南水北調天津干線箱涵局部伸縮縫滲漏化學灌漿處理技術

曹會利

摘 要：南水北調中線一期工程天津干線充水試驗時發現箱涵4、5、6、7充水段滲漏偏大，根據排查和檢測情況分析，伸縮縫或施工縫是滲漏問題的重點部位。經研究決定，對伸縮縫或施工縫陰濕部位和有析出物部位采用化學灌漿處理方案，不僅可以封閉滲漏通道還可以加固混凝土。經過灌漿處理后，箱涵局部伸縮縫化學灌漿防滲、加固效果明顯。

關鍵詞：改性環氧樹脂；化學灌漿；施工技術

中圖分類號：TV698 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0141-02

1 工程簡介

南水北調中線一期工程天津干線西起河北省保定市徐水縣西黑山村，起點設計樁號為XW0+000，東至天津外環河西，終點設計樁號為XW155+206.667，全長155.352km，途徑河北省保定市、廊坊市和天津市。天津干線的設計流量為50m3/s，加大流量為60m3/s。主要建設內容以鋼筋混凝土輸水箱涵為主，還包括檢修閘、保水堰、倒虹吸、公路涵、分水口、通氣孔等，箱涵工程全線采用3孔4.4×4.4m現澆鋼筋混凝土箱涵自流有壓輸水。

在2014年3月天津干線充水試驗中發現，箱涵4、5、6、7段滲水量較大（自上游西黑山進口閘至下游外環河出口閘共分為10個充水段）。因此為減少滲水量，保證箱涵長期運行安全，降低對環境影響的風險，進行滲漏處理是必要的。箱涵排水后，根據箱涵內、外部排查和檢測情況，發現伸縮縫或施工縫是滲漏問題的重點部位。經方案論證，決定對伸縮縫或施工縫陰濕部位和有析出物部位進行化學灌漿處理。

2 灌漿施工

2.1 灌漿材料

本工程采用PSI-530低粘度改性環氧灌漿漿液，環氧樹脂漿液分為A、B兩組份，按重量比A：B=6：1配制。PSI-530改性環氧灌漿材料特性如下：

（1）具良好的浸潤能力和高滲透性；漿液混合后初始粘度??；可灌性能好（能滲入0.01mm的裂縫）。

（2）漿材的配比可調，漿液可操作時間范圍大，能采用通用的單液泵灌漿。

（3）水下固化性能好；與混凝土粘接性能好；固結體收縮率低；耐久性長。

（4）潮濕面附著力強；能在水下、潮濕、干燥的工況環境中均可進行施工。

（5）氣味低；固結體無毒；具環保性。

由于用于飲用水輸水箱涵，其環保性是首要的。經材料檢驗：樣品浸提液對雌雄小白鼠急性經口LD50均大于20000mg/kg，屬無毒級。另其粘度低，可灌性好，抗壓強度高達40MPa以上，同混凝土的粘結強度高，大于混凝土本身的抗拉強度，并且有親水性，對潮濕面的親和力好，其主要性能指標如表1所示。

2.2 配漿

配漿計量設備為感量0.005g的電子秤，分別稱取A、B兩組份，然后將B組份緩緩倒入A組份中，邊倒邊攪拌，直至攪拌均勻為止。配漿及儲漿容器不能與環氧樹脂兩組份及漿材發生反應。配漿時兩組份稱量要準確，稱量誤差不大于5%。

2.3 灌漿方案

根據設計通知，主要處理部位為伸縮縫或施工縫陰濕部位和有析出物部位，以及其他發現異常監理認為需要處理的部位。大多陰濕面為振搗不密實原因，采用灌漿處理，不僅可以封閉滲漏通道還可以加固混凝土。灌漿布孔，采用直孔方案，直孔垂直于混凝土面，距離伸縮縫不大于15cm，孔深至止水帶，孔距40cm。

2.3.1 伸縮縫陰濕面處理

布孔范圍為底板以上2.0m高范圍及底板進行灌漿，陰濕面超出該范圍時，增加灌漿范圍。同時，施工縫向兩側增加兩排加強的灌漿孔。陰濕伸縮縫灌漿孔沿伸縮縫兩側單排布置，孔位距伸縮縫間距15cm，每側孔間距40cm，沿縫兩側呈三角形布置。

2.3.2 析出物部位處理

析出物部位進行單獨灌漿，灌漿范圍為析出物沿伸縮縫兩側0.5m范圍內，孔位距伸縮縫間距15cm，每側孔間距40cm。

2.4 化學灌漿技術

2.4.1 鉆孔

采用電錘鉆孔，垂直混凝土墻鉆孔，孔徑不小于Φ14mm，鉆孔深度以鉆至橡膠止水帶為止。

2.4.2 清孔

鉆孔達到深度后，采用空壓機吹凈孔內鉆碴及粉塵；底板部位清孔，采用現場埋管后打水清洗；清理至孔內清潔無碴、無浮塵。

2.4.3 埋管

清孔結束后，下入灌漿嘴，預埋進漿管和排氣管，管徑為內徑5mm的塑料管，采用快硬水泥將灌漿嘴壓實固定、待凝。

預埋頂部灌漿孔時，排氣管應深入孔底，灌漿管靠近孔口；預埋側墻和底板灌漿孔時，灌漿管應伸入孔底，排氣管靠近孔口。

2.4.4 埋管檢查

灌漿管埋設后，灌漿前應對進漿管和排氣管進行壓風檢查，如果發現進漿管或排氣管有堵塞的情況，應鉆開封孔快硬水泥，取出預埋灌漿管和排氣管，重新清孔、預埋灌漿管和排氣管。

