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水库放水隧洞防渗施工,灌浆在水利建筑物中的

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水库放水隧洞防渗施工,灌浆在水利建筑物中的

灌浆是把浆液灌入土壤或岩石地基中的空隙、裂隙、缝隙或洞穴用以减少渗透性,增加强度或减少地基变形等。灌浆材料根据所制成的浆液状态,可以分为:固粒状浆材和化学浆材。

摘要:水库放水隧洞裂缝,是一种常见的病害,混凝土在水下因各种因素导致裂缝,渗水会影响结构的坚固性和耐久性,防渗补漏是常采用的补救措施。文章主要是阐述了隧洞衬砌混凝土施工中,由于结构混凝土的内外温差的作用,产生收缩不均匀,导致混凝土出现裂缝的问题。并提出了水工地下隧洞混凝土裂缝的处理方法,以达到防渗堵漏和补强加固的作用。关键词:水库工程;隧洞防渗;措施 一、水库放水隧洞防渗补漏的技术 水工地下隧洞混凝土裂缝的处理通常选择化学灌浆技术进行处理,以达到防渗堵漏和补强加固的作用。隧洞裂缝的防渗堵漏要求缝面灌后,一方面要能够保证具有一定的抗渗性和抗老化性的功能,能够防止外来水汽对混凝土和钢筋的腐蚀作用,保证结构的强度,最大限度地满足结构耐久性和安全运行的需要;一方面结构实施补强加固后,还要求缝面浆液固化后具有一定的粘接度,使裂缝接触良好,保证补漏后的混凝土结构能够恢复原始的整体性。鉴于这种特殊的技术要求,一些新型的裂缝处理技术应运而生,高渗透改性环氧浆材应用较为广泛,当然每一种技术都存在一定的局限性,在目前的市面上环保型、低粘度、无收缩、抗老化强、粘接强度高、能满足温度缝反复收缩开裂的处理要求的浆材尚无。施工中的裂缝处理方法也是比较传统和普遍的开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法。每一种方法都存在一定的弊端,因此,应根据实际情况选择具体的施工方法。开槽埋管法在施工过程中会对原混凝土结构产生较大的破坏作用,而且浆材损耗大,导致成本高,所以目前使用不多;打斜孔埋管法可以弥补开槽法的弊端,但是在施工中管容耗浆大,而且打孔产生的微细粉尘易堵塞缝面,阻塞灌浆通道,影响施工质量。但是,由于该方法施工简单,被施工企业所喜欢和普遍采用;另外一种是无损贴嘴法,这种方法弥补了前面两种技术的不足,被施工企业广泛采用,也是目前最先进的方法,其优势在于工艺简单、无钻孔、无孔容耗浆、易找准裂缝、对混凝土无损伤、成本低等,被市场所喜欢。采用这种无损贴嘴法处理裂缝一个最关键的技术问题是渗水缝的贴嘴,目前的技术是采用ECH水下粘结胶最大承受1.3MPa的压力,这个参数是贴嘴法处理渗水裂缝的保障。 二、水库放水隧洞防渗补漏的材料 市场上灌浆材料可选范围比较广,施工可根据水库渗漏的具体情况而选择不同的灌浆材料。施工常见的有水泥灌浆材料、高分子材料、普通环氧灌浆材料、弹性环氧灌浆材料、水溶性聚氨酯灌浆材料等几大类。每一种材料都有自己的优势和不足。比如水泥灌浆材料价格虽然廉价,可以保证成本,但可灌性差,而且长期在水下,其抗侵蚀性和耐久性难以保证;市场上的环氧灌浆材料、非水溶性聚氨酯材料也具有自身的特点,具有粘度大的特征,但进浆困难,不能保证浆液的扩散范围,同时这种收缩性材料,灌浆后容易再次发生渗漏,尽管材料本身粘结度高,但是,混凝土裂缝受到侵蚀后,能否保证良好的粘结系数却不高。 高分子防水堵漏采用进口化学材料,施工期间可以依据漏水压力大小配比浆液,配制后的浆液与水相似,渗透性好,特别适合0.1mm砼细缝的补强,适合水下施工使用,能够在水压较大环境下迅速凝聚。如果配比操作准确,可以在数秒钟内实现凝聚,适合水下施工作业。这种浆材的抗渗性好,其优势在干缩后遇水膨胀,并且不溶于水、煤油、汽油等材料,对特殊材料如酸、碱、细菌的侵蚀也具有较好的抵制作用,强度、弹性和变压都能够满足水下施工的要求,特别是具有永久性,可以再次防渗。 三、水库放水隧洞防渗补漏的施工 施工中要根据现场裂缝、缺陷等具体情况,进行实地调查,将渗漏的具体数据情况确定后,再决定采取什么样的防渗处理。处理方案的确定应从保证质量和后期的防渗效果为出发点,科学确定防渗措施,根据材料的使用说明,做好施工前的准备工作,包括材料和器具以及施工准备。以LW、HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料的施工为例,具体实施方案如下: 1)清理裂缝。施工前应仔细清理缝面,保证清洁,没有杂物、浮尘等,使缝隙完全暴漏,确定施工范围,并做好标记; 2)实施钻孔:沿裂缝中心线10~15cm两侧以50b~60b左右倾角打斜孔,孔径以不超过18cm为宜,孔深不<25cm左右,钻孔间距35~40cm,深浅交叉钻孔。每一个孔上下两侧都埋设注浆管,一为注浆、一为排气。注浆后用速凝水泥封埋、封缝。 3)高压水洗缝:这是对注浆途径的检测,目的在于了解各孔之间注浆剂的串通情况,确定注浆是否顺畅串通;埋管材料产生强度后,由工人在裂缝和管口处涂少量肥皂水,进行通风实验,通常采用0.2MPa的风压,检查中如发现盲孔,则应立即在附近重新打孔埋管。 4)实施灌浆:当一切准备工作就绪后,以0.2MPa的压力开始注浆,将配置好的浆液注入孔内。灌注LW/HW水溶性液,灌浆应按照由下而上的步骤进行。如果缝隙较大,要注入足够量的浆液,使缝隙内饱满;如果是环形裂缝,注浆应整圈灌注,施工中根据裂缝形状确定注浆的方法。 5)进行表面封缝:这是注浆后的一道工艺,用玻璃丝布或堵漏灵剂将空隙封堵,必须保证完全密闭,以实现补强的目的。 6)凿除封缝材料:实施灌浆完成后,就要做好灌注缝的清理工作,将速凝水泥清除,为后续施工903聚合物乳液砂浆修补打好基础和准备。 7)实施封缝和养生。按照浆材说明书要求,配置903聚合物砂浆,之后进行封闭裂缝、缺陷,做最后的处置,开始养护,大约潮湿养护3~5d,再行干燥养护7~10d,就可以彻底完工投入使用。 结语 水库施工建设中,在水库水位较高的情况下,隧洞内部的混凝土因垂直于水流方向的环向水压而产生渗水裂缝。这种裂缝严重影响工程质量,不及时处理将会产生严重后果。做好该项工作,可以延长结构的使用寿命,节约建设经费,提高经济效益。

