环氧树脂注浆技术研究

（中交第二公路工程局有限公司，陕西西安 710065）

1 化学灌浆的技术进步

化学灌浆将固化的化学材料配制成浆液，采用高压灌浆泵等压送设备将其注入裂缝、孔隙内，使其扩散、填充缝隙及空洞，由液态转变为固态，以增加结构物的强度、降低地层渗透性、固化地层，改善混凝土建筑物的物理力学性质。化学灌浆技术是一种特殊的地基处理和结构物混凝土修补技术，即化学材料与工程施工相结合，利用化学浆液解决地基和结构物混凝土不密实问题、防渗堵漏、补强加固，保证工程质量及结构安全。

2 病害情况概述

环氧树脂是防水堵漏、裂缝修补施工的主要材料，作为胶黏剂，对各种金属、非金属均具有良好的黏结性能，胶层本身的抗拉、抗压性能均优，是修补各类建筑结构裂缝的优良材料[1-2]。本文针对二衬裂缝0.2 mm以下的现场实际情况，采用改性的HK-G系列环氧树脂配合固化剂进行灌注。

3 裂缝处理的原理及工艺

根据工程的具体情况采用高压灌浆作用机理，在裂缝的两侧斜向下45°倾角，呈梅花状交错布置，进行钻孔，孔眼需穿过裂缝，在孔眼内埋设灌浆嘴，将配制的环氧树脂注入混凝土裂缝中，利用高压灌浆机使其在混凝土裂缝中快速扩散的同时凝固，固化后的浆液填充密实混凝土裂缝的缝隙，达到补强、加固的目的。

4 裂缝的处理工序及技术措施

4.1 环氧树脂浆液的配制

环氧树脂采用改性的HK-G系列环氧灌浆材料，此材料黏度小、易操作、黏结力强，可以深入裂缝内部，对微小裂缝进行彻底填充，补强、加固混凝土结构。

（1）黏度小，易操作，可灌注0.2 mm左右的细微裂缝；（2）黏结力强，黏结强度大于混凝土本身的强度；（3）补强效果良好，固化后浆液具有较高的抗压和抗拉强度；（4）性能稳定，凝固后不会收缩，避免了二次注浆；（5）抗腐蚀性强，固化后浆液具有较强的耐酸性、耐碱性、耐久性；（6）施工方便，施工流程简单，将环氧树脂和固化剂按比例，调配均匀后即可进行注浆。

本工程所用浆液采用环氧树脂，固化剂以5∶1的比例进行配制，固化时间为2～3 h左右。

4.2 裂缝表面的清理

采用毛刷或砂纸等工具清洁混凝土表面的尘土，清除混凝土裂缝周围易脱落的浮皮、空鼓的抹灰等杂物，使用抹布沿裂缝方向，将两侧20 cm范围内擦洗干净，采用快干型封缝胶将表面裂缝修复封闭。

（1）搭设施工平台。

搭设时需采用80钢管，共搭设2个长5 m的平台，其宽和高需要根据实际施工情况确定，平台上行需铺满平整、牢固的木板。

（2）凿除和清洗衬砌混凝土表面。

平台搭设好后应及时对原隧道的混凝土表面进行清理，彻底清除灰尘、污垢、浮浆、油迹等，确保表面的整洁。需要将原有的防火涂料、瓷砖等清除干净；如果混凝土构件存在瑕疵，如有腐蚀、蜂窝、麻面、风化、疏松、剥落、起砂等情况，应将缺陷有效去除直到露出新骨料。人工清理一般在工程量较小的情况下使用，当工程量较大、对均匀性要求较高时，可采用高压水射流的方式处理。

4.3 钻孔

如果裂缝深度较大，应选取钻孔施工方法，如裂缝覆盖范围大、走向杂乱，可设置斜钻注浆孔，并通过注浆孔构成若干通道，以便排水排气。一般以穿过裂缝20～30 cm为孔深，并选取阻塞器连接灌浆管灌浆。使用大功率冲击电锤等钻孔工具沿裂缝两侧交叉进行钻孔，孔距在25～30 cm，钻头直径为14 mm，钻孔角度宜≤45°。钻孔深度为30 cm，钻孔必须穿过裂缝，但不得将二衬混凝土打穿，防止破坏防水板[3]。

4.4 清孔及裂缝表面处理

孔眼内容易残留施工杂物，应利用高压水将其清理干净，遇凸出部位时应将其凿平，以保证构件表面具有足够的平整性，在此基础上涂抹丙酮，并全面清理附着在裂缝周边的油污，以免出现封堵裂缝或影响裂缝修补质量的情况。

裂缝病害的清孔需要根据缝宽采取相适应的方法，裂缝宽度在0.3 mm以内时，可采用钢丝刷处理的方法，先清理裂缝表面的污染物，再使用毛刷均匀涂抹适量的有机溶液（酒精、甲苯等较为适宜），顺裂缝两侧清洗干净；若裂缝宽度超过0.3 mm，常规处理方法缺乏适用性，应开凿“V”形槽，清理杂物后封缝。

