化学灌浆在混凝土裂缝渗漏处理中的应用

(中国人民武装警察部队 水电第一支队，河北 唐山 063000)

图1 心墙区廊道混凝土立面布置(单位：m)

1 工程概况

苗尾水电站大坝心墙垫层混凝土顺水流方向最大宽度 92.66 m，沿坝轴线对称布置，廊道底板上表面最低高程1 280.0 m，垫层混凝土最高高程1 412.80 m。左岸顺坡垫层混凝土长273.20 m，心墙区水平段长151.17 m，右岸顺坡垫层混凝土长183.40 m。设置6条结构纵缝，划分为7个条块，混凝土垫层厚度1.50 m。沿心墙左岸1 365.00 m高程以下、右岸1 368.00 m高程以下设置灌浆廊道，廊道尺寸为3.5 m×3.5 m。

在完成混凝土浇筑及灌浆后，发现大坝廊道内混凝土表面有渗水裂缝，共62条，总长度300.6 m；其中左岸11条，右岸28条，水平段23条，裂缝最大宽度2 mm，最长15.23 m；从裂缝分布情况来看，主要集中在水平段基一区、左一区1 340 m高程以下及右一区1 328 m高程以下，具体详见心墙区廊道混凝土立面布置和表面裂缝展开性状(见图1～2)。裂缝产生原因主要为基础约束及混凝土内外温差等，根据规范及技术要求需对以上裂缝进行针对性处理。

图2 表面裂缝展开性状(单位：m)

裂缝处理主要以补强加固、防渗为目的，通过向裂缝内灌注环氧灌浆材料，从而提高混凝土整体性。原则上，对于表面缝宽不小于0.2 mm、缝长不小于100 cm、缝深大于30 cm的贯通性裂缝，采用化学灌浆处理。

2 灌浆试验及材料选择

根据设计技术要求，在施工前需进行生产性平行试验，选取在基一区检查发现的一条贯穿性裂缝和一条表面裂缝进行。通过现场试验，比较不同的化学灌浆材料性能、灌浆工艺及灌浆效果，选出适合裂缝处理的灌浆材料、灌浆施工工艺及参数[1]。

化学灌浆材料采用亲水性环氧系列材料，灌浆浆液与缝面粘结强度应达到设计要求，芯样劈拉试验平均抗拉强度不应小于1.5 MPa[2]。

(1)该工程采用GFAO-730系列高性能改性环氧灌浆材料，该材料在有水基面与潮湿混凝土粘接强度好，具有良好的亲水性、高渗透性、凝固时间可调、固结体无毒等特点，适用于混凝土结构中各类裂缝的防渗、加固、补强处理，能有效恢复结构整体性和密实性(强度)。环氧灌浆材料性能详见表1。

表1 GFAO-730高性能改性环氧灌浆材料性能指标

表2 GFAO-JN高性能环氧胶泥指标

(2)该工程采用GFAO-JN高性能环氧胶泥作为表面修补材料，该材料化学性能稳定，且与混凝土匹配性好，具有良好的力学性能和耐候性，能有效阻止氯化物渗透，提高混凝土的抗碳化性能。环氧胶泥材料性能详见表2。

3 裂缝处理工艺及方法

裂缝处理工艺流程：裂缝检查→缝面打磨清理、开槽→布孔、钻孔及洗孔→安装注浆嘴、封缝→压风检查→化学灌浆→割除灌浆嘴及基面清理→质量检查及验收。具体方法如下。

(1)裂缝。根据现场实际情况，对裂缝产状、缝长、缝宽以及缝深进行描述, 采用测缝仪测出裂缝宽度、测绳测量裂缝长度等数据，在性状描述图上标注[3]。

(2)缝面打磨清理、开槽。采用手持打磨机沿裂缝进行打磨，打磨宽度为裂缝两侧各10 cm，打磨厚度为2 mm至新鲜混凝土面，长度方向超出裂缝端部20 cm；沿裂缝开骑缝槽，槽宽5 cm(含结构缝宽度)，槽深2～3 cm。

