化学灌浆在尾水隧洞混凝土裂缝处理中的应用

王维 姜晓文

中国水利水电第六工程局有限公司 辽宁丹东 118000

1 工程概况

溧阳抽水蓄能电站尾水隧洞共两条，净断面尺寸为10m圆形。1#尾水主洞总长度为1124.956m，2#主洞长度1211.203m。混凝土衬砌为钢筋混凝土衬砌结构，Ⅲ、Ⅳ类围岩衬砌厚度为85cm，Ⅴ类围岩衬砌厚度为100cm[1]。

两条尾水主洞内出现的裂缝较多，技术人员对现场出现的裂缝进行统计，其中1#尾水主洞223条，2#尾水主洞242条。

2 裂缝的成因及分类

2.1 裂缝的成因

1#、2#尾水主洞下游侧靠近下库进出口部位裂缝非常密集，主要是下库边坡位移影响，造成剪切破坏，大多是倾斜裂缝，有渗水，缝内有白色钙物质析出，上游侧裂缝一般出现在衬砌仓号的中间部位，主要是仓号分缝过长或温度裂缝。

2.2 裂缝分类

（1）Ⅰ类裂缝（浅表层裂缝）：表面缝宽δ≤0.2mm；

（2）Ⅱ类裂缝：表面缝宽0.2＜δ≤0.35mm，且不渗水、不渗浆或潮湿；

（3）Ⅲ类裂缝：表面缝宽δ＞0.35mm，且不渗水、不渗浆或潮湿；

（4）Ⅳ类裂缝：表面有明显渗水、渗浆，缝宽δ＞0.2mm。

尾水主洞混凝土裂缝经检查统计分析均为IV类裂缝。

3 裂缝化学灌浆施工

3.1 浆材的选择

化学灌浆采用长沙普照生化科技有限公司生产的“环氧树脂”化学灌浆材料。经过试验检测，其性能指标均达到设计要求。

3.1.1化学灌浆材料特点和性能

普照MS-1086E水下环氧灌浆材料是可以在完全水下条件使用的环氧树脂灌浆材料，该浆材渗透性好、固化物强度高，对岩石和混凝土粘接牢固、固化后抗渗性能好、水下灌浆，无白化现象与无水环境比较浆体材料强度保持率95%以上，在复杂的带水、潮湿、干燥、或有压流动水等复杂混合环境条件下使用时可靠性极高，是性能优异的岩基、软弱泥沙层、以及混凝土裂纹、补强、加固、防渗、修补灌浆新材料。本材料具有以下特点：

①在水下、潮湿、干燥（含流动有压水）和常温（0℃以上）条件下使用。

②性能好，浆液具有很强的的渗透能力，可渗入0.005mm裂纹中。

③对裂纹干燥度无要求，无需丙酮赶水，能带水施工。

④浆材固结体力学性能优异，具有补强加固作用，涂刷后能自行渗入被处理的混凝土构件表面内形成固结层力学强度比原混凝土的强度提高30%以上。

⑤耐腐蚀性优异。

3.1.2环氧界面粘结剂

MS-1087C2完全水下环氧界面粘结剂（环氧胶泥基液）是以改性环氧树脂为主剂，能同时在水下环境针对混凝土结构裂纹等缺陷进行修补，具有较高的水下粘接强度和抗冲磨、抗冲击性能，是在潮湿以及带水施工条件下性能优异稳定可靠的一种环氧补强、加固、粘结、防腐的新材料。

3.2 化学灌浆施工工艺

3.2.1灌浆施工流程

裂缝表面清理→凿槽→洗槽→钻灌浆孔→洗孔（再用风吹缝）→嵌缝（槽底刷胶泥基液，环氧胶泥填槽，表面涂刷一层环氧涂料）→灌浆→凿除灌浆嘴（72h以后）→表面处理（打磨，增厚环氧涂料，刷2遍）→质量检查（取芯、压水）。