灌浆;水工建筑物;建筑材料

1. 灌浆材料

1.1首先说的是固粒状灌浆材料特性:

颗粒细。要具有一定的细度,以便进入裂隙,其粒径小于裂隙宽度的1/3才宜奏效。

浆液稳定性好。固体颗粒材料与水混合后,其颗粒在一定时间内应保持呈均匀分散的悬浮状态,并具有较好的稳定性和流动性。

胶结强度高。灌入裂隙中经过一定时间应能胶结成为坚硬的结石,起到充填与固结的作用。

结石强度高。结石要具有一定的强度、粘结力和抵抗侵蚀的能力,以保证灌浆效果的耐久性。水泥灌浆是使用最早也是使用最广的一种固粒状灌浆材料, 水灰比一般多为10∶1~0.6∶1,一般普通水泥的最大粒径在44μm~100μm范围内,由于颗粒粒径的限制,水泥浆液难于灌入渗透系数小于0.5cm/s的粗砂或裂隙宽度小于0.6mm的岩体中。通过水泥细度和掺合料的改进可解决以上问题。

1.2其中新型常用水泥主要包括以下几种。

超细水泥:将水泥磨细至平均粒径为4μm,最大粒径为10μm,比表面积在8000m2/Kg以上,这时浆体稳定性好,固结时析水少,有利于防止新的渗水通道产生,可灌入渗透系数在10-3cm/s~10-4cm/s的细砂中。超细水泥可以单独使用加固建筑物的地基,也可以混以水玻璃使用用于堵漏灌浆。

硅粉水泥:硅粉是生产硅或硅铁合金的副产品,直径约为0.1μm的细微玻璃状球体。它是一种高活性材料,极细的硅粉颗粒可使浆液稳定,水泥颗粒不沉降,浆液亦不泌水,可得到触变性能的浆液。掺入硅粉后水泥浆体具有如下影响:增加水泥浆液初始粘度,需要掺加外加剂降低粘度;有好的触变性;浆液稳定性提高;固结体抗压强度显著提高;孔隙分布更细,抗渗、耐久性能优良。

2. 化学灌浆材料

2.1水泥浆液由于颗粒粒径的限制,难于灌入一些细微裂缝。水泥灌浆还受水流流速的限制,一般灌浆规范中规定,地下水流速不大于600m/d。但在实际应用中地下水流速小于80m/d才可灌注水泥浆,超过需在水泥浆液中掺加速凝剂。遇到基础涌水、基岩夹泥断层破碎带,水泥灌浆便无法操作。

