輸水隧洞襯砌混凝土縫滲水處理試驗方法

李玉光

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

某輸水隧洞一期工程全長約42 km共分為四個標段，該主體工程為Ⅱ標段，主洞施工樁號5+200～9+600，全長4 400 m。主要為逆坡排水。斷面設計一次支護為馬蹄形斷面、二次襯砌為平底圓斷面，襯砌凈斷面直徑5.30 m，采用鉆爆法施工。模筑鋼筋混凝土組成的二次襯砌，襯砌厚度有50 、60 、70 cm，襯砌混凝土表面距離止水帶25 cm。 主洞圍巖以V 類為主，IV、V類圍巖總長度為2 595 m，其中5+900～7+300段為高承壓水洞段，承壓水水頭為4.26 MPa。

混凝土襯砌后個別混凝土結構縫存在滲水現象，一環（一處）混凝土結構縫滲水點主要分布在結構縫與施工縫交界點、底拱混凝土圓弧段。具體樁號：主洞下游樁號5+850、5+859、5+868、5+877、5+780。

選取在Ⅱ標主洞下游樁號為5+780、樁號5+850志留系中統基夫克組（S2j1）硬巖混凝土結構縫滲水部位進行單液、鉆孔灌漿滲水處理工藝試驗。

2 試驗概括

2.1 滲水處理試驗材料及配比

滲水處理材料采用專業廠家生產的環氧樹脂型彈性灌縫膠AB-40 雙組份材料，具有高韌性、彈性好、抗拉、粘結強度高、堵水、抗滲好等特點，配比為A：B=1：1（質量比）。AB-40彈性灌縫膠是由A、B 雙組分構成。A 組分是以環氧樹脂為主的體系（主劑），B組分為固化體系（固化劑）。灌漿材料漿液性能符合（8）《聚合物水泥防水涂料》第6.2條、表1要求。

輔助堵水材料為封縫膠，具有操作簡單、固化快、強度高、密閉性好的特點，由甲組分∶固化劑和乙組分∶快干型封縫膠兩個組分組成，配比為甲組份3 鏟刀配乙組分1 cm長，攪拌均勻即可使用；凝固時間為10-30 min。隨溫度上升乙組分用量可適當減少，滲水縫表面混凝土含水量大可增加乙組分用量。堵水成功后鑿除封縫膠。

2.2 試驗方法

混凝土結構縫滲水處理的單液、鉆孔灌漿（灌漿堵水）法：是利用灌漿機所產生的壓力，將漿材送至結構體的縫隙中，在壓力的推擠下填充所有縫隙，漿材填實空隙達到縫隙粘結、加固結構、堵水、防滲的效果。

根據現場已澆筑襯砌混凝土，僅能選取Ⅱ標襯砌混凝土外表面距離止水帶25 cm 的襯砌混凝土進行結構縫滲水處理工藝試驗。

考慮到灌漿材料凝結時間長、襯砌混凝土鉆直徑14 mm孔簡便、復灌施工便捷，可達到一處滲水部位多參數調整、反復試驗的目的，決定在Ⅱ標主洞下游選擇2處滲水位置開展混凝土結構縫滲水處理的單液、鉆孔灌漿滲水處理工藝試驗。

2.3 試驗機械設備

所用主要朱江試驗設備2 臺JDL-999 型號高壓注漿機最大輸出壓力為83 MPa，一臺YLQ4420G 型號高壓清洗機，多個射漿針頭等輔助設備。

2.4 孔位布置及參數要求

鉆孔布置在縫兩側，首先鉆設結構縫有水位置上、下端40 cm處無水位置鉆孔，待灌漿初凝后，自下而上鉆孔、洗孔，一低一高、一偶一奇、一深一淺交替布置，單孔逐一進行；鉆孔分為引水孔、灌漿孔，引水孔位于高、低處均可以，鉆孔為斜孔并分深孔、淺孔，深、淺孔梅花型布置，孔底鉆至結構縫即可，不能穿過結構縫，以免破壞結構縫內2 cm厚閉孔泡沫板。

孔深≤1 m 的鉆孔孔徑≥12 mm，Ⅱ標混凝土結構縫采用Φ14 mm鉆孔（斜孔）孔徑，并采用量測工具確保鉆孔角度。

襯砌混凝土表面距止水帶25 cm 襯砌混凝土結構縫鉆孔參數：偶數孔在結構縫右側0.45 m、左傾角為42°、孔距0.40 m、孔深0.67 m，孔底距襯砌外邊緣0.20 m、鉆孔距止水帶0.05 m；奇數孔在結構縫左側0.10 m、右傾角為25°、孔距0.40 m、孔深0.24 m，孔底距止水帶0.03 m。

