高趾墻頂部臺帽裂縫高壓化學灌漿防滲加固施工方案

昌已登

(新疆庫爾干水利樞紐工程建設管理局，新疆 阿克陶 845550)

1 引言

堆石壩是新疆地區一種極為常用水工大壩，其主要優勢是工程造價低、變形適應能力強等[1-2]。但在長期的使用過程中，不可避免出現裂縫，將會對大壩的蓄水能力產生一定的影響，同時，任由裂縫發展，也將影響到大壩整體的安全，從而威脅到下游居民的安全[3-4]。因此，針對堆石壩出現的裂縫及時采取修補措施是十分重要的。目前，針對裂縫修復常用的措施主要為灌漿法。通過注入漿液，充填裂縫，減少滲漏，提高壩體穩定性。施工質量是影響注漿加固的一個重要因素，結合新疆吉音水利樞紐工程堆石壩裂縫修復工程，研究堆石壩裂縫注漿加固施工方案。

2 工程概況

新疆吉音水利樞紐工程面板堆石壩工程高趾墻2427.5 m～2429.1 m混凝土澆筑于2015年6月澆筑完成，澆筑后其橫截面出現裂縫21條，編號為1～21號，呈橫斷型且部分裂縫為貫通狀況，裂縫寬度均為δ≥0.2 mm。

