浅谈化学灌浆在引水隧洞中的施工

2022-12-19 版权声明 我要投稿

1 工程概况

龙口抽水站是深圳市龙岗区居民的水缸-龙口水库的水源工程,取水于东深三期扩建工程之雁田隧洞1号支洞。站址位于1号支洞洞口,距龙口水库L4坝600m,为卧式机组半地下式厂房,压力流引输水,年供水量6000万m3。工程于1994年6月破土动工,1995年12月通水。

引水涵洞全长191.5m,取水口为2.5×2.5m城门洞形,渐变成内径2m的圆洞。钢筋混凝土衬砌厚度为50cm。在溶洞段先浇筑上半拱混凝土,再开挖下半洞,浇筑下半拱混凝土,腰接部位有施工缝。

运行至今已10年,在2006年11月停水龙茜工程停水检查小组进行例行安全检修时,发现引水涵洞的洞边墙处有二条平行的可疑水平纵向裂缝,长约30m,缝内有渗水现象,另有五处渗水面,需要进行化学补强灌浆。

2 化学灌浆材料的选择

根据裂缝特征及结构补强要求,裂缝化学灌浆拟采用“高渗透性改性环氧树脂系列中化-798类”的灌浆材料。因环氧树脂类灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力,对于恢复或提高混凝土结构的整体性、承载能力能起很好的作用,其特点和性能如下:

(1)该浆材具有较好的亲水性能,能够在潮湿及有水的情况下进行固化。

(2)粘结强度高,其湿态粘结强度固化后可达2.5MPa以上,可对混凝土裂缝进行有效粘结,恢复结构的整体性。

(3)抗压强度高,其固结体抗压强度≥60MPa,大于涵洞混凝土强度。

(4)可灌性好,经过化学反应进行改性后,该材料粘度低,渗透性强,可灌入小到0.02mm的裂缝,而且可对了疏松部位及通过毛细作用扩散,进一步对混凝土结构进行粘结补强。

(5)化学稳定性高,该材料经聚合反应固化后,不受酸碱等腐蚀的影响。

(6)具有良好的耐久性,高温下可长期使用,而且固化时间可调。

(7)高渗透改性环氧化学灌浆材料KH-3型的材料物理力学性能如下表:

3 裂缝化学灌浆施工参数

(1) 浆液配比:甲组份:乙组份=100: (6~7) (体积比) ;

(2) 灌浆压力:0.4~0.5MPa;

(3)试气压力:0.2~0.3MPa;

(4)灌浆结束标准:通过灌浆压力和灌浆流量双参数控制,在0.3MPa的灌浆压力下,吸浆量小于0.005L/min,稳压20min。

4 灌浆孔位布设

裂缝化学灌浆孔位布设:采用钻孔灌浆法,进行骑缝钻孔。沿裂缝发展方向按间距25cm~35cm布置φ25mm钻孔;由于裂缝在洞壁内发生发育不规则,钻孔深度约为20cm。

5 施工工艺

裂缝化学灌浆工艺流程图为:

(1)施工前的准备工作

(1) 组织材料、设备、人员按计划进场。

(2) 搭设施工脚手架操作平台。

(3) 进行现场必需的水、电布置。

(4) 裂缝标识:对涵洞存在的裂缝进行检查,对其长度进行丈量。

(2)钻孔:本工程裂缝化学灌浆采用钻孔灌浆法,采用抽芯水钻进行骑缝钻孔,钻孔孔径φ25mm,孔距25~35cm,深度为20cm。开钻前使钻机准确定位,安全牢固,钻孔终孔后再用压力水将钻机内粉未碎屑冲洗干净。

(3)凿槽:沿裂缝两侧约5cm用切割机切割,深度约2.5cm~3cm,然后用钢钎凿成深为5cm“U”型槽,凿完成后用钢丝刷及压力水将混凝土粉尘、碎屑清除干净。

(4)埋设灌浆管:钻孔验收合格后埋设φ10mm铝管,间距为1m,一个作为灌浆管,另一个作为排气孔,孔内可插入钢筋或投放干净、干燥的小石,灌浆铝管与钻孔壁管间采用速凝水泥砂浆材料密封,灌浆管露出混凝土面约3cm。

