高压注浆法在综合管廊裂缝修补中的应用

薛振勇XUE Zhen-yong

（中铁十七局集团有限公司勘察设计院，太原 030006）

0 引言

在地下综合管廊施工过程中，受当地环境、施工情况以及混凝土材料等因素影响，混凝土裂缝是常见的现象，一旦出现裂缝，不仅会影响管廊结构的整体受力性能，使管廊结构的耐久性受到影响，还可能导致管廊发生渗漏水，给地下综合管廊的使用和运营带来重大影响，因此，综合管廊的裂缝处理应该引起足够的重视。

1 背景

包头市为干旱半干旱大陆性气候，有干燥少雨，昼夜温差大，冬季严寒，夏季干热，冬春俩季多风沙，蒸发强烈等特点，在这种环境下施工的混凝土结构物容易产生裂缝，包头市110 国道综合管廊混凝土结构在此环境下产生了不同程度的裂缝，裂缝的产生影响综合管廊的结构受力和防水性能。本项目通过对裂缝产生的原因进行分析，采用高压注环氧树脂法对综合管廊的裂缝进行修复处理，获得了良好的效果，可供类似项目参考。

2 裂缝形态及原因分析

2.1 裂缝的形态

包头市110 国道综合管廊分为综合舱、高压电力舱和热力舱，管廊主体混凝土分两次浇筑，第一次浇筑底板和紧邻底板的60cm 墙身，第二次浇筑剩余上部墙身和顶板。包头市110 国道综合管廊标准横断面见图1。

图1 包头市110 国道综合管廊标准横断面图

2.2 裂缝产生的原因

在包头市110 国道综合管廊施工的三个标段中，均出现裂缝，且其形态及分布规律基本一致，可判断为质量通病。经分析，可能的原因如下：一是包头当地气候干燥，昼夜温差大，拆除模板后由于混凝土表面急速失水收缩及温度应力引起开裂；二是两次浇筑时的混凝土坐落在第一次浇筑的基面上，等同于受岩基的约束，由于强约束力开裂；三是管廊每30m 设置一个伸缩缝，每节管廊结构较长，虽符合规范要求，但在包头当地的气候条件下，还是会因管廊结构的内部应力引起混凝土开裂。

3 裂缝修补工艺

混凝土裂缝的形成与发展的情况各有不同，其裂缝的修复方式也不一样，在本项目中，裂纹发生于综合管理的的墙壁内，综合管廊属于地下室构造，且管廊舱内在后期运营时会设置高压电缆和通信电缆，对防水要求很严格，如果裂缝修复不良会严重影响管理以后的结构安全性和使用性能。本项目根据综合管廊使用要求和现场裂缝情况，在咨询相关专家的意见后，最终选择高压注环氧树脂法对综合管廊墙身的开裂位置进行修复，在综合管廊墙身上钻孔，利用高压注浆机将配制好的环氧树脂浆液注进综合管廊裂缝内，浆液填充裂缝并固结，达到修复裂缝的目的。

3.1 施工工艺流程

裂缝修复工艺流程见图2。

图2 裂缝修复工艺流程图

在施工之前，首先调查混凝土裂缝位置进行统计，准备注浆材料和注浆机具，将裂缝进行表面处理后，用环氧树脂封口胶封住裂缝，间隔20～30cm 裂缝处打眼并埋设止水针头（注浆嘴），高压灌注环氧树脂浆液，灌注完成后拔出止水针头，修补完成后，表面用环氧树脂封口胶封住注浆眼，注浆完成后对混凝土表面进行修饰，使管廊墙身光滑、色泽一致。砂浆材质一般使用环氧树脂裂缝砂浆液，其主要成份为主料（E-44 环氧树脂溶液）、稀释水、固化剂和填料料等所构成，封缝选用环氧胶水泥。

