開槽封閉灌漿法在輸水隧洞維修中的應用

楊春旗，孫洪陽

（1.遼寧省水利水電科學研究院，沈陽 110003；2.本溪滿族自治縣關門山水庫管理處，遼寧 本溪 117100）

開槽封閉灌漿法在輸水隧洞維修中的應用

楊春旗1，孫洪陽2

（1.遼寧省水利水電科學研究院，沈陽 110003；2.本溪滿族自治縣關門山水庫管理處，遼寧 本溪 117100）

遼寧大伙房水庫水利樞紐輸水洞主洞工程運行后，除1968年和1989年進行過裂縫處理外，至今未進行過大規模維修。洞內伸縮縫處止水材料老化，止水效果降低，出現了伸縮縫處滲水、漏水等問題，主洞內出現較多裂縫。針對這些缺陷，本工程采用開槽封閉灌漿法解決漏漿、跑漿等問題，具有較好應用價值。

伸縮縫修補；漏漿；砂漿；滲漏

1 輸水洞工程概況

水庫主壩壩型為碾壓式黏土心墻壩，壩頂高程139.8m，最大壩高49.8m，壩頂長1366.7m，防浪墻頂高程141.0m。

輸水洞主洞進口設有兩扇檢修閘門，設有兩臺固定式卷揚啟閉機。主洞直徑6.5m，長243.49m，主洞坡度3.5%，輸水洞最大泄流量220m3/s。其中，一支洞直徑5.5m，長度92.3m，一支洞后接有水電站，其最大泄流量180m3/s；二支洞為泄洪支洞，直徑4m，長度48.45m，出口漸變段長12m，出口閘門為兩扇2.25m× 2.25m的高壓平板滑動閘門，并設有兩臺油壓啟閉機。泄洪支洞出口為消能塘和尾水渠。

2 輸水洞主洞缺陷調查與分析

輸水洞工程運行50余年來，為下游農灌輸水和水庫泄洪任務發揮了重要作用。運行至今，輸水洞雖然曾在1968年和1989年進行過裂縫處理，但從未進行過大規模維修。長期在惡劣環境下運行，導致洞內伸縮縫處止水材料老化，止水效果降低，出現了伸縮縫處滲水、漏水等問題。通過對輸水洞伸縮縫滲水情況進行全面檢測，發現在洞內樁號0+219，0+228，0+ 243，0+258，0+264等5個斷面的伸縮縫處滲漏比較嚴重。

同時由于長期的運行損傷和內部壓力變化，主洞內還出現了較多裂縫，這些裂縫普遍滲水，有些裂縫還出現了大量滲流，其中閘室段的裂縫較多，且全部滲水，滲流較大。其他洞段也有裂縫出現，裂縫大多具有滲水現象。

裂縫、伸縮縫、施工縫所形成的交叉影響，使得滲漏區域不斷擴大，這些區域表面伴有大量滲水和析出物質，嚴重影響工程正常運行。

3 維修處理原則

依據大伙房水庫管理運行的安全需要，根據現場勘查結果，確定修補處理的重點為輸水洞樁號0+ 219，0+228，0+243，0+258，0+264等5個斷面的伸縮縫。修補處理原則如下：①需要考慮修補后表面的抗沖磨性能，修補砂漿表面具有較好的抗沖磨性能；②所有裂縫、結構縫、施工縫等涉及到延續工期和分階段處理的，端部必須進行端部止水細部處理，留好延續接口。

4 導流、通風、預處理

4.1 導流

對于有明顯滲水和明流出口的區域，進行適當導流，臨時性導流采用口徑1，2，3cm的軟塑料管+滲流處封堵來引流，以保持工作面干燥可進行其他作業。永久性導流使用口徑1cm的軟塑料管+滲流處封堵+其他材料回填+表面封閉來進行引流。

在隧洞底部積水區域設置小型圍堰，使用潛水泵將積水排至隧洞下游，以保證工作區域干燥無明水，保證在施工中無水分浸濕待處理表面。

4.2 通風

為了保證工作環境盡量干燥，在洞內設置通風設備，以便將潮濕空氣排出工作區域。

4.3 預處理

對于出現了剝蝕、缺損等混凝土缺陷的區域，選取合適的鋼筋進行錨固。使用聚合物混凝土、高強砂漿（聚合物/鋼塑/聚合物纖維砂漿等）、鋼塑纖維混凝土等材料進行剝蝕等局部缺陷填補、修復及養護。其預處理方案如圖1，圖2。