2.4.5 灌漿

（1）灌漿順序。灌漿采用純壓式，豎向伸縮縫灌漿應遵循由低孔向高孔的灌漿順序，水平向伸縮縫灌漿遵循由一邊向另一邊推進的灌漿順序。

（2）灌漿壓力。灌漿壓力采用0.3MPa，施工中應隨時觀察修正，最終壓力的控制紀要保證漿液的灌入，又要防止由于過大導致川漿引起的聚硫膠大量開裂的漏漿現象。灌漿過程中應逐級提升灌漿壓力。

（3）灌漿過程控制。將儲漿桶放在電子秤上，記錄下漿液重量，開泵，當漿液流至灌漿孔口時，記錄漿液重量，前值減后值即是管路占漿；繼續灌注，當漿液從排氣孔出漿至純漿時，記錄漿液重量，減去前重，即為管路占漿，繼續灌漿直到結束。

灌漿過程中，發現排氣管不排氣（漿），應拔除重新安裝灌漿管和排氣管，重新封孔；灌漿過程中，A：B=6：1的漿液操作時間應控制在8h，超過8h，如果漿液明顯變稠，應更換新漿繼續灌漿。

灌漿結束，用綁絲將灌漿管綁死，然后再卸壓拆管，嚴禁先卸壓后綁管。發現灌漿管捆綁不嚴產生滲漿時，應及時補漿。

（4）結束標準。根據設計要求，灌漿過程中達到設計灌漿壓力，注入量小于0.01kg/min或聚硫膠開裂處漏漿即可結束該孔灌漿。

2.4.6 灌漿后的處理

灌漿后的處理：（1）割除灌漿管；（2）打磨灌漿孔口；（3）環氧膠泥封填；（4）清理表面漏漿；（5）恢復箱涵原貌。

灌漿結束后，應對孔口打磨深度1.0mm～2.0mm，然后用環氧膠泥抹平。如底板積水無法排除干凈，也可采用M40砂漿處理，處理方法為：用電錘空心鉆鉆灌漿孔15mm～20mm深，割除灌漿管和排氣管，將孔清洗干凈后，用M40砂漿填實抹平即可。

2.5 施工過程中的特殊情況處理

（1）灌漿時，當遇到注入量超過300ml的灌漿孔，要及時向監理報告，分析原因并監理協商處理措施，一般可采取將漿液配比調為5：1，注入3.0kg后注入率不減小，采取間歇灌漿等措施進行處理。

（2）灌漿過程中，出現墻壁、裂縫、滲漏時，應采取降壓措施，封堵后，再繼續灌漿。

（3）配漿應遵循“少量、多次”的原則，一般每次配漿不多于5kg，如果工作面多，可根據實際情況、注漿量大小適當增加每次配漿量。

（4）認真做好灌漿施工過程中的觀測和記錄工作。灌漿記錄應每3分鐘讀取一次漿液重量，并計入記錄表。管路占漿、孔內占漿按要求讀取，并計入記錄表備注中。

（5）鉆孔時，如遇到鋼筋時需要另換孔位；遇到蜂窩面需要及時清渣并放慢鉆進速度，防止破壞混凝土。灌漿完成后對注漿孔采用環氧膠泥封孔，鉆孔表面與箱涵混凝土面平順連接，確保鉆孔部位不產生空蝕破壞。

3 壓水試驗

3.1 檢查型式和部位

灌漿之后的檢查采用鉆孔壓水的方法進行，采用灌漿泵壓水方式。壓力為0.15MPa，壓力波動范圍宜小于設計壓力的20%。鉆孔深度為灌漿孔深度的0.8倍。壓入流量的穩定標準：在穩定的壓力下每5分鐘測讀一次壓入流量，連續四次讀數中最大值與最小值之差小于最終值的10%時，試驗即可結束，取最終值作為計算值。

按照每個施工標段，分別選取灌漿伸縮縫總量的5%進行抽檢，抽檢以灌漿量大的伸縮縫作為主要對象，在此基礎上，再選取灌漿量大的部位或點，進行1組壓水試驗。

3.2 合格標準

合格標準為混凝土透水率小于0.1Lu。

3.3 封孔

壓水試驗結束，重新鉆孔至原深度，并采用不低于C30的水泥砂漿進行封堵抹平。

4 結語

天津干線箱涵4、5、6、7段局部伸縮縫化學灌漿處理自2014年6月23日開灌至2014年7月25日灌漿結束。此次灌漿施工，壓水試驗抽檢灌漿伸縮縫總量的5%，均符合設計要求。

天津干線第二次充水試驗自2014年8月16日至9月12日完成水密性檢測，通過第二次充水試驗數據分析，區段水位降幅遠小于第一次充水時段降幅，表明天津干線箱涵工程4、5、6、7段經過局部伸縮縫化學灌漿處理后工程防滲狀態得到明顯改善。

南水北調天津干線工程自2014年12月28日正式通水至今，經過3年多的平穩安全運行數據驗證，箱涵局部伸縮縫化學灌漿防滲、加固效果明顯。

參考文獻

[1]《水工建筑物化學灌漿施工規范》DL/T5406-2010.

[2]《混凝土裂縫用環氧樹脂灌漿材料》JC/T1041.

[3]孫亮.蘇迎春.關于綠色灌漿技術和化學灌漿環保體系構建的思考[J].《中國建筑防水》，2016，（20）6-9.