3.2 裂缝的调查统计

包头市110 国道综合管廊裂缝一般出现在第二次浇筑的墙体上，为竖向裂缝，沿墙长每3～5m 一道，裂缝长度0.5～3m，宽度≤0.4mm，部分裂缝延伸至管廊顶板。在施工之前，通过现场调查对裂缝的宽窄、长度和发育方向等做好统计，以确定哪些裂缝需要进行修复处理，并对裂缝位置进行标记。（图3）

图3 裂缝位置图

3.3 注浆材料和机具的准备

根据裂缝的统计情况来确定注入浆液的数量，本项目选用环氧树脂浆液作为注浆材料，注浆液的工程量可采用以下公式进行计算：

式中：W—注入浆液量：a—裂缝长度（mm）；b—裂缝宽度（mm）；c—裂缝深度（mm）；d—浆液比重；k—扩散系数。

注浆过程中环氧树脂浆液会扩散，实际需要的环氧树脂注浆液量约为理论量的1.3 倍以上，本项目扩散系数k取值为1.5。若混凝土在施工过程中振捣不密实扩散系数k 就会相应增大，因此还需要根据现场情况确定扩散系数的数值。（表1）

表1 管廊裂缝及注浆工程量统计表

计算出注浆液工程量后，再根据项目的工期要求和机具的注浆效率来确定高压注浆机数量。若在后续施工过程中高压注浆机类型或数量无法满足要求，应对注浆机具的类型和数量进行调整，以满足修补结构裂缝的要求。

3.4 混凝土裂缝清理

调查出裂缝的范围并作出标记后，开始对混凝土裂缝进行清理，用钢刷或吸尘器把混凝土裂缝表面的尘土、浮渣等清除掉，一般清理宽度为5～10cm。在清理过程中要避免浮渣、尘土等杂物掉落进裂缝里，若裂缝内塞进杂物会不利于裂缝的注浆修复。

3.5 钻孔、埋设止水针

裂缝清理完成后，对综合管廊墙身的拟注浆位置进行钻孔，钻孔间距依据裂缝的尺寸和方向而定，钻孔间距通常为20～30㎝，钻孔完成后孔内会有残留物，会对注浆产生一定影响，因此需要对孔洞进行清理，可采用吹风机等对孔内残留物进行清理。原则上钻孔位置缝窄宜密，缝阔可稀，但每条裂缝至少有一个进浆孔和排气孔。对于贯穿墙身的裂缝，需要裂缝位置管廊墙身的两端钻眼，当墙身一侧灌注时另一侧裂缝必须封堵。

钻孔完成后开始埋设止水针和配套元件（注浆嘴），止水针的配套元件是将浆液注入裂缝内的连接器，安装后需要手工拧紧，此时应注意止水针的橡胶部分和孔壁在未使用时要保持干燥，否则在拧紧过程中容易打滑，可能影响安装的效果。（图4）

图4 钻孔位置图

3.6 封闭裂缝

封闭裂缝的目的就是让裂缝中形成一个封闭性的空腔，一般采用强度高材料来作为裂缝的密封胶。本项目采用环氧树脂胶来密封裂缝，封闭裂缝的长度以注浆材料时不渗漏为原则，裂缝封闭完成后需要等待环氧树脂胶的固化时间，一般固化时间是3～5 个小时，还可以根据现场实际情况来确定所选用的密封胶达到注浆强度的时间。

表3 裂缝处理完成后各项指标检测表

若结构表面有蜂窝麻面或露筋的部位，可用聚合物砂浆或封缝胶等材料进行修补处理，若未进行修补，可能导致漏浆，影响注浆饱满度。

裂缝封闭后需检查封闭效果，可以进行压气试漏来检验密闭效果，试漏前沿裂缝涂抹肥皂水，漏气的位置应当进行修补，以保证裂缝的封闭效果。

3.7 配制注浆液

本项目采用环氧树脂浆液作为高压注浆液，通过试验来确定环氧树脂浆液的配合比，再按照配合比进行配制，浆液的主要成分有环氧树脂、塑化剂、稀释剂、固化剂和填充料（根据实际情况选择是否需要加入填充料），在配制浆液时各成分应搅拌均匀。环氧树脂浆液具有粘结特性良好、热收缩性小、耐腐蚀、耐久性好等特点，适合作为裂缝修补的注浆液。环氧树脂浆液的配合比见表2。

