化學灌漿在尾水隧洞混凝土裂縫處理中的應用

王維 姜曉文

中國水利水電第六工程局有限公司 遼寧丹東 118000

1 工程概況

溧陽抽水蓄能電站尾水隧洞共兩條，凈斷面尺寸為10m圓形。1#尾水主洞總長度為1124.956m，2#主洞長度1211.203m。混凝土襯砌為鋼筋混凝土襯砌結構，Ⅲ、Ⅳ類圍巖襯砌厚度為85cm，Ⅴ類圍巖襯砌厚度為100cm[1]。

兩條尾水主洞內出現的裂縫較多，技術人員對現場出現的裂縫進行統計，其中1#尾水主洞223條，2#尾水主洞242條。

2 裂縫的成因及分類

2.1 裂縫的成因

1#、2#尾水主洞下游側靠近下庫進出口部位裂縫非常密集，主要是下庫邊坡位移影響，造成剪切破壞，大多是傾斜裂縫，有滲水，縫內有白色鈣物質析出，上游側裂縫一般出現在襯砌倉號的中間部位，主要是倉號分縫過長或溫度裂縫。

2.2 裂縫分類

（1）Ⅰ類裂縫（淺表層裂縫）：表面縫寬δ≤0.2mm；

（2）Ⅱ類裂縫：表面縫寬0.2＜δ≤0.35mm，且不滲水、不滲漿或潮濕；

（3）Ⅲ類裂縫：表面縫寬δ＞0.35mm，且不滲水、不滲漿或潮濕；

（4）Ⅳ類裂縫：表面有明顯滲水、滲漿，縫寬δ＞0.2mm。

尾水主洞混凝土裂縫經檢查統計分析均為IV類裂縫。

3 裂縫化學灌漿施工

3.1 漿材的選擇

化學灌漿采用長沙普照生化科技有限公司生產的“環氧樹脂”化學灌漿材料。經過試驗檢測，其性能指標均達到設計要求。

3.1.1化學灌漿材料特點和性能

普照MS-1086E水下環氧灌漿材料是可以在完全水下條件使用的環氧樹脂灌漿材料，該漿材滲透性好、固化物強度高，對巖石和混凝土粘接牢固、固化后抗滲性能好、水下灌漿，無白化現象與無水環境比較漿體材料強度保持率95%以上，在復雜的帶水、潮濕、干燥、或有壓流動水等復雜混合環境條件下使用時可靠性極高，是性能優異的巖基、軟弱泥沙層、以及混凝土裂紋、補強、加固、防滲、修補灌漿新材料。本材料具有以下特點：

①在水下、潮濕、干燥（含流動有壓水）和常溫（0℃以上）條件下使用。

②性能好，漿液具有很強的的滲透能力，可滲入0.005mm裂紋中。

③對裂紋干燥度無要求，無需丙酮趕水，能帶水施工。

④漿材固結體力學性能優異，具有補強加固作用，涂刷后能自行滲入被處理的混凝土構件表面內形成固結層力學強度比原混凝土的強度提高30%以上。

⑤耐腐蝕性優異。

3.1.2環氧界面粘結劑

MS-1087C2完全水下環氧界面粘結劑（環氧膠泥基液）是以改性環氧樹脂為主劑，能同時在水下環境針對混凝土結構裂紋等缺陷進行修補，具有較高的水下粘接強度和抗沖磨、抗沖擊性能，是在潮濕以及帶水施工條件下性能優異穩定可靠的一種環氧補強、加固、粘結、防腐的新材料。

3.2 化學灌漿施工工藝

3.2.1灌漿施工流程

裂縫表面清理→鑿槽→洗槽→鉆灌漿孔→洗孔（再用風吹縫）→嵌縫（槽底刷膠泥基液，環氧膠泥填槽，表面涂刷一層環氧涂料）→灌漿→鑿除灌漿嘴（72h以后）→表面處理（打磨，增厚環氧涂料，刷2遍）→質量檢查（取芯、壓水）。

