57.00m，縱向坡降i=0.0001645，標準斷面為2孔5.6×5.0m（寬×高）方涵。采用C30鋼筋砼結構，底板厚0.80m，兩邊墻和頂板厚0.70m，中隔墩厚0.60m。砼標準段分段長度15.00m，暗渠分別橫穿北拒馬河中支和北支河道，在BH1+134.793～BH1+404m范圍橫穿北拒馬河北支河道，對橫穿河道段在方涵頂部采用砌石對原河床護底。暗渠混凝土箱涵每隔10～15m設一道結構伸縮縫，縫內設橡膠止水一道。

2、存在問題及原因分析

2008年4月20日北京地區持續普降中雨，在對暗渠方涵內部進行驗收檢查時發現暗渠多處結構縫出現滲水、滴水現象，其中滲水部位55處，12處滴水嚴重。暗渠混凝土箱涵每隔10～15m設一道結構伸縮縫，縫內設橡膠止水一道。經分析，從2007年4月份開始，至10月份基本完成了暗渠混凝土施工，在過程中，存在趕工現象以及施工控制不足等原因，造成部分結構縫存在止水缺陷，當箱涵頂部回填層含水量豐富時（比如雨季），箱涵頂部結構縫內有不同程度的滲滴水現象。

2、處理方案

根據暗渠方涵內部滲滴水情況，結合以往經驗并征求業主、設計和監理意見后制定了處理方案。處理方案主要是通過鉆孔向滲水的結構縫灌注彈性聚氨酯漿液，漿液固化后自成一道彈性防滲體系，彌補預埋止水的欠缺。

結構縫滲水化學灌漿處理方案示意圖見圖1。

圖1：結構縫滲水化學灌漿處理方案示意圖

3、聚氨酯灌漿材料

結構縫的縫寬會隨著結構受力及溫度等因素的變化而變化，這類縫俗稱“活縫”。“活縫”的特點要求選用彈性材料進行防水和封閉處理。根據施工經驗，水溶性彈性聚氨酯是活縫滲漏處理的首選材料，具有良好的親水性，遇水可分散、乳化進而凝固，其固結體是一種彈性體，伸長率達300%。而且遇水膨脹，具有彈性止水和以水止水雙重功能，是水工建筑物結構縫滲水處理的首選材料，該材料主要特點如下：

（1）具有良好的親水性，水既是稀釋劑，又是固化劑。漿液遇水后先分散乳化，進而凝膠固結；

（2）粘度低，可灌性好，可在潮濕或涌水情況下進行灌漿；

（3）固結體無毒，可用于飲水工程，并具有較高的力學性能。

漿液的主要性能指標見表1：

表1 聚氨酯漿液主要性能指標

項 目 指 標

粘度（厘泊）25℃ 75～100

比重（g/cm3） 1.10

潮濕面粘結強度（MPa） 2.40

抗拉強度（MPa） 7.80

抗滲性能 S15

遇水膨脹倍數 2～50%

4、灌漿施工工藝

灌漿施工采用不鑿槽封縫的“無損灌漿”工藝。灌漿區域限定在過流面和止水之間，利用止水和縫口嵌填的聚硫密封膏限制漿液擴散范圍。采用低壓限量灌漿工藝（灌漿壓力小于0.3MPa），在壓力注漿過程中，少量泄滲的漿液遇水快速固化，阻止縫內漿液進一步外滲，保證壓力閉漿。

總體工藝流程為：尋找滲水點 →鉆孔 →洗孔→灌漿→觀察滲點重新分布情況→補孔并重復以上過程 →封孔 →結束

（1）鉆孔：采用小孔徑（Φ16mm），鉆深40 cm以上的鉆孔設備，自縫一側約10 cm開孔，孔斜和孔深的確定以在過流面與橡膠止水之間相交為原則（大約20cm深），并注意不損壞橡膠止水。

（2）洗孔：鉆孔完成后，泵壓清水沖出孔內粉屑。

（3）灌漿：逐孔灌注，當臨孔出漿時，封閉原孔，自臨孔灌注。終孔結束標準為：灌注區不再滲水(或0.3 Mpa壓力下不吸漿)。

（4）依據滲點重新分布情況補孔灌漿：若一個循環灌漿結束后，滲點重新分布，需要補孔再灌，直至整個結構縫無滲水點。

（5）封孔：灌漿完成并等漿液固化后可拆除灌漿塞，拆除灌漿塞后孔口有6.0cm深未被漿液充填，需進行封孔，封孔材料采用干硬性預縮水泥砂漿，強度M40以上，采用的配比為：水灰比0.32～0.3，灰砂比1：2～1：2.5，拌好后堆放30min后使用。

（6）灌后效果檢查

灌漿結束后要對施工部位進行效果檢查，結構縫滲水灌后效果檢查最有效直接的方法是雨季或人工制造降雨環境觀察縫面，若整道結構縫再無滲點出現，為合格。

5、實施情況

根據監理部下發的《北拒馬河暗渠方涵結構縫滲水處理方案審查專題會議紀要》意見，暗渠方涵砼結構縫滲水選擇兩處滲滴水較嚴重部位進行試驗性施工，以驗證聚氨酯處理暗渠方涵混凝土結構縫滲水的效果，總結施工參數及工藝流程后進行剩余滲水部位處理施工。

根據2007年4月22日觀察記錄的結果，結合5月3日北京地區的降雨情況， 5月4日對其重新進行了現場查勘，決定選擇具有代表性的，且滲滴水現象比較嚴重的暗渠左孔第5、9條結構縫作為試驗區域，對應樁號為BH0+155.0m、BH0+213.684m（選擇的部位對應暗渠頂部漿砌石護砌結構縫，且頂部有水源）。

5月7日上午，在得到監理批準后，開始對暗渠BH0+155.0和BH0+213.684樁號左孔結構縫進行試驗灌漿，同時在試驗區域采用在結構縫對應的暗渠頂部24小時人工灑水，人為造成滲滴水情況，并在滲滴水的部位有針對性的鉆孔，采取邊灑水邊灌漿處理方案。灌后采用人工制造降雨環境觀察縫面檢查效果，效果明顯，整道結構縫再無滲點出現，并得到業主和監理的肯定。

根據試驗情況，初步擬定的參數滿足處理要求，對剩余滲滴水部位進行處理后的施工縫均未再出現滲滴水情況，效果較好。

6、結論

（1）沉降縫止水帶偏位造成漏水比較普遍,由于縫中橡膠止水膠帶不易固定牢靠,澆筑混凝土時經常跑位,有的跑位嚴重,特別是頂板和底板止水帶常落到下層鋼筋上。以及水平止水帶下方混凝土不易密實,常形成溝洞、蜂窩、麻面等。因此,施工中應加焊鋼筋骨架將止水帶固定在準確位置上,待水平止水帶下方混凝土澆搗密實后,再固定止水帶，同時應加強過程控制，需重點關注止水安裝、混凝土澆筑質量等，避免質量缺陷發生。

（2）水溶性彈性聚氨酯作為繼丙烯酰胺和環氧樹脂類漿材后出現的一種新型防滲堵漏固結材料，在北拒馬河暗渠結構縫滲水處理中的應用為類似工程提供了依據，且施工設備簡單,投資費用少。