賀小近

（湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責任公司 長沙市 410014）

1 工程概述

皂市水利樞紐工程是國家重點工程，是澧水流域骨干防洪工程之一，工程開發(fā)的主要任務是防洪、兼顧發(fā)電、灌溉、航運等，是一座綜合利用的水利樞紐。

皂市水利樞紐屬I等工程。樞紐由碾壓混凝土重力壩、泄洪消能建筑物、壩后式電站廠房、灌溉渠首、斜面升船機（預留）等組成。其中河床布置混凝土重力壩，壩體表、底孔泄洪，壩后寬尾墩加消力池消能，右岸布置壩后式電站廠房，左、右岸非溢流壩內各布置一個灌溉渠首，壩基防滲采用灌漿帷幕。

攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩軸線長351 m，共分為18個壩段，壩頂高程148 m，河床建基面高程60 m，最大壩高88 m。大壩碾壓混凝土墊層在澆筑完畢后，先后在各個壩段發(fā)現(xiàn)橫向裂縫。為保證大壩施工質量，對大壩墊層混凝土進行化學灌漿處理。施工前進行化學灌漿現(xiàn)場試驗，以驗證化學灌漿材料選擇、配比及設備配置設計的合理性和各項力學指標是否滿足設計要求，優(yōu)化施工機械組合，確定合理的施工工藝和參數(shù)，指導施工?，F(xiàn)將化學灌漿試驗淺析如下。

2 化學灌漿試驗材料選擇、配比及設備配置

2.1 化學灌漿材料的選用

環(huán)氧灌漿材料其主要成分為環(huán)氧樹脂（主劑）、水下固化劑、反應型稀釋劑和表面活性劑。

2.2 化學灌漿試驗漿材配比及其性能

根據(jù)化學灌漿試驗現(xiàn)場情況，選用三種配比的環(huán)氧漿材，三種配比及其漿材性能試驗成果如表1、表2。

表1 化灌試驗漿材配比（重量比）

表2 試驗配比漿材性能（20℃）

2.3 制漿工藝

預先將環(huán)氧樹脂A、稀釋劑C按配比互溶攪拌均勻制成基液。灌漿過程中，根據(jù)灌漿需求量，將固化劑B緩慢注入基液，邊注入邊攪拌，控制注入速度以保持漿液溫度在30℃以下，同時加入表面活性劑混合均勻，放入儲漿桶通過自動化灌漿泵進行灌注。漿液配制采用分批配制，隨用隨配，以保持漿液低粘度，提高灌漿質量，節(jié)約漿材。

2.4 化學灌漿設備配置（表3）

表3 化學灌漿設備配置表

3 生產性試驗施工工藝

3.1 試驗目的

（1）了解混凝土經過化學灌漿后，開裂混凝土的物理力學性狀的可提高程度。

（2）驗證灌漿工藝，詳細了解墊層的可灌性以及各項灌漿參數(shù)。

（3）通過試驗對混凝土性狀、可灌性、波速變化、透水性及力學強度的改變等，論證混凝土化學灌漿的可行性，為優(yōu)化設計、簡化施工，降低工程造價提供依據(jù)。

3.2 試驗區(qū)域的選擇

試驗區(qū)域選擇在裂縫寬度較大，處理難度較大的12壩段進行，挑選原透水率較大且裂縫密集的區(qū)域作為化學灌漿試驗區(qū)。試驗孔孔距1.0 m，孔深1.0 m，垂直鉆孔?；瘜W灌漿試驗區(qū)實際孔位布置與裂隙相對位置如附圖所示。