3.2.2具体施工工艺

（1）表面清理。采用电动钢丝刷对缝表面进行打磨，打磨宽度15～20cm，去除缝面的钙质、析出物及其它杂物，并用高压水对裂缝表面进行冲洗干净。

（2）凿槽、洗槽。采用切割机在裂缝两侧进行切割进行开槽，再采用冲击电钻凿骑缝槽，槽深3-5cm，宽度为5-6cm，形状为“U”型，槽沟形成后，并用水或风对槽沟进行冲洗干净。

（3）钻孔。采用电钻沿裂缝两侧孔距30～50cm钻孔，钻孔孔径为Φ14mm，钻孔角度控制在50～60°，孔位距离裂缝8～12cm，浅孔与深孔交替施钻，穿过缝面3cm，保证孔缝相通。

（4）冲孔（通水检查）。用钢丝刷人工对凿槽面与高压水清洗，钻孔内的粉尘清洗干净，然后进行通水检查（钻孔与裂缝是否通水），如果钻孔与裂缝不通水，要查明原因直至通水，否则重新钻孔[2]。

（5）嵌缝。 首先对槽底面涂刷环氧基液，再用环氧胶泥填缝（与混凝土面一平），然后涂刷一层基液料，如槽内有流水，则要用快干水泥封缝堵水，把槽内的水引入钻孔流出（引流）。

（6）埋设灌浆嘴。人工进行灌浆嘴埋设，要保证灌浆嘴安装牢固，保证灌浆时不漏浆，同时保证灌浆嘴外露2～3cm。

（7）灌浆。

①浆液配置：化学浆材分A、B组份；A组份（主液：环氧树脂）：B组份（辅液：固化剂）=4：1（重量比），通过厂家室内试验最佳配比提供施工方采用。

②灌浆：采用“SL-812高压电动灌浆泵”进行灌浆，灌浆从低端向高端推进，在设计灌浆压力下（0.30～0.50MPa），当待邻孔出浆后，关闭并结扎出浆管，继续压浆；或在邻孔出浆后，关闭原灌浆管，移至其他邻孔继续灌浆，一直到整条裂缝都灌满浆液并稳定5～10min结束标准。严禁缝面冒浆（冒浆点处理好再续灌），记录好各孔的灌浆量。

（8）表面处理。灌浆结束3天之后，凿除注浆嘴，用“环氧胶泥”填补凹洞，抹平。再在缝面涂刷2道增厚环氧胶泥，涂刷宽度为15-20cm，厚度为1mm。

（9）灌浆质量检查。化学灌浆灌后28天进行质量检查，质量检查主要采用取芯及压水检查，按裂缝总条数的10%进行抽检，进行抽检的每条裂缝布置1-2个检查孔。

①化学灌浆后取芯检查采用孔径100mm，孔深大于10cm，选取芯样进行力学试验，缝面的劈拉试验抗拉强度应达到≥1.3MPa的设计要求。

②压水试验采用单点法，在0.5MPa检查压力下平均透水率应小于0.3Lu为合格。

4 裂缝处理效果

通过化学灌浆后，原裂缝渗水现象消失，混凝土表面无裂缝，表面先前存在的裂缝已经处理满足要求。

尾水主洞混凝土裂缝经过化学灌浆后，按照10%比例进行钻芯取样及压水检查。尾水主洞共检查裂缝条数64条，合计检查138孔，最大透水率0.17Lu，平均透水率0.09Lu，合格率100%。芯样进行劈裂试验检测，尾水主洞共检查裂缝条数48条，取芯数量48个，抗劈拉强度最小值1.33，平均值1.52，合格率100%[3]。

5 结论

溧阳电站尾水隧洞混凝土裂缝化学灌浆处理成果表明在混凝土裂缝中采用化学灌浆进行修补处理具有良好的效果。“MS－1086E完全水下环氧裂纹修补化灌胶”和“MS－1087C水下环氧界面粘接剂”（环氧胶泥基液）适合用于干、湿、渗水环境下施工。所采用化学灌浆施工工艺用于混凝土裂缝修补合理可靠，有效的提高了混凝土的整体性、稳定性和耐久性，在类似工程中有广泛的运用价值。