输水隧洞衬砌混凝土缝渗水处理试验方法

李玉光

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

某输水隧洞一期工程全长约42 km共分为四个标段，该主体工程为Ⅱ标段，主洞施工桩号5+200～9+600，全长4 400 m。主要为逆坡排水。断面设计一次支护为马蹄形断面、二次衬砌为平底圆断面，衬砌净断面直径5.30 m，采用钻爆法施工。模筑钢筋混凝土组成的二次衬砌，衬砌厚度有50 、60 、70 cm，衬砌混凝土表面距离止水带25 cm。 主洞围岩以V 类为主，IV、V类围岩总长度为2 595 m，其中5+900～7+300段为高承压水洞段，承压水水头为4.26 MPa。

混凝土衬砌后个别混凝土结构缝存在渗水现象，一环（一处）混凝土结构缝渗水点主要分布在结构缝与施工缝交界点、底拱混凝土圆弧段。具体桩号：主洞下游桩号5+850、5+859、5+868、5+877、5+780。

选取在Ⅱ标主洞下游桩号为5+780、桩号5+850志留系中统基夫克组（S2j1）硬岩混凝土结构缝渗水部位进行单液、钻孔灌浆渗水处理工艺试验。

2 试验概括

2.1 渗水处理试验材料及配比

渗水处理材料采用专业厂家生产的环氧树脂型弹性灌缝胶AB-40 双组份材料，具有高韧性、弹性好、抗拉、粘结强度高、堵水、抗渗好等特点，配比为A：B=1：1（质量比）。AB-40弹性灌缝胶是由A、B 双组分构成。A 组分是以环氧树脂为主的体系（主剂），B组分为固化体系（固化剂）。灌浆材料浆液性能符合（8）《聚合物水泥防水涂料》第6.2条、表1要求。

辅助堵水材料为封缝胶，具有操作简单、固化快、强度高、密闭性好的特点，由甲组分∶固化剂和乙组分∶快干型封缝胶两个组分组成，配比为甲组份3 铲刀配乙组分1 cm长，搅拌均匀即可使用；凝固时间为10-30 min。随温度上升乙组分用量可适当减少，渗水缝表面混凝土含水量大可增加乙组分用量。堵水成功后凿除封缝胶。

2.2 试验方法

混凝土结构缝渗水处理的单液、钻孔灌浆（灌浆堵水）法：是利用灌浆机所产生的压力，将浆材送至结构体的缝隙中，在压力的推挤下填充所有缝隙，浆材填实空隙达到缝隙粘结、加固结构、堵水、防渗的效果。

根据现场已浇筑衬砌混凝土，仅能选取Ⅱ标衬砌混凝土外表面距离止水带25 cm 的衬砌混凝土进行结构缝渗水处理工艺试验。

考虑到灌浆材料凝结时间长、衬砌混凝土钻直径14 mm孔简便、复灌施工便捷，可达到一处渗水部位多参数调整、反复试验的目的，决定在Ⅱ标主洞下游选择2处渗水位置开展混凝土结构缝渗水处理的单液、钻孔灌浆渗水处理工艺试验。

2.3 试验机械设备

所用主要朱江试验设备2 台JDL-999 型号高压注浆机最大输出压力为83 MPa，一台YLQ4420G 型号高压清洗机，多个射浆针头等辅助设备。

2.4 孔位布置及参数要求

钻孔布置在缝两侧，首先钻设结构缝有水位置上、下端40 cm处无水位置钻孔，待灌浆初凝后，自下而上钻孔、洗孔，一低一高、一偶一奇、一深一浅交替布置，单孔逐一进行；钻孔分为引水孔、灌浆孔，引水孔位于高、低处均可以，钻孔为斜孔并分深孔、浅孔，深、浅孔梅花型布置，孔底钻至结构缝即可，不能穿过结构缝，以免破坏结构缝内2 cm厚闭孔泡沫板。

孔深≤1 m 的钻孔孔径≥12 mm，Ⅱ标混凝土结构缝采用Φ14 mm钻孔（斜孔）孔径，并采用量测工具确保钻孔角度。

衬砌混凝土表面距止水带25 cm 衬砌混凝土结构缝钻孔参数：偶数孔在结构缝右侧0.45 m、左倾角为42°、孔距0.40 m、孔深0.67 m，孔底距衬砌外边缘0.20 m、钻孔距止水带0.05 m；奇数孔在结构缝左侧0.10 m、右倾角为25°、孔距0.40 m、孔深0.24 m，孔底距止水带0.03 m。

