渗漏处理中开槽法预防二次开裂技术研究

宫治军

（辽宁省水利事务服务中心，辽宁沈阳110003）

1 工程概述

辽宁省某输供水工程输水隧洞采用马蹄形断面，开挖直径8.5 m，成洞直径7.6 m。采用复合式衬砌结构，围岩、初期支护与二次衬砌联合受力。由于结构特点，当基岩裂隙水比较发育时，即使对围岩进行阻水灌浆，也不能完全封堵地下水渗漏通道。在衬砌混凝土浇筑初期，外水压力的上升造成混凝土开裂，形成渗漏裂缝。因此，为保证衬砌结构安全及正常使用，需对渗漏裂缝进行处理。

工程中处理渗漏裂缝一般采用开槽法，利用普通修补砂浆进行修补[1]。修补通常使用的普通砂浆多数具备较好的力学性能，但不能做到防止施工缝的开裂。普通修补砂浆由于固化后自身收缩，会引起开槽界面与填料表面间形成缝隙，从而在灌浆过程中引起跑浆等现象，降低修补效果[2]。同时，在仰面施工工况下，普通修补砂浆由于早期粘结强度低，会出现与开槽面粘接情况不良、填料脱开下垂等现象。为此，课题组对开槽形式和修补材料进行了试验研究，总结出了开槽法预防二次开裂技术，较好地避免了混凝土二次开裂难题。

2 技术要点

为了预防开槽法中修补砂浆二次开裂，采取了两种措施相结合的方式：措施一采用燕尾型沟槽，措施二采用自行研制的补偿收缩型高性能特种砂浆填充沟槽。

2.1 燕尾型沟槽新型式

采用开槽法时需在修补位置开具特定型式的沟槽，常见的沟槽型式有U 型、V 型、燕尾型。沟槽开凿具有一定难度，预期效果较难达到，尤其是燕尾型沟槽成槽难度更大，很多情况下，U 型、V型沟槽使用较为普遍。

但通过工程实际应用可知，开设燕尾型沟槽，可以很好地封闭填充料，同时好的封闭效果可以提高灌浆质量，封堵渗漏通道，甚至可以到达基岩。采用燕尾型沟槽的开槽法封闭裂缝表面，可以很大程度提高压力灌浆质量，防渗修补效果显著。因此有必要研究一种开凿简单、施工容易、效果良好的燕尾型沟槽型式。

通过开展燕尾槽开槽形式现场试验，分别从开凿难易度、砂浆施工难易度、封堵效果三方面进行了对比分析（详见表1），确定形式1 和形式5 比较适合用于长距离引输水隧洞工程。

由表1可知，影响开槽法施工的关键要点包括：开槽开度太小，不利于内部修槽，而开度在40 mm较为适宜；各种形式开凿的尺寸对砂浆施工难度影响不大；开凿深度直接影响回填砂浆的厚度，厚度增加会提高封堵效果，砂浆层太薄不利于止浆，封堵砂浆适宜厚度应大于30 mm。

表1 开槽形式对比分析

2.2 补偿收缩型高性能特种砂浆研发

研发的补偿收缩型高性能特种砂浆具备补偿收缩效果和减少微裂纹的特性，同时具备良好的力学性能和施工工作性能。通过掺入了一定比例的保水剂、增稠剂等材料使之产生较好的施工性能，能够满足垂直面和仰拱部位施工要求，不产生施工裂缝，不出现其他砂浆在施工中下垂、流挂、脱开等问题。

特种砂浆是由超细微粉膨胀剂、聚合物胶粉、特种骨料和高性能减水剂与水泥通过特殊工艺配制。该砂浆具备较好的微膨胀性、保水性、防水性和易粘接等特点。根据各组成成分的不同，砂浆可制成多种配比。

为检验特种砂浆性能指标，进行了一系列的室内试验。根据实验室试验检测，取得该材料各项技术指标检测结果见表2。

表2 II 型特种砂浆技术指标

由表2 可知，该砂浆不但具备比普通砂浆更优秀的粘结、抗压、抗拉、抗冲磨等力学性能，同时具备较好自膨胀性能，与混凝土线膨胀系数相符，温度适应性优良。另外，通过工程实践表明，该砂浆无毒，满足环保法律法规；施工方便，易于操作；较难与被粘结的混凝土分开，长期工作性能优秀。

3 工程应用

2010 年，普查辽宁省某输水工程隧洞渗漏问题时发现，在洞内5 处伸缩缝存在较为严重的渗漏问题，在不良工况下，引起止水破坏和渗漏；同时洞身侧壁出现多条裂缝，也存在渗漏问题，这些问题严重影响了输水工程的监控运行。工程管理单位根据现场实际情况，采用了燕尾型沟槽加补偿收缩性高性能特种砂浆的开槽封闭灌浆法对渗漏裂缝进行处理。

采用化学灌浆方式处理裂缝，首先使用柔性止水材料封口，采用燕尾槽和特种砂浆对裂缝开口进行处理，最后将砂浆表面打磨平整；采用换填方式处理伸缩缝，在清理干净已损坏的填充料后，重新灌填新的柔性填充料；采用细部处理方式处理裂缝与其他混凝土病害结合处，在对其他混凝土病害进行处理后再对裂缝表面进行处理，在该部位的情况满足施工条件时，进行下一步裂缝处理。通过化学灌浆处理后的裂缝，采用手刮聚脲材料在其裂缝修补表面处进行防护，防护层位于封闭后的燕尾槽外侧。

经运行实践，隧洞衬砌混凝土运行2 年后无渗水、漏水情况发生，渗漏裂缝处理结果良好。

4 总结

辽宁省某输供水工程输水隧洞渗漏裂缝处理过程中首先采用燕尾型沟槽，然后采用补偿收缩型高性能特种砂浆填充沟槽，补偿收缩型高性能特种砂浆是通过添加一定比例的膨胀剂等特殊材料，以膨胀量弥补砂浆收缩量，可以达到混凝土隧洞仓面结构缝止水封堵、抗冲磨的效果。该材料通过优化配合比设计、现场配制及改良施工工艺，在渗水裂缝缺陷充填修补中得到了实际应用。经过2 年的运行，采用该技术处理后的裂缝表面没有再出现渗漏现象。

渗漏处理中，开槽法预防二次开裂技术成功地避免了普通砂浆与混凝土基面不易粘接、粘接效果不良、下垂、脱开等问题，保证渗水裂缝得到有效治理，为其他类似渗漏处理工程提供了较好的借鉴和指导作用。