2.5 灌漿方法和分序

灌漿采用孔口封閉、純壓式的單液、鉆孔灌漿法，使用灌漿機向灌漿孔內灌注灌漿樹脂漿材。結構縫為立面豎向縫，整體灌漿順序應自下而上、由深孔至淺孔、一偶一奇、一低一高交替、單孔逐一連續進行灌漿。灌注的第一個深孔、淺孔為結構縫有水部分上、下端40 cm無水范圍內鉆孔，深、淺孔灌注至不吸漿或40 cm無滲水范圍的結構縫冒漿即可停止灌漿，且初凝（25°C初凝時間4 h、15°C初凝時間12 h）達到一定阻隔效果后，才能進行結構縫有水范圍內鉆孔灌漿，避免灌漿料沿結構縫縫隙灌注，將不滲漏水部位也灌入灌漿料，同時為避免不起壓、無灌漿壓力達不到預期灌漿深度。

2.6 灌漿壓力及結束標準

結合現場灌漿試驗、工程類比將灌漿參數確定如下：①灌漿壓力：除上、下端第一個深孔、淺孔外的孔，開灌后逐級提升灌漿壓力，并控制進漿壓力在0.15～0.25 MPa，根據現場情況調整，壓力盡量取大值。②灌漿結束標準：除上、下端第一個深孔、淺孔外的孔，自下而上或自一側向另一側，按照1、2、3、4、5、6，先偶數孔后奇數孔順序，灌漿至各孔不吸漿、結構縫封縫膠滲出純漿，且壓力在0.25～0.30 MPa范圍持續灌漿10 s，即可停止灌注。

3 灌漿質量檢查

經檢驗、觀察，鉆設Φ14 mm檢查孔發現孔內無水滲出，鑿除封縫膠止漿層發現結構縫表面無滲水，滲水結構縫邊緣襯砌混凝土在灌漿后逐漸變干燥，滲漏在襯砌混凝土表面AB-40灌漿料具有高韌性。因此灌入漿液能夠對混凝土結構縫進行充分充填并止水，保證襯砌結構形成整體后有一定韌性，起到結構縫滲水灌漿處理的目的，修復治理達到預期治理效果。

4 特殊情況處理

①一般壓力突然升高可能由于漿液凝固、管路堵塞或由于漿液逐漸充填縫，此時立即停止灌漿。②壓力穩定上升，但仍在一定壓力之內，此時是正常的。有時出現壓力下降情況，這可能是由于孔隙被沖開，漿液大量進入縫深部所致，此時可持續灌漿。隨著大量漿液進入縫隙，壓力會逐漸上升并穩定。壓力降低的另一個原因是由于封縫或管道接頭或泵漏漿造成的，需及時停止灌漿，進行處理。③化學灌漿過程中發生冒漿時，應采取措施堵漏并根據具體情況采用低壓、限流和調整配比灌注等措施進行處理。如效果不明顯，應停止灌漿，待漿液初凝后重新堵漏復灌。④化學灌漿應連續進行，因故中斷應適時恢復灌漿，必要時可進行補灌。⑤若灌漿達不到標準，或注入量突然減小或增大等，應分析原因，及時采取補救措施后補灌。

5 結論

①做好灌漿孔鉆孔角度、位置、封縫膠涂抹、觀察孔確定工作，是確保深層灌漿效果、提高灌漿工效的先決條件。②上、下端40 cm不滲水范圍無需涂抹封縫膠亦能達到上、下端灌漿阻隔效果；上下端灌漿阻隔和封縫膠封閉是結構縫灌漿孔達到一定灌漿壓力及深度的決定性因素，特別是高壓富水洞段混凝土結構縫滲水灌漿處理。③在開灌后逐級提升灌漿壓力，并控制進漿壓力在0.15～0.25 MPa，根據現場情況調整，壓力盡量取大值；灌漿結束標準：自下而上或自一側向另一側，按照1、2、3、4、5、6，先偶數孔后奇數孔順序，灌漿至各孔不吸漿、結構縫封縫膠滲出純漿，且壓力在0.25～0.30 MPa范圍持續灌漿10 s，即可停止灌注；結構縫有水部分上、下端40 cm無水范圍，第一個深、淺孔灌注至不吸漿或40 cm無滲水范圍的結構縫冒漿即可停止灌漿，且初凝（25°C初凝時間4 h、15°C初凝時間12 h）達到一定阻隔效果后，才能進行結構縫有水范圍內鉆孔灌漿，避免灌漿料沿結構縫縫隙灌注，將不滲漏水部位也灌入灌漿料，同時為避免不起壓、無灌漿壓力達不到預期灌漿深度情況發生。④通過漿材擴散性、現場滲水結構縫灌漿處理效果，AB-40 灌漿漿材及其配比適用于該工程混凝土結構縫滲水處理。