附圖 化學灌漿試驗布置孔圖

3.3 試驗施工順序

試驗分二序施工，先施工1序1#、2#孔，再施工2序3#孔。試驗孔施工完畢后24 h后進行檢查孔鉆孔取芯、壓水試驗。

3.4 環(huán)氧漿材灌漿工藝

環(huán)氧漿材化灌試驗施工，采用孔口封閉填壓式灌漿的施工工藝，采用“置換和壓力封孔法”進行灌漿封孔。

孔距：1.0 m

孔徑：Ф35

試驗段長：環(huán)氧灌漿材料試驗段長控制標準為1.0 m（試驗段位于墊層混凝土內）。

灌漿壓力：最高壓力采用0.2 MPa。

結束標準：原則上達到吸漿量＜10 mL/min后屏漿4 h的標準即可結束灌漿。灌漿結束后，再保持壓力閉漿，進行孔口封閉待凝。

4 施工方法及施工技術要求

4.1 化學灌漿布置

根據(jù)施工單位裂縫現(xiàn)場調查情況，混凝土墊層裂縫基本為貫穿性裂縫，裂縫垂直深度從（0.5～1.5）m不等，裂縫基本垂直，部分裂縫偏角在15°左右。本次化學灌漿所有裂縫均采用通縫灌注。化學灌漿孔孔距1.0 m，孔深1.0 m，鉆孔垂直，部分裂縫有偏角的鉆孔角度75°。

4.2 灌前鉆孔

（1）孔徑：化學灌漿孔孔徑為Φ35。

（2）鉆進：灌漿孔采用手持式風鉆鉆進，試驗孔及檢查孔采用金剛石鉆頭回轉取芯鉆進。

（3）取芯描述：所有試驗孔及檢查孔進行全孔取芯，并進行取芯描述。

（4）鉆孔沖洗：所有灌漿孔在各段鉆孔結束后均進行鉆孔沖洗。

4.3 壓 水

（1）化學灌漿孔段灌前進行20 min簡易壓水，簡易壓水可結合鉆孔裂隙沖洗進行。

（2）壓水方法采用單點法，壓水壓力一律為0.15 MPa。

（3）壓水采用孔內阻塞器壓水。

（4）化學灌漿灌前只做簡單壓水，用以驗證孔口封閉效果及初估配漿量。

4.4 壓力封孔

灌漿結束后，采用“置換和壓力封孔法”進行灌漿封孔，封孔漿液采用水灰比0.5∶1改性水泥漿，封孔壓力為0.2 MPa。

4.5 化學灌漿

化學灌漿孔施工采用孔口封閉?；瘜W灌漿施工前進行鉆孔沖洗及簡易壓水試驗（壓水20min），確定滲漏量（Q）、封閉阻塞效果及預估灌漿量。

（1）為保證化學灌漿質量，在化學裂縫灌漿前，首先在裂縫與壩段分縫處用鉆機鉆孔到混凝土與基巖接觸面，灌注水泥砂漿，將裂縫兩端封閉。

（2）分批配制漿液。

（3）灌漿泵和灌漿孔口處安設壓力表。壓力表與管路之間裝設隔漿裝置，以防漿液進入壓力表。

（4）所有灌漿設備注意維修保養(yǎng)，并有配用件，以避免因灌漿設備發(fā)生故障而造成中斷灌漿的質量事故。

（5）灌漿開始時，利用環(huán)氧樹脂漿液的憎水性、比重較水大的特點，采取純壓式灌注。

（6）灌漿開始時關閉孔口回漿閥門。在灌漿過程中根據(jù)灌漿需要，由施工技術員確定打開孔口回漿閥，排水（氣）。壓力逐步升至設計壓力。正常情況下，灌注作業(yè)連續(xù)進行，以利充填密實和節(jié)約漿材。

（7）射漿管采用塑料管，射漿管頭部加工成長約50 cm的花管。灌漿過程中，射漿管插入到孔底，同時保持吸漿管口置于盛漿設備液面以下，以免灌漿時吸入空氣。

（8）灌漿結束標準：注入率小于0.01 L/min的漿量已經灌完，即可結束。結束后分兩個階段待凝，第一階段為有壓待凝，即以灌漿結束時的壓力開始屏漿，第二階段為無壓待凝，即取出灌漿管和阻塞器后，進行無壓待凝。

4.6 表面裂縫處理

采用風鎬配合人工沿裂縫對稱鑿寬20 cm的深5 cm的U型槽，并注意不破壞整體混凝土。U型槽首先用高壓水沖洗，然后用高壓風吹凈槽內積水，再用干棉紗擦干。

在槽內連續(xù)嵌填適量蓬松麻絲，并注意不要堵塞預留的灌漿管口，然后用環(huán)氧砂漿回填封縫。

5 灌漿過程中一些特殊情況的處理方法

（1）灌漿過程中，對于相鄰的鉆孔進行觀測，如發(fā)現(xiàn)有串漿現(xiàn)象，及時降壓觀察分析原因后，采取相應的措施處理。

（2）灌漿過程中，如吸漿量較大，且長時間內不能減少，超出受灌范圍，可采取降低灌漿壓力，縮短漿液凝固時間、增大漿液粘度、使用間歇灌漿或定量灌漿等方法處理。

（3）灌漿過程中，如漿液溫升過高（化學漿液超過30℃），出現(xiàn)暴聚征兆，立即調換新漿，必要時，采取沖洗設備和管路，然后再繼續(xù)灌漿作業(yè)的施工措施。