4.5 灌浆嘴的埋设及裂缝表面的封闭处理

钻孔后，向内部置入灌浆嘴，使用专用内六角扳手紧固，使针头后方膨胀螺栓可以适度胀开。

A10高压止水针头如图1所示。

图1 A10高压止水针头

在“V”形槽成型且满足洁净度的要求后，应埋设注浆嘴，在埋设前需要利用丙酮进行清理工作，在底盘处均匀涂抹2 mm厚的专用胶泥，再通过粘贴的方法将灌浆嘴固定在裂缝上。综合考虑裂缝的长度和宽度，根据此方面的情况合理控制灌浆嘴的埋设间距，保证注浆作业可高效开展。

在压力作用下将浆液注入混凝土缝隙内，再使用裂缝修补胶均匀涂抹裂缝表面，构成完整、严密的封闭带，避免在后续的注浆施工期间出现浆液渗漏的情况。

4.6 注浆

清理裂缝两侧150 mm范围内的杂物，包含油污、灰尘等，使其维持洁净、干燥的状态。利用钻孔的方法埋设注浆嘴，裂缝宽度在1 mm以内时，埋设间距500～800 mm；裂缝宽度超1 mm时，埋设间距减小为350～500 mm。为保证裂缝的处理效果，要求在同一条裂缝上设置多个注浆嘴、排气嘴，注浆嘴间的裂缝可使用环氧树脂胶泥封堵。裂缝封闭工作落实到位后组织压气试验，用于判断密闭情况。按自下向上的顺序注浆，观察下一排气嘴的情况，出浆应及时关闭转芯阀，将排气嘴出浆处作为下一注浆嘴使用，按照此方式循环施工。完成封闭带的固化处理后，应组织压气试验，可检查封闭带的质量，若存在漏气的情况，需要加强封闭。注浆采用空气泵压注的施工方法，管材为聚氯乙烯高压透明管，可实现对压浆罐和注浆嘴的稳定连接，以免出现漏气现象。

注浆施工期间须密切关注压力，并采取控制措施，若遇到大宽度的裂缝，压力以0.2 MPa为宜，出现注浆受阻的情况时可增加至0.4 MPa，根据实际情况进行合理调整。从一端压浆，期间密切测定另一端浆液的浓度，若其能够与压入浆液的浓度保持一致，即可结束压浆作业、封闭注浆嘴。遇贯通裂缝时，先组织单面注浆作业，此过程中若另一面无异常现象，可在该面一次压浆到位。

4.7 质量检查

经过注浆施工后，若存在裂缝内的浆液未发生流动（处于静止的状态），需要拆除灌浆嘴，在该装置所处的位置用灌浆液封闭，再涂抹聚合物水泥，达到密封的效果，此后进行全面的质量检查，确保各项指标均可满足要求。

4.8 裂缝修补结果分析

通过压水试验的方式判断桥梁裂缝的修补效果，以便对总体施工情况进行评价，若存在质量问题应及时采取处理措施。实际结果表明，孔压水透水率得到有效的控制，其施工质量可满足要求，采取的方法具有可行性。

5 施工期间的注意事项

（1）施工前需要全面落实各项准备工作，如对混凝土表面采取凿毛处理措施，保证其维持平整与洁净的状态，清理凿毛过程中产生的杂物，确保其足够洁净。施工期间应合理使用环氧树脂液，控制用量、优化施工方法，有效浸透原混凝土表面，充分发挥该材料的黏结性能优势。涂抹作业可采取人工操作的方法，厚度在1 mm内，若条件允许可以采取喷射法或在基液中掺入3%～5%的丙酮，可改善浆液的性能，再及时刷涂表面，以免出现杂物落入其中的情况。基液涂抹后全面清理基液内的气泡，再进一步涂抹环氧砂浆，厚度为0.5 cm。考虑到环氧砂浆易脱落的情况，在涂抹时需用力压紧涂抹。

（2）环氧砂浆对温度较为敏感，温度控制是养护环节的关键工作内容，若遇气温较高的环境应搭设遮阳棚，以免出现阳光直射的情况。正常情况下养护时间以2 d为宜，遇现场气温过低的情况时，必须采取保温保暖措施，并将养护时间延长至7 d以上，养护过程中应保证温度的稳定性，达到减小温差的目的。

6 高压环氧树脂灌浆的优点

采用埋设灌浆嘴（A10高压止水针头），利用高压灌浆机注射环氧树脂的施工工艺，与传统的在二衬混凝土表面手动开槽，埋设注浆管进行注浆的施工工艺相比，此施工工艺避免了大面积破坏混凝土表面及结构，保护了二衬混凝土，使环氧树脂浆液完全进入裂缝内部，填充密实裂缝。此环氧树脂无须其他化学试剂稀释，凝固后不会收缩，施工流程简单，方便操作。经回弹仪检测，注浆未对二衬混凝土强度产生影响，强度满足设计图纸要求，取得了良好的施工效果。

7 结语

通过环氧树脂处置二衬裂缝的施工实践，采取此施工工艺，处理了隧道二衬混凝土的细微裂缝，经过长时间的监控观测，裂缝未发生任何变化，为同类隧道工程结构的二衬裂缝治理积累了经验。