灌漿材料采用長江科學院材料與結構研究所CW510高滲透改性環氧樹脂灌漿材料。主要性能指標見表1。

3 砼裂縫化學灌漿施工方法

3.1 裂縫描述及處理

結合現場情況，利用高壓水槍沖洗裂縫面，之后仔細描述裂縫走向、寬度、長度等特征。沿著裂縫兩側打磨水泥浮漿、沉淀物等無用雜質[5]。

3.2 化學灌漿施工方法

3.2.1 清理縫面

裂縫表面存在鈣質、析出物等雜質，需對裂縫表面進行打磨，寬度宜控制在15 cm～20 cm，打磨完成后，需用高壓水槍沖洗干凈。

表1 CW510主要性能指標

3.2.2 布孔、開孔

利用開孔機成孔，孔距控制在0.3 m～0.5 m。側面鉆孔深度800 mm，頂面向下鉆孔深度500 mm。

裂縫騎縫鉆孔見圖1(a)，開孔見圖1(b)。

(a)裂縫騎縫鉆孔

(b)開孔圖

斜穿孔的鉆孔與裂縫45°相交，鉆孔必須穿過裂縫。裂縫鉆孔形成見圖2。

(a)裂縫斜孔布孔圖

(b)斜孔剖面圖

(c)布孔剖面圖

3.2.3 注漿嘴安裝

待鉆孔內的積水完全干燥后安裝注漿嘴。注漿嘴在安裝過程中需要保持平穩，之后使用環氧膠泥固定。對側墻施工時，應先用快速堵漏劑固定注漿嘴，之后采用環氧膠泥再次加固。

3.2.4 縫面封閉

注漿嘴安裝完成后，可采用環氧膠泥封縫。膠泥的厚度宜在5 mm左右，寬度為200 mm(左右各100 mm)。膠泥批刮應當均勻、平整。

3.2.5 化學灌漿

1)注漿壓力：注漿壓力控制在0.4 MPa～0.6 MPa之間，注漿壓力不得超過此壓力范圍值。壓力由灌漿機自動控制。

2)結束標準：裂縫灌漿后，穩壓5 min～10 min屏漿壓力不下降即可結束灌漿。

3)表面處理：注漿結束且材料凝固后需要拆除孔口管，磨平注漿嘴，之后采用環氧膠泥進行封閉并修補表面不平整的區域。修整后表面應平齊無凸起。

4 化學灌漿施工程序及工藝

4.1 施工程序

裂縫描述-裂縫清理、布孔、鉆孔-安裝注漿嘴及封縫-壓風測孔-注漿-表面修飾。

4.2 施工工藝

4.2.1 裂縫描述

1)描述：查找裂縫，測量裂縫寬度、長度、走向等基本特征。

2)裂縫分類：根據裂縫寬度按以下分類標準分為兩類：0.35 mm以上為Ⅲ類，0.35 mm以下為Ⅰ、Ⅱ類。根據滲水情況分為干縫和濕縫。

3)記錄：根據裂縫特征，填寫《混凝土裂縫性狀描述表》。

4.2.2 裂縫清理

1)磨縫：使用打磨機沿著裂縫進行打磨，打磨范圍為裂縫兩側各10 cm，打磨深度不宜小于2 mm，打磨完成后，使用高壓水槍沖洗打磨面。

2)清洗裂縫：保證裂縫內無粉塵等雜質。

3)布置孔位：間隔0.3 m～0.5 m布孔。

4)開孔及洗孔：根據布置孔位使用開孔機開孔，并使用高壓水洗孔。

5)記錄：填寫《混凝土裂縫清理檢查表》。

4.2.3 安裝注漿嘴及封縫

1)安裝注漿嘴：注漿嘴安裝時，其底座應當對準縫孔，對準后將注漿嘴壓入孔內；之后采用快速堵漏劑初步固定注漿嘴，然后采用環氧膠泥再次加固注漿嘴，為避免注漿過程中出現滲漏現象，使用環氧膠泥封堵裂縫。

2)封堵裂縫：封堵材料主要為環氧膠泥。將環氧膠泥沿著裂縫左右兩側約5 cm范圍均勻涂抹，厚度控制在3 mm左右。完成該步驟后，按照順序給鉆孔編號。

4.2.4 注漿

1)注漿順序：按照從下往上的順序進行注漿處理；

2)注漿壓力：注漿起始壓力控制在0.4 MPa，最大壓力應小于0.6 MPa，屏漿壓力均為0.6 MPa。

3)注漿方法：先從低端1#孔展開，往上2#孔出漿并關閉結扎出漿管，繼續灌漿3#出漿同理一樣。

4)灌漿結束標準：裂縫灌漿后，穩壓5 min～10 min屏漿壓力不下降即可結束灌漿。

5)記錄：按照實際情況如實填寫《混凝土裂縫化學灌漿施工記錄表》。

4.2.5 特殊情況處理

1)灌漿過程中出現冒漿、外漏等情況時，可采用低壓、限流和調整配比灌注等措施加以處理，若處理后仍存在冒漿、外漏等情況，需要暫時停止灌漿，待漿液凝固后，方可重新進行灌漿作業。

2)因各種意外造成灌漿中斷時，應當盡快恢復灌漿作業，必要時需進行補灌。

3)無法達到結束標準或者注入量出現急劇變化時需要仔細分析造成這一現象的原因，并及時采取補救措施。

4)當堆石壩壩體裂縫與內部預埋件之間發生連通現象時需要及時采用阻隔、限壓、限量措施，以避免情況進一步惡化。

5 質量檢查

1)采用灌漿法加固裂縫的質量檢查方法主要為壓水試驗和取芯檢驗。檢查作業孔在注漿孔完成后的一周后進行，采用壓水試驗檢測時，水壓宜控制在0.3 MPa左右，穩壓時間控制在10 min～20 min之間；壓水實驗平均透水率小于0.1 Lu則表明裂縫注漿效果較好。取芯檢測法按照壓水試驗鉆孔的一半進行取芯檢查，取芯試樣的平均抗拉強度不小于1.5 MPa即表明注漿合格，需根據取芯成果繪制鉆孔柱狀圖。

檢查孔檢測完畢后，應當使用原材料回填并封閉，孔口應當磨平。

2)砼裂縫修補質量控制、保證措施

混凝土材料對裂縫修補質量具有較大的影響。因此，需要嚴格控制原材料的質量。原材料必須檢測合格后方可入場。

材料配比需要嚴格按照試驗結果確定，不得隨意更改配比。稱量偏差應控制在±1%。

壩體裂縫修補應當嚴格按照混凝土修補規范以及設計要求，嚴禁盲目施工。只有上道施工合格并經過驗收后，方可進行下一步工序施工。

6 結論及建議

6.1 結論

新疆吉音水利樞紐工程面板堆石壩出現了多條裂縫，嚴重影響到大壩蓄水能力，同時也對下游居民生產生活產生了較大的威脅，結合工程概況，采用化學灌漿加固法加以處理。結合工程實際情況，詳細介紹了該方法的施工方法、施工工藝流程以及質量控制措施，可為其他工程施工積累施工經驗。

6.2 建議

施工質量是影響工程實施質量的一個重要因素，新疆吉音水利樞紐工程趾墻海拔高度較大，位于2427.5 m～2429.1 m。工程施工難度較高。采用化學灌漿法加固壩體裂縫時應當緊密結合現場實際情況，利用現場試驗獲取最終的施工參數，在施工過程中應當嚴格按照施工方法、施工工藝流程進行，在施工過程中各方責任主體應當加強監督力度，做好施工各項檢查工作，以保證工程施工質量。