2.5 灌浆方法和分序

灌浆采用孔口封闭、纯压式的单液、钻孔灌浆法，使用灌浆机向灌浆孔内灌注灌浆树脂浆材。结构缝为立面竖向缝，整体灌浆顺序应自下而上、由深孔至浅孔、一偶一奇、一低一高交替、单孔逐一连续进行灌浆。灌注的第一个深孔、浅孔为结构缝有水部分上、下端40 cm无水范围内钻孔，深、浅孔灌注至不吸浆或40 cm无渗水范围的结构缝冒浆即可停止灌浆，且初凝（25°C初凝时间4 h、15°C初凝时间12 h）达到一定阻隔效果后，才能进行结构缝有水范围内钻孔灌浆，避免灌浆料沿结构缝缝隙灌注，将不渗漏水部位也灌入灌浆料，同时为避免不起压、无灌浆压力达不到预期灌浆深度。

2.6 灌浆压力及结束标准

结合现场灌浆试验、工程类比将灌浆参数确定如下：①灌浆压力：除上、下端第一个深孔、浅孔外的孔，开灌后逐级提升灌浆压力，并控制进浆压力在0.15～0.25 MPa，根据现场情况调整，压力尽量取大值。②灌浆结束标准：除上、下端第一个深孔、浅孔外的孔，自下而上或自一侧向另一侧，按照1、2、3、4、5、6，先偶数孔后奇数孔顺序，灌浆至各孔不吸浆、结构缝封缝胶渗出纯浆，且压力在0.25～0.30 MPa范围持续灌浆10 s，即可停止灌注。

3 灌浆质量检查

经检验、观察，钻设Φ14 mm检查孔发现孔内无水渗出，凿除封缝胶止浆层发现结构缝表面无渗水，渗水结构缝边缘衬砌混凝土在灌浆后逐渐变干燥，渗漏在衬砌混凝土表面AB-40灌浆料具有高韧性。因此灌入浆液能够对混凝土结构缝进行充分充填并止水，保证衬砌结构形成整体后有一定韧性，起到结构缝渗水灌浆处理的目的，修复治理达到预期治理效果。

4 特殊情况处理

①一般压力突然升高可能由于浆液凝固、管路堵塞或由于浆液逐渐充填缝，此时立即停止灌浆。②压力稳定上升，但仍在一定压力之内，此时是正常的。有时出现压力下降情况，这可能是由于孔隙被冲开，浆液大量进入缝深部所致，此时可持续灌浆。随着大量浆液进入缝隙，压力会逐渐上升并稳定。压力降低的另一个原因是由于封缝或管道接头或泵漏浆造成的，需及时停止灌浆，进行处理。③化学灌浆过程中发生冒浆时，应采取措施堵漏并根据具体情况采用低压、限流和调整配比灌注等措施进行处理。如效果不明显，应停止灌浆，待浆液初凝后重新堵漏复灌。④化学灌浆应连续进行，因故中断应适时恢复灌浆，必要时可进行补灌。⑤若灌浆达不到标准，或注入量突然减小或增大等，应分析原因，及时采取补救措施后补灌。

5 结论

①做好灌浆孔钻孔角度、位置、封缝胶涂抹、观察孔确定工作，是确保深层灌浆效果、提高灌浆工效的先决条件。②上、下端40 cm不渗水范围无需涂抹封缝胶亦能达到上、下端灌浆阻隔效果；上下端灌浆阻隔和封缝胶封闭是结构缝灌浆孔达到一定灌浆压力及深度的决定性因素，特别是高压富水洞段混凝土结构缝渗水灌浆处理。③在开灌后逐级提升灌浆压力，并控制进浆压力在0.15～0.25 MPa，根据现场情况调整，压力尽量取大值；灌浆结束标准：自下而上或自一侧向另一侧，按照1、2、3、4、5、6，先偶数孔后奇数孔顺序，灌浆至各孔不吸浆、结构缝封缝胶渗出纯浆，且压力在0.25～0.30 MPa范围持续灌浆10 s，即可停止灌注；结构缝有水部分上、下端40 cm无水范围，第一个深、浅孔灌注至不吸浆或40 cm无渗水范围的结构缝冒浆即可停止灌浆，且初凝（25°C初凝时间4 h、15°C初凝时间12 h）达到一定阻隔效果后，才能进行结构缝有水范围内钻孔灌浆，避免灌浆料沿结构缝缝隙灌注，将不渗漏水部位也灌入灌浆料，同时为避免不起压、无灌浆压力达不到预期灌浆深度情况发生。④通过浆材扩散性、现场渗水结构缝灌浆处理效果，AB-40 灌浆浆材及其配比适用于该工程混凝土结构缝渗水处理。