圖2 錨固鋼筋、鋼筋網、細鋼絲網布置

5 伸縮縫處理措施

去除伸縮縫中失效的填充材料，首先埋設細導流管，將導流管出口布置在隧洞最低端，導流管上面用柔性填料重新填好。對于結構縫與裂縫及結構縫與其他缺陷交匯的部位進行交匯處細部處理。伸縮縫內部進行化學灌漿，封口處布設柔性止水材料，縫口最外端設置燕尾槽型特種砂漿，打磨砂漿表面，使修補后外表面平整，砂漿表面與縫兩側原混凝土保持齊平。

具體工藝流程為：導流→布孔→在伸縮縫的開口部位開設開口寬4cm、深3cm的燕尾型溝槽→清理結構縫→深度修槽→布設內部導流管→嵌填柔性材料→布置橡膠棒→嵌填外層柔性材料→砂漿封閉→清理、打磨外表面→養護砂漿→化學灌漿止水→二次化學灌漿→清理灌漿后表面→拆除外部導流管→表面砂漿繼續養護。伸縮縫修補處理及化學灌漿工藝如圖3。

封閉砂漿為遼寧省水科院建材所自行研發、配制的特種砂漿，具有抗沖磨性、持久高強度、較好的早期強度，具有補償收縮功能、抵抗微裂紋的性能，較好的抗折性，使用后整體性好，施工中具有較好的保水性、防水性、易黏接等特點。

圖3 伸縮縫修補處理及化學灌漿工藝

6 裂縫處理方法與技術要點

根據現場勘查的情況確定修補對象為進口閘室段右側閘室裂縫。

6.1 工藝措施

裂縫內部進行化學灌漿，縫口最外端設置燕尾槽型特種砂漿，打磨砂漿表面，使修補后外表面平整，砂漿表面與縫兩側原混凝土保持齊平，砂漿表面采用手刮聚脲材料進行抗沖磨防護處理。

具體工藝流程為：導流→布孔→在裂縫的開口部位開設開口寬4cm、深3cm的燕尾型溝槽→清理溝槽→深度修槽→砂漿封閉→處理外表面→養護砂漿→化學灌漿止水→清理灌漿后表面→拆除外部導流管→表面砂漿繼續養護、打磨→界面劑→胎基布→涂布手刮聚脲材料多遍。裂縫修補處理及化學灌漿工藝如圖4。

圖4 裂縫修補處理及化學灌漿工藝

6.2 主要技術參數

混凝土表面打磨平均深度為2～2.5mm，打磨后表面保持新鮮、平整。在第1遍聚脲表干后，在其表面涂刮第2遍、第3遍、第4遍聚脲，要求在裂縫上表面中間部位涂刮固化后的聚脲涂層，厚度保持在3～4mm，收邊部位涂刮聚脲涂層厚度應2mm以上，保證收邊部位密實，收邊縫外側混凝土與聚脲涂層保持光滑過渡。

7 伸縮縫表面處理試驗段

選取樁號0+258斷面的伸縮縫進行內部灌漿，表面砂漿封閉處理的基礎上，采用手刮聚脲材料進行伸縮縫的表面封閉處理，以期測試其封閉性能和抗沖磨特性。伸縮縫表面黏貼需要使用手刮聚脲材料來進行，手刮聚脲涂膜固化后平均厚度不得小于2mm，縫開口處表面材料厚度不小于4mm，聚脲涂刮寬度應大于30cm，縫口邊緣與聚脲涂層邊緣距離應大于12cm。

8 技術方案效果

8.1 施工方法優勢

在其他工程中，通常化學灌漿采用兩種方法進行施工，一種為表面封閉灌漿法，該法主要使用速凝無機封堵材料先進行縫表面的密封處理。通常是在打磨后的混凝土表面抹涂一層厚度2cm、寬度10cm的堵漏靈，養護24h后，進行化學灌漿，灌漿后鑿除表面封堵材料、清理滲漏的漿液。這種施工方法在裂縫內部漿液推進壓力增大的情況下，一般容易在封堵材料與混凝土的結合面處跑漿。

另一種方法為裂縫表層部分封閉法，即在裂縫表層先進行化學灌漿，控制漿液滲透到裂縫內部20～30cm，然后再布置深孔，進行裂縫深層灌漿。凝固后的漿液封閉了表層裂縫，從而將深層灌漿的漿液推進到襯砌混凝土內部更深更廣的區域，甚至到達混凝土與巖石的交界面，有的還可以迎滲水通道逆行，填充巖石裂隙。這種方法能夠達到開槽封閉的灌漿效果，能夠防止漿液外漏，但是表層灌漿的布孔數量大大增加，同時還需布置大量的深層灌漿孔，對混凝土修補后外觀有影響。

開槽封閉灌漿法與前兩種方法對比，可以解決漏漿、跑漿問題，同時減少布孔數量，使修補后混凝土外觀顯得平整。如果修補砂漿表面還有表面防護層，灌漿孔可以覆蓋在表面防護材料的黏貼處理區域之內。通過現場檢查和取芯觀測發現，裂縫、伸縮縫內部充滿漿液，灌漿取得較好的效果。