3.2.2具體施工工藝

（1）表面清理。采用電動鋼絲刷對縫表面進行打磨，打磨寬度15～20cm，去除縫面的鈣質、析出物及其它雜物，并用高壓水對裂縫表面進行沖洗干凈。

（2）鑿槽、洗槽。采用切割機在裂縫兩側進行切割進行開槽，再采用沖擊電鉆鑿騎縫槽，槽深3-5cm，寬度為5-6cm，形狀為“U”型，槽溝形成后，并用水或風對槽溝進行沖洗干凈。

（3）鉆孔。采用電鉆沿裂縫兩側孔距30～50cm鉆孔，鉆孔孔徑為Φ14mm，鉆孔角度控制在50～60°，孔位距離裂縫8～12cm，淺孔與深孔交替施鉆，穿過縫面3cm，保證孔縫相通。

（4）沖孔（通水檢查）。用鋼絲刷人工對鑿槽面與高壓水清洗，鉆孔內的粉塵清洗干凈，然后進行通水檢查（鉆孔與裂縫是否通水），如果鉆孔與裂縫不通水，要查明原因直至通水，否則重新鉆孔[2]。

（5）嵌縫。 首先對槽底面涂刷環氧基液，再用環氧膠泥填縫（與混凝土面一平），然后涂刷一層基液料，如槽內有流水，則要用快干水泥封縫堵水，把槽內的水引入鉆孔流出（引流）。

（6）埋設灌漿嘴。人工進行灌漿嘴埋設，要保證灌漿嘴安裝牢固，保證灌漿時不漏漿，同時保證灌漿嘴外露2～3cm。

（7）灌漿。

①漿液配置：化學漿材分A、B組份；A組份（主液：環氧樹脂）：B組份（輔液：固化劑）=4：1（重量比），通過廠家室內試驗最佳配比提供施工方采用。

②灌漿：采用“SL-812高壓電動灌漿泵”進行灌漿，灌漿從低端向高端推進，在設計灌漿壓力下（0.30～0.50MPa），當待鄰孔出漿后，關閉并結扎出漿管，繼續壓漿；或在鄰孔出漿后，關閉原灌漿管，移至其他鄰孔繼續灌漿，一直到整條裂縫都灌滿漿液并穩定5～10min結束標準。嚴禁縫面冒漿（冒漿點處理好再續灌），記錄好各孔的灌漿量。

（8）表面處理。灌漿結束3天之后，鑿除注漿嘴，用“環氧膠泥”填補凹洞，抹平。再在縫面涂刷2道增厚環氧膠泥，涂刷寬度為15-20cm，厚度為1mm。

（9）灌漿質量檢查。化學灌漿灌后28天進行質量檢查，質量檢查主要采用取芯及壓水檢查，按裂縫總條數的10%進行抽檢，進行抽檢的每條裂縫布置1-2個檢查孔。

①化學灌漿后取芯檢查采用孔徑100mm，孔深大于10cm，選取芯樣進行力學試驗，縫面的劈拉試驗抗拉強度應達到≥1.3MPa的設計要求。

②壓水試驗采用單點法，在0.5MPa檢查壓力下平均透水率應小于0.3Lu為合格。

4 裂縫處理效果

通過化學灌漿后，原裂縫滲水現象消失，混凝土表面無裂縫，表面先前存在的裂縫已經處理滿足要求。

尾水主洞混凝土裂縫經過化學灌漿后，按照10%比例進行鉆芯取樣及壓水檢查。尾水主洞共檢查裂縫條數64條，合計檢查138孔，最大透水率0.17Lu，平均透水率0.09Lu，合格率100%。芯樣進行劈裂試驗檢測，尾水主洞共檢查裂縫條數48條，取芯數量48個，抗劈拉強度最小值1.33，平均值1.52，合格率100%[3]。

5 結論

溧陽電站尾水隧洞混凝土裂縫化學灌漿處理成果表明在混凝土裂縫中采用化學灌漿進行修補處理具有良好的效果。“MS－1086E完全水下環氧裂紋修補化灌膠”和“MS－1087C水下環氧界面粘接劑”（環氧膠泥基液）適合用于干、濕、滲水環境下施工。所采用化學灌漿施工工藝用于混凝土裂縫修補合理可靠，有效的提高了混凝土的整體性、穩定性和耐久性，在類似工程中有廣泛的運用價值。