化学灌浆在坝基灌浆廊道裂缝处理中的应用

高忠林，张刷来

(四川华电杂谷脑水电开发有限责任公司，四川成都 610091)

1 工程概况

狮子坪水电站拦河大坝为土质心墙堆石坝，坝基覆盖层采用混凝土防渗墙全封闭防渗。大坝坝顶高程2 544.00 m。大坝上游坝坡为1∶2，下游坝坡为1 ∶1.8。心墙底高程2 408.00 m，顶高程2 542.00 m，大坝坝高136 m。心墙与左、右岸坝肩全部为基岩连接，坝基覆盖层采用混凝土防渗墙全封闭防渗。防渗墙位于心墙中部坝轴线下部，防渗墙厚1.3 m，底嵌入基岩1～2 m，墙顶与心墙底部齐平，墙顶设观测、检修、灌浆廊道并与两岸帷幕灌浆平洞相连。廊道上、下游两侧底部各设20 m长的复合土工膜，并在廊道外侧周边铺设高塑性粘土区，粘土区宽11 m，高12.5 m。

狮子坪水电站受汶川“5.12”大地震影响，灌浆廊道底板出现贯穿性裂缝，裂缝位于距上游边墙10多cm到1 m的部位，从左岸至右岸沿坝轴线方向连续分布，总体长度超过80 m。灌浆廊道靠河床右侧裂缝宽约3～6 mm，左侧裂缝宽约2～4 mm，中间裂缝宽约6～11 mm，局部有渗水，裂缝为陡倾角(约80°以上)，倾向上游，最大深度超过2 m。

2 灌浆廊道裂缝的化学灌浆处理

常见混凝土裂缝处理的基本方法有:表面处理法、填充法、灌浆法及结构补强法。工程中具体的做法有开槽法修补、粘钢补强、粘纤维补强、水泥灌浆、化学灌浆、裂缝表面封闭等［1］。根据狮子坪水电站灌浆廊道裂缝的实际情况，考虑到堆石坝对结构完整性和工期的要求，经分析决定对灌浆廊道所有裂缝采用化学灌浆的加固处理方案。

2.1 灌浆材料

本工程选用环氧树脂类浆液和水溶性聚氨酯类浆液作为补强灌浆材料。据有关资料介绍，环氧树脂浆液具有常温固化、固化后抗压和抗拉强度高、粘结能力强以及能抵抗酸、碱侵蚀的特点，是一种较好的补强灌浆材料，在国内外得到了广泛的应用。水溶性聚氨酯化学灌浆材料可以制成不同性能、满足不同要求的浆材，是目前使用广泛，性能很好的一种灌浆材料。

2.2 裂缝化学灌浆施工工艺

狮子坪水电站廊道化学灌浆的施工工艺:裂缝表面清洗→灌浆孔的布置→钻孔及孔内清洗→裂缝部位凿槽→预埋灌浆管→通水洗缝、封槽→灌浆→封闭待凝、拆除灌浆管、砂浆补平。

(1)裂缝表面清洗。用高压水流对裂缝表面进行清洗，清洗程度要以能精确找出裂缝的位置，准确确定裂缝宽度为准，以便施工人员根据裂缝的实际情况进行布孔。

(2)合理布置灌浆孔。裂缝处理所需的钻孔分3类，分别是探缝孔、灌浆孔、骑缝孔。探缝孔:裂缝长度≤20 m时布置1个探缝孔;裂缝长度≥20 m时每10 m布置一个探缝孔，要求探缝孔深度能准确探明裂缝深度为准。灌浆孔:根据探缝孔探明的裂缝深度，为保证裂隙能被浆液全部填满，设置灌浆孔的孔距2 m，孔深2 m。骑缝孔:为保证灌浆后的裂隙不存在空腔，且有屏浆作用，设置骑缝孔孔距0.5 m，孔深0.2 m。

(3)钻孔及孔内清洗。钻孔采用取芯钻按布置孔深要求进行钻孔，并且尽量控制每条缝上的灌浆孔一次钻成，防止钻出的粉末将缝隙堵塞。每条缝上的孔钻完后进行压力水冲洗，确保孔缝都能连通。