8.2 砂漿性能優勢

通常普通的修補砂漿只具有較高的抗壓強度、抗拉強度和較好的抗折性。遼寧省水科院建材所自行研發、配制的特種砂漿，具有較好的抗沖磨性、持久高強度、較好的早期強度，具有補償收縮功能、抵抗微裂紋的特性、較好的抗折性、使用后整體性好，施工中具有較好的保水性、防水性、易黏接等特點。通常開槽處理的修補面會出現砂漿收縮，引起砂漿面與混凝土面產生新的裂縫，出現漏漿、跑漿等問題，同時還會出現垂直面和頂面砂漿施工難度較大等問題，自行研發的特種砂漿由于摻入了較好的纖維、膠粉等材料，使之產生了較好的施工性能，能夠較容易地滿足豎直面和頂面施工要求。為了跟蹤觀測修補施工質量，現場對砂漿的部分性能進行了采樣測試，共同期養護測試了3組試件，結果如表1。由表1數據可見特種砂漿的性能指標均在較高數值。

表1 特種砂漿的性能指標

9 結語

（1）結合室內試驗和實際工程綜合分析，特種砂漿在補償收縮、抗沖磨、黏接強度、抗凍和抗滲方面體現出了一定的優越性，解決了施工中的難題。

（2）在隧洞內溫度較低（8℃）的條件下施工，養護后的特種砂漿同樣能夠達到預定性能。

（3）開槽封閉灌漿法與表面封閉灌漿法和裂縫表層部分封閉法這兩種方法對比，具有很好解決漏漿、跑漿問題，同時減少布孔數量，使修補后混凝土外觀顯得平整的優勢。開鑿溝槽的方法適用于襯砌厚度較大的輸水隧洞的修補處理。

（4）開槽封閉灌漿法其表面封閉砂漿提供了較大的封閉阻力，使得灌漿料能夠推進到襯砌混凝土內部更深更廣的區域，到達混凝土與巖石的交界面，甚至可以迎滲水通道逆行，填充巖石裂隙。開槽封閉灌漿法可以使混凝土內部缺陷盡可能被全部充滿，混凝土與巖石交界區缺陷、巖石內部缺陷也可同時被高壓的漿液填充飽滿，將滲漏水阻隔在襯砌混凝土層以外。

（5）特種砂漿本身具有較好的耐磨性，其表面增加了手刮聚脲涂層后，更加有效提升了工作面止水、抗沖磨的性能。

（6）內部埋設導流管的設計使得灌漿之前，伸縮縫內部所有的滲漏水都匯流至最低端導流口排出，隨著由上至下灌漿結束，內部滲水被排擠到最低端排出，從而避免了部分止水針頭壓力過大，被高壓擠出脫落的問題。

（7）在施工過程中，外部導流口和內部導流管同時起作用，對于滲水的導引和降低縫內水壓起到了關鍵作用，為砂漿的施工帶來了便利。

［1］宋平平.混凝土結構修復材料研究及其應用［D］.揚州：揚州大學，2009.

［2］楊麗娟.混凝土裂縫自滲透修復材料研究［D］.揚州：揚州大學，2012.

［3］張小亮.混凝土裂縫成因分析及控制［J］.山西建筑，2010，36（4）：160-161.

［4］張煥敏，涂興懷.水工混凝土裂縫的成因及控制［J］.混凝土，2005（10）：73-76.

［5］南博華.環保型聚氨酯防水涂料的研制［D］.西安：西北工業大學，2006.

（責任編輯：尹健婷）

Application of grooving and closed groutingmethod in themaintenance of water diversion tunnel

YANG Chun-qi1，SUN Hong-yang2
（1.Liaoning Institute ofWater Conservancy and Hydroelectric Power Research，Shenyang 110003，China；2.Management Departmentof Guanmenshan Reservoir of BenxiManchu Autonomous County，Benxi117100，China）

Since the operation of Dahuofang reservoirwater control project in Liaoning province，themain hole of the project has never carried out large-scale maintenance except the crack treatment in 1968 and 1989.Because the aging of water stoppingmaterial of expansion joint，the effect of water stop material is reduced，the expansion joint have water seepage，leakage phenomenon and other problems，and there aremany cracks in themain hole.For these defects，the grooving and closed groutingmethod can be used to solve the problems of spillage，grouting off target and other problems，it has good application value.

expansion joint repair；mud leakage；mortar；leakage

TV543

：B

：1672-9900（2017）04-0060-04

2017-04-28

楊春旗（1987-），男（漢族），遼寧營口人，工程師，主要從事水利工程質量檢測、科學試驗研究等工作，（Tel）15909817339。