表2 环氧树脂浆液配合比表

在施工过程中还可以根据现场情况调整配合比，当裂缝太大无法正常注浆时，可以加入水泥、砂子等填充料，以保证正常注浆，确保注浆质量。

3.8 现场注浆

在配制环氧树脂注浆液的同时进行现场注浆机具的准备，浆液配制好后开始现场注浆，一般采用自下而向上的顺序对综合管廊墙身进行注浆，注浆时需用留设排气口或注浆口，否则无法注浆密实。

具体操作步骤如下：①注入起始时气压约为20kPa，之后慢慢增加至50～60kPa。②软管最大可载树脂约50g，最大有效注入容量约40g。③根据裂缝统计情况和现场施工组织情况，确定施工至各个位置时所需要的环氧树脂浆液数量，避免环氧树脂浆液准备不足或过剩。④自下而向上对综合管廊的墙身进行注浆，保证注浆饱满。⑤在注浆成型条件稳定后应维持一定时间，以达到注浆条件，提高注浆效率。⑥注浆时，相邻的缝隙都必须进行密封，以防止渗漏。由于环氧树脂浆液在固化强度上来后比较难清理，在注浆过程中应随时清理流出来的浆液。⑦松开注浆机的弹簧，观察浆液的灌注情况，若环氧树脂注浆液不够饱满需要进行补灌，以保证灌浆的饱满度。⑧当灌注浆液温度下降，确认不再上胶时，即可确认灌注成型，注浆完成之后拆除注浆装置，用堵头把底座堵死，防止浆液流出。⑨环氧树脂在凝固后需要敲去底座和封头，修补表面的缝隙。⑩注浆结束后应检查是否存在缺陷，若有缺陷需及时进行修补，以确保裂缝修复质量。

3.9 表面修饰

现场注浆完成后对施工所产生的杂物进行清理，并对混凝土表面进行修饰和打磨，使综合管廊表面光滑、色泽一致。

4 效果检验

高压注浆完成后，当环氧树脂浆液达到7 天固化期时，开始钻取芯样进行检测，在裂缝位置随机选择各个浇筑阶段的10 组（每组3 个）芯样进行检验，芯样应骑缝钻取。检测结果：环氧树脂注浆料与混凝土融合紧密，未出现空隙，呈现均匀状态；芯样的劈裂抗拉强度检测和抗压强度检测均符合要求，对结构进行了补强，使结构整体受力情况满足要求。因此采用高压注环氧树脂法对综合管廊的混凝土裂缝进行处理，修复效果较好，达到了预期的裂缝修复效果。

5 结论

通过高压注环氧树脂法在包头市110 国道综合管廊裂缝处理的成功应用，证明该方法可以有效修补综合管廊混凝土裂缝：①环氧树脂浆液可灌性好，具有较好的浸润性，该浆液适用于采用高压注浆法进行裂缝修复，能使灌注饱满，与结构混凝土之间的粘结比较牢固。②高压注环氧树脂法能有效修复综合管廊结构的混凝土裂缝，利用高压环境将环氧树脂浆液注入混凝土结构内的微隙、微缝、微孔、毛细小孔洞等内，能确保灌注进裂缝内的浆液饱满、密实，从而保证混凝土裂缝的修复质量。③高压注环氧树脂法修补裂缝可以对结构进行补强（适用于对裂缝恢复截面有整体性要求或补强要求的工程），使结构整体性受力情况更好，裂缝修复后为钢筋提供了足够的保护层，避免因钢筋锈蚀引起的病害，提高了混凝土结构的耐久性。