(5)封缝:封缝的目的是为止浆,防止浆液流失,确保浆液在灌浆压力下将裂缝充填密实。根据裂缝有水的特点,封缝止水材料选用带凝水泥砂浆,封缝前先用清水把“U”型槽冲洗干净,在大漏水处钻孔埋管导流,然后在小漏水处堵漏止水,逐渐达到全部表面不渗漏为止,待速凝水泥砂浆表面干燥后涂一层环氧树脂基液后抹一层厚1~3cm的环氧树脂胶泥。

(6)密封检查:裂缝封闭后进行压气试漏,检查密闭效果。试漏需待封缝胶泥和砂浆有一定强度时进行。试漏前沿裂缝涂一层肥皂水,从灌浆管通入压缩空气,灌浆管出气后进行封闭直至全裂缝封闭,凡漏气处,应予修补密封至不漏为止,风压为0.2~0.3MPa。

(7)配制浆液:严格按照浆材的配方进行配制,浆液一次配备数量需以浆液的凝固时间及进浆速度确定。

(8)灌浆:灌浆是施工关键工序之一,确保涵洞裂缝中充满浆液,保证灌浆质量。

(1) 灌浆机具、器具及管路在灌浆前进行检查,灌浆设备应运行良好,机具、材料应齐备、充足、人员到位分工明确。

(2) 裂缝灌浆自下而上,自深到浅,按管的编号顺序,依次灌浆。随着灌浆过程的进展,浆液在缝面内逐步上升,采用逐管灌浆,逐管封闭的方式。

(3) 压力逐渐升高,防止骤然加压,达到规定压力后,保持压力稳定,以满足灌浆要求。

(4) 灌浆停止标准:在压力0.3MPa下吸浆率小于0.005L/min,稳压20min。

(9)封口结束:待缝内及灌浆管内浆液达到初凝而不外流时,拆下灌浆管后再用环氧树脂胶泥把灌浆管抹平封口。

(10)检查:灌浆结束后,检查处理质量,检查裂缝是否还有渗水,发现缺陷及时补救,确保工作质量。

(11)复原:把封闭层铲平,再批上水泥砂浆进行表面恢复,尽量恢复与原混凝土颜色一致。

(12)压风检查是确保灌浆能否顺利进行的重要指标,为便于观察,压风前可在封缝材料表面涂抹肥的方法,观察压风过程中有无气泡出现或有无漏气现象,并作好标记。发现质量问题及时处理,直至合格。

(13)灌浆是保证裂缝处理质量的关键工序。配浆严格按照浆材的配合比,为尽可能把浆液灌进涵洞裂缝中,应尽量避免在灌浆过程中发生“特殊情况”———漏浆、串浆,裂缝封闭表面发生漏浆和串浆可在灌浆前压风检查时发现并及时予以处理。

(14)灌浆达不到结束标准的原因有多种且较为复杂,视具体情况解决。浆液灌入量突然减小,可能是管路被堵或浆材浓度有变化所致;浆液灌入量突然增大,可能是有部位被击穿发生泄漏或在坝前未封闭裂缝中外漏,要及时查明原因,并进行合理的处理。

(15)化学浆材因温度过高或使用时间过长,影响灌浆质量时,应弃浆重新配制新鲜浆液。

6 结语

(1)从裂缝渗漏水情况分析,经过裂缝化学灌浆后裂缝没有渗漏水,有效地解决了涵洞裂缝存在的安全隐患。

(2)本工程选用的灌浆材料抗压强度高、潮湿面粘结强度大、可以在有水条件下固结、渗透性强,能满足本工程的灌浆目的要求。

(3)灌浆压力、时间和浆量是实现浆液扩散、渗透和充填饱满裂缝的保证需要。灌浆压力从开始0.01MPa到终灌时的0.5~0.6MPa,浆液从进浆快至进浆慢及不进浆,灌浆时间和灌浆量都超过了预期的量。

摘要:介绍了化学灌浆在隧洞灌浆中的应用, 分析了工程中遇到的难点, 并提出了解决方法, 对相关工程有借鉴意义。

关键词:化学灌浆,隧洞,加固

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