(3)布孔。采用骑缝方式或斜孔形式，斜孔为两边交替布置。以骑缝钻孔为注浆孔，缝深检查孔为排水和排气孔。钻骑缝灌浆孔孔深为30～50 mm，孔距25～30 cm，裂缝交叉点和端点不受孔距限制布孔；缝深检查采用斜孔布置，孔距80～100 cm，斜孔钻孔布置详见图3。

图3 斜孔钻孔布置示意

(4)钻孔。骑缝孔钻孔角度垂直于混凝土面，钻孔深度15～20 cm，孔径φ30 mm；缝深检查斜孔孔向与裂缝缝面夹角约为30°左右，钻孔深度穿透缝面约20 cm，孔径直径为14 mm，骑缝孔布置详见图4。

图4 骑缝孔布置示意

(5)冲洗。钻孔结束后，及时采用高压水进行冲孔洗孔，并标识孔号记录孔径、孔深、成孔角度等。

(6)灌浆嘴安装。采用专用注浆嘴放入灌浆孔内，用环氧胶泥封闭固定，各钻孔交替按每埋设2个灌浆嘴间隔1个排气管设置。

(7)封缝。待灌浆嘴安装完毕后对骑缝孔孔口及缝面处采用GFAO-JN环氧胶泥进行封缝，封缝时裂缝表面必须清洁干净。

(8)通风检查。待封缝材料达到一定强度后(一般8 h以后)，对埋设的灌浆管路进行压风检查，风检压力不能超过灌浆压力的80%，即 0.3 MPa。

(9)灌浆。从高程位置最低的孔开始进浆灌注，注意相邻孔口的返浆情况，当邻孔返浆后，排掉邻孔中的积水及浆水混合物以后接管进行并灌，据此由低至高逐孔并灌，屏浆与闭浆，直至所有孔灌浆结束。整个灌浆过程中控制好灌浆压力表，灌浆完成后，个别孔不出浆的情况，需单独连接灌浆泵进行灌注。

(10)灌后处理。待浆液凝固后切除注浆嘴及排气管，磨平灌浆嘴，使表面平整光滑，打磨干净后用洁净水进行冲洗。沿缝两侧15 cm表面处理干净之后，用喷枪烤干混凝土，均匀涂刷厚度不小于 0.5 mm的环氧胶泥，要求两侧涂刷整齐，不漏刷；再在胶泥表面铺玻璃纤维网格布(网孔4 mm×4 mm，每平方米大于80 g)，边铺边涂刷第二遍，玻璃纤维网格搭接宽度不小于10 cm，干后再涂刷第三及第四遍。

(11)质量检查及验收。灌浆施工结束后，需进行压水检测及取芯检测。取芯检测在灌浆结束28 d后进行，采用骑缝钻取芯样；压水检测在灌浆结束15 d后进行。检查孔的位置应选择具有代表性、裂缝串通性好、灌浆不正常以及灌浆质量可能有问题的部位，且必须穿透裂缝。

4 灌浆成果统计及灌后检查

结合资料，对取芯检测的灌注深度和灌注量进行综合评定，压水检测合格标准为：0.3 MPa压力下，稳压10～20 min后结束透水率(Lu)≤0.1。

从所取的岩芯看，灌后检查芯样浆液填充饱满、表观粘接度良好，化学灌浆达到了预期目的(见图5)。

图5 ZB-02-001缝灌后芯样

灌后压水检测最大透水率 0.045 6 Lu，最小透水率 0.013 2 Lu,平均透水率 0.023 6 Lu，均满足质量检查标准要求。

5 结 语

对苗尾水电站廊道混凝土前期施工中产生裂缝的原因进行了分析，对不同裂缝采取化学灌浆、表面封闭等措施进行了处理，通过钻孔取芯检查，芯样浆液填充饱满、表观粘接度良好，化学灌浆效果达到预期。目前苗尾水电站已正常蓄水，经监测表明，大坝廊道内渗水量变化不大，各缝隙无明显湿迹。