2.2化学灌浆材料比水泥具有好的可灌性,而且能按工程的需要调节浆液的胶凝时间,故也适用于有流动水部位的堵漏或防渗。有的化学灌浆材料还具有较高的粘结强度和抗拉、抗压强度,适用于混凝土结构补强处理。化学灌浆在改进工程质量、提高施工进度和经济合理性方面都有作用。化学灌浆材料具有如下特性:其一是浆液粘度低,可灌性好,能在较低压力下灌入细微裂缝。其二是凝胶体具有较好的密实性、防渗性和耐久性,用于补强加固灌浆的,还须具有一定的抗压、抗拉强度,用于混凝土裂缝处理则需有良好的粘结强度。其三是须特殊操作工艺,浆液有较长时间的适用期,便于浆液能进入裂缝深处,还要求浆液的胶凝时间容易调节,以适应不同的灌浆要求。其四是浆液无毒或低毒,不会造成环境污染。

2.3化学灌浆材料按灌浆对象可分为:防渗堵漏材料和补强加固材料。其中防渗堵漏材料包括水玻璃类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、发泡型聚氨酯类;补强加固材料包括环氧树脂类、丙烯酸酯类、聚酯树脂类、加固型聚氨酯类。

2.3.1丙烯酸酯浆材。 丙烯酸酯浆材是以甲基丙烯酸甲酯为主要原料配制而成一种低粘度液体,可灌性好,能灌入0.05mm的细微裂缝,在0.2MPa~0.3MPa压力下,浆液能够渗入混凝土内4~6cm,起到浸渍作用,固化物粘结强度高,使得混凝土裂缝及其附近的缺陷得到加固。

2.3.2环氧树脂类浆材。 环氧树脂具有粘结力强,收缩小,常温固化等特点,由于本身粘度较大,作为灌浆材料使用时必须降低其粘度。按稀释体系的种类可分为3类。

非活性稀释剂体系。采用丙酮、二甲苯等非活性稀释剂来稀释环氧树脂,配制简单,固化反应放热小,使用方便,但是由于稀释剂不参与反应,因此固化物物理力学性能下降,粘结力较低。

活性稀释剂体系。活性稀释剂可参与固化反应,不影响固化物性能,但稀释效果不理想,可灌性受到一定的限制。

糠醛――丙酮稀释体系。目前最为广泛采用的是糠醛――丙酮作混合稀释剂的环氧树脂浆液。此法配制的浆材起始粘度降低为1cp~10cp数量级,与水的粘度相近,配合压力灌浆能够较好的处理一般水工建筑物的裂缝加固问题。

2.3.3加固型聚氨酯类浆材。 油溶性聚氨酯通常是先将多异氰酸酯和多羟基化合物预聚成低聚物,再配以稀释剂、表面活性剂、催化剂等成分组成。其固化物会产生体积膨胀,提高了浆体在裂缝内的充填率,但随着掺入的稀释剂逸出还会发生体积收缩,效果不甚理想。

2.3.4水溶性聚氨酯灌浆材料。

水溶性聚氨酯化学灌浆材料既可用于补强加固,也可用于防渗堵漏。其主要由丙烯酸酯、聚氨酯预聚体和复合固化剂组成,粘度较低,调节丙烯酸酯和聚氨酯预聚体的比例可得到不同性能的浆体,以满足不同的灌浆要求。水溶性聚氨酯浆液的起始粘度仅为30cp,接近水的粘度,可灌性好,可以灌入开度为0.05mm的细微裂隙,用于混凝土裂缝加固的同时,还可以渗入混凝土裂缝两侧的微小气孔内,起到浸渍加固的作用。固化物抗压强度最高可达60MPa,粘接强度可达2.2MPa~2.5MPa,潮湿界面粘结强度可达1.5MPa,能够满足普通混凝土细微裂缝的补强加固要求。水溶性聚氨酯聚合时间可调,且诱导期较长,浆液适用时间长,便于施工操作,浆材损耗也大为减少。水溶性聚氨酯浆液固化时体积不收缩,根据配比的不同,可以得到硬化时大小不等的体积膨胀,适用于各种不同裂缝的补强加固和防渗堵漏。

现如今水工新材料的研究方向向着水下修补材料和快固化、防腐蚀、抗冲磨混凝土表面防护涂层的方向发展,研究开发水下环氧砂浆、水下快速密封剂、丙烯酸盐灌浆材料和快固化、防腐蚀、抗冲磨混凝土表面保护涂层等新材料,适用于水下混凝土如坝面、消力池、桥墩等水下部位的薄层修复,水下混凝土裂缝、伸缩缝的密封和补强加固,混凝土水下化学灌浆前的灌浆管埋设及封面止封处理以及隧洞止水,混凝土渗水裂隙防渗堵漏,坝基岩石裂隙防渗帷幕灌浆,土壤加固和喷射混凝土施工等,应用前景较为广泛。

参考文献

[1]潘兴国.灌浆技术在水工建筑物中应用探讨[J]水利天地2009

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