(4)裂缝部位的凿槽。首先用混凝土切割机沿裂缝两侧切割两条相距100 mm，深40 mm的引导缝;再用人工开凿70～80 mm深的“U”型槽，槽底沿裂缝中心线宽15～20 mm，开口深度达70～80 mm。凿槽长度为裂缝长度加上裂缝两头各多凿的500 mm。

(5)预埋灌浆管。根据孔深预埋直径为5 mm的灌浆管，要求浆液能顺利通过灌浆管进入裂隙，并保证灌浆管不被浆液压力挤出孔口为准。

(6)通水洗缝、封槽。用高压专业泵清洗槽内的残渣，灰尘等，确保残渣、灰尘清洗干净后，用聚氨酯化学灌浆材料与砂浆对槽进行封堵。封槽的目的是为了防止浆液外流以达到灌浆压力，确保浆液在有压状态下裂缝能充分填满。

(7)灌浆。待封槽用的水溶性聚氨酯化学灌浆材料与砂浆达到固结强度后(72 h后)进行灌浆，灌浆遵循由“深到浅、由窄缝到宽缝，从一侧到另一侧”的原则进行灌浆。首先灌灌浆孔，然后灌骑缝孔。对一个孔进行灌浆时，其余孔口全部敞开，待相邻孔有回浆时封闭该灌浆孔并进行关联灌注。初始灌浆压力为0.3～0.5 MPa，最终灌浆压力不小于1.5 MPa。在灌注过程中逐级加压，以保证回浆管回浆为限。当进浆速度小于5 mL/min时，稳压10～15 min，扎管封闭。

(8)封闭待凝、拆除灌浆管、砂浆补平。当灌浆结束且浆液达到一定强度后切除灌浆管，并用聚氨酯化学灌浆材料与砂浆封孔，待凝72 h后用砂浆补平，最后人工磨平或用砂轮机抛光。

2.3 化学灌浆质量检查

(1)灌浆材料检查。检查出厂合格证、质量检验报告、计量措施和试验报告。

(2)灌浆过程资料检查。灌浆过程中是否出现中断、灌浆压力是否达到设计要求、是否按结束灌浆标准结束灌浆、是否出现大量漏浆、串浆现象，产生上述异常状况时采用的处理方法是否符合规范或设计要求。

(3)原裂缝表面检查。灌浆处理后的裂缝没有明显的渗水现象，局部出现面湿(不渗水)经处理后无渗水现象，裂缝表面是否平整、干净。

(4)压力水试验。灌浆结束7 d后进行压水试验。先确定钻孔位置、角度、深度及灌浆孔，以0.3 MPa压力进行压水试验时以裂缝不吸水且透水率小于0.01 Lu为检查标准，检查孔为全孔的3%。

(5)钻取芯样检查。钻孔取样部位在现场确定，取样数量为3～5个芯样，岩芯在骑缝孔钻取并避开内部钢筋，芯样直径不小于50 mm;对于取样造成的孔洞立即采用强度等级较原混凝土提高一倍的混凝土填实。

2.4 质量检查结果

通过对以上项目进行检查分析，狮子坪水电站化学灌浆材料的各项指标符合设计标准，计量措施符合设计标准;灌浆过程中出现过中断，但中断时间较短，恢复灌浆后，吸浆量正常;灌浆压力，灌浆结束标准严格按设计要求执行;灌浆裂缝平整干净，没有出现明显的渗水现象。压水试验结果表明，裂缝透水率小于0.01 Lu;芯样结构完整，环氧浆液结石在裂隙中填充胶结良好，芯样平均抗压强度满足设计要求。

3 结语

我国进行化学灌浆研究和应用始于20世纪50年代末，至今已近半个世纪。半个世纪以来，我国在水利水电工程中采用化学灌浆技术，解决了一些工程技术难题。但长期以来，我国还没有一部有关化学灌浆的全国性行业标准。本工程采用的灌浆材料、施工过程、灌浆后的效果及灌浆质量检查内容，为今后类似工程提供了一定的参考。

［1］河北省黄壁庄水库除险加固工程建设局.黄壁庄水库除险加固工程技术论文集［C］.北京:中国水利水电出版社，2004:284～287.