（4）配比1漿液配制后超過8 h，配比2、3漿液配制后超過10 h，則將未灌入的漿材廢棄或根據(jù)漿液粘度增長的情況用于其他孔的孔容置換。

6 灌漿質量控制

6.1 質量保證措施

化學灌漿施工全過程中，嚴格執(zhí)行相關行業(yè)的規(guī)程規(guī)范要求、設計和招標文件的技術要求，按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》中明確的施工程序和操作規(guī)程進行施工，不斷完善施工工藝，優(yōu)化灌漿參數(shù)，確保灌漿施工質量，為指導下步灌漿施工提供可靠依據(jù)。具體措施為：

（1）施工準備工作質量保證措施。

鉆孔放樣嚴格按設計進行實地放樣。首先進行裂縫校測，根據(jù)測量放樣確定孔位。

（2）鉆孔施工過程的質量保證措施。

鉆孔施工前按照鉆孔任務書準備相應的鉆探器具、鉆探記錄班報表等；鉆孔按照規(guī)范要求進行，要求穩(wěn)固、水平、各部連接緊密。

開孔前再一次校核孔位，嚴格按照鉆孔施工程序進行鉆孔施工。

（3）灌漿施工質量保證措施。

配備相應的灌漿設備、器具，并且在開灌前進行灌漿設備檢查，對不能正常滿足灌漿要求進行維修，灌漿前先按規(guī)范要求進行鉆孔沖洗，保證鉆孔沖洗干凈，按規(guī)范要求進行簡易壓水試驗，灌漿塞堵塞滿足規(guī)范要求。

灌漿施工嚴格按分序逐漸加密的原則進行，采取孔內循環(huán)的灌漿方法。

采用符合要求的灌漿材料，并進行使用前的質量檢驗，不合格材料堅決不用。在各儲漿桶點配備足夠數(shù)量的比重計，保證漿液穩(wěn)定與均勻性。

（4）灌漿施工技術保證措施。

灌漿試驗采用灌漿壓水自動記錄儀進行在線監(jiān)控和記錄，保證施工質量；灌漿施工中執(zhí)行“三檢制”，即鉆孔、壓水、灌漿及檢查孔施工的各工序施工過程中，灌漿機組成員首先進行自檢，然后灌漿隊施工員進行復檢，最后工區(qū)施工員進行終檢，并請監(jiān)理工程師進行檢查驗收。

（5）注意環(huán)境保護及污水、廢液的合理排放。

6.2 質量檢測措施

為了探索優(yōu)化灌漿工藝，確定合理地灌漿參數(shù)，保證工程質量，灌漿試驗施工結束后，進行灌漿質量檢查。

化學灌漿質量檢查以鉆孔壓水試驗檢查成果為主，并結合鉆孔取芯情況等資料進行綜合評定。

質量檢查壓水試驗采用單點法，壓水試驗壓力為固結灌漿的80%。

化學灌漿質量檢查合格標準按《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》要求執(zhí)行。

7 資料整理及提交

化學灌漿結束后，根據(jù)設計要求和試驗目的，及時整理灌漿試驗成果，分析混凝土裂縫的可灌性，總結優(yōu)化漿液配比、灌漿壓力、灌漿工藝及特殊工程問題的處理措施等。并提交如下灌漿成果資料：

（1）化學灌漿試驗報告；

（2）鉆孔、灌漿施工班報記錄；

（3）化學灌漿成果表；

8 結 語

混凝土經過化學灌漿后，通過對裂縫部位混凝土取樣試驗，開裂混凝土的裂縫得到了填充，混凝土物理力學性能得到了提高，膠結強度達到設計要求。該處理方法不僅對其它工程混凝土裂縫的處理具有借鑒意義，同時對基巖裂縫的處理，對混凝土低強、松散等缺陷的處理同樣具有參考意義。