灌洋水庫空腹壩化學(xué)灌漿技術(shù)

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

文   摘：永定縣灌洋水庫電站攔河大壩為漿砌石空腹重力壩，大壩經(jīng)過近１０年的運(yùn)行，出現(xiàn)了涉及水庫正常運(yùn)行和大壩安全的病險(xiǎn)情況。經(jīng)方案比選，空腹內(nèi)壁鋼筋混凝土裂縫防滲加固采用化學(xué)灌漿技術(shù)，以環(huán)氧樹脂為主劑，嚴(yán)格進(jìn)行配方，使用ＧＩＮ灌漿法，達(dá)到抗?jié)B加固的目的。表１個(gè)，圖２幅。
    主題詞：病險(xiǎn)壩空腹重力壩砌石壩除險(xiǎn)加固化學(xué)灌漿施工總結(jié)ＧＩＮ灌漿法

    １、概況
     永定縣灌洋水庫位于汀江支流黃潭河上游，尾水流入汀江另一支流永定河，系跨流域引水工程，也是永定河梯級電站開發(fā)的龍頭水庫。壩址以上控制流域面積５０ｋｍ２，水庫總庫容２２２４萬ｍ３，水電站裝機(jī)５０００ｋＷ，保證灌溉面積１０２１０畝，同時(shí)為永定河沿河兩岸現(xiàn)有小型引水工程的近兩萬畝農(nóng)田補(bǔ)充了灌溉水源，并為下游梯級電站增加了調(diào)節(jié)流量。該水庫對其下游城鄉(xiāng)的防洪、灌溉及永定縣地方電網(wǎng)供電能力的提高起到了重要的作用。
    該水庫大壩為漿砌石空腹重力壩，最大壩高４８ｍ，壩頂溢流。工程于１９８７年８月動(dòng)工興建，１９９１年１月大壩封堵蓄水，１９９３年９月全面竣工。大壩經(jīng)過近１０年運(yùn)行，出現(xiàn)了涉及水庫正常運(yùn)行和大壩安全的病險(xiǎn)情況。主要問題有：１）大壩基礎(chǔ)有較大的滲漏，經(jīng)實(shí)測年平均滲漏量４８．８ｌ／ｍｉｎ。２）大壩空腹內(nèi)出現(xiàn)兩條裂縫：一條出現(xiàn)在拱頂，長４．５６ｍ，最大縫寬約１ｍｍ；另一條出現(xiàn)在前腹壁，長１５．５３ｍ，寬約１．２ｍｍ的裂縫。３）空腹與廊道交接處有滲漏現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場查勘和了解，我們認(rèn)為出現(xiàn)裂縫原因系空腹封拱溫度控制不嚴(yán)，施工期溫度控制及養(yǎng)護(hù)條件差，造成溫度應(yīng)力過大，在空腹頂拱和前腿壁應(yīng)力集中所引起的。而空腹廊道交接處的滲漏則由于接縫處理不當(dāng)所致。
    根據(jù)灌洋水庫大壩封孔蓄水投入運(yùn)行以來所暴露的工程隱患和存在的問題，通過情況分析和經(jīng)濟(jì)比較，提出壩內(nèi)空腹裂縫除險(xiǎn)加固方案。壩內(nèi)空腹出現(xiàn)的２條裂縫分布在拱頂及前腿部位，長度分別為４．５６ｍ和１５．５３ｍ，最大縫寬約１．０ｍｍ～１．２ｍｍ，都采用布雙排固結(jié)灌漿孔，孔深１．５ｍ～２ｍ，孔距１．５ｍ～２ｍ，排距１ｍ～１．５ｍ，均用ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂漿液的化學(xué)灌漿，固結(jié)灌漿壓力０．３ＭＰａ～０．５ＭＰａ。裂縫固結(jié)灌漿采用風(fēng)鉆鉆孔，灌漿設(shè)備可置于空腹內(nèi)。
    ２、灌漿方案的選定
    從裂縫成因、發(fā)展部位、寬度及觀測資料等方面分析可以看出，多年來裂縫大小沒有變化，基本為死縫。因此，該種裂縫可以用灌漿充填剛性材料加以處理。
    ３、灌漿材料的選擇
    裂縫灌漿分為水泥灌漿和化學(xué)灌漿。漿液材料的選擇應(yīng)考慮裂縫寬度、處理要求、施工條件及漿液材料的特性。
    水泥灌漿是通過鉆孔用壓力將濃度較稠的水泥漿液壓入混凝土裂縫。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、可灌性好；缺點(diǎn)是適用寬度大于５ｍｍ以上的裂縫，粘結(jié)強(qiáng)度低，且水泥漿水化固結(jié)時(shí)一般會(huì)產(chǎn)生收縮，會(huì)降低灌漿效果。
    化學(xué)灌漿的漿材很多，有環(huán)氧、甲凝、丙凝、彈性聚氨脂等材料，其中環(huán)氧和甲凝適用于補(bǔ)強(qiáng)加固。甲凝有粘度低，可灌性好，低溫可聚合固化，耐久性等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是漿液配比復(fù)雜、價(jià)格昂貴和聚合時(shí)體積收縮較大。ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂漿液針對以往的環(huán)氧灌漿材料粘度高、怕水及高溫固化等弱點(diǎn)加以改進(jìn)而成。ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧灌漿材料具有粘度小、強(qiáng)度高、雙組份、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可以對微細(xì)的混凝土裂縫和巖基縫隙進(jìn)行灌漿處理，從而達(dá)到防滲補(bǔ)強(qiáng)加固之目的。ＨＫ－Ｇ－１和ＨＫ－Ｇ－２是不同稀釋劑組成的環(huán)氧灌漿材料，ＨＫ－Ｇ－１由于韌性好，因此有較好的抗折和抗沖性能。ＨＫ－Ｇ－２的粘度較小，粘結(jié)強(qiáng)度較高。
    ３．１ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂漿液特點(diǎn)
    １）粘度小，可灌性好，可以灌注０．５ｍｍ以下的裂縫；２）和混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度高，一般都大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度；３）漿液固化后的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都很高，因此有補(bǔ)強(qiáng)作用；４）漿液具有親水性，對潮濕基面的親和力好；５）漿液由Ａ組分和Ｂ組分組成，凝固時(shí)間可由固化劑Ｂ來調(diào)節(jié)，范圍可在數(shù)１０ｍｉｎ到數(shù)１０ｈ之內(nèi)；６）操作方便，不需繁雜配制，只需將Ａ組分和Ｂ組分按比例混合均勻即可灌漿。
    ３．２ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂漿液主要性能指標(biāo)（見表１）

    ３．３適用范圍
    ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂灌漿材料可用于水工建筑的基礎(chǔ)和壩體裂縫的防滲補(bǔ)強(qiáng)加固；高速公路、橋梁、橋墩、地鐵、隧道、渡槽、渠道及工業(yè)民用建筑中的各種混凝土裂縫和基礎(chǔ)的防滲補(bǔ)強(qiáng)加固處理。因此，本工程灌漿材料選用ＨＫ－Ｇ環(huán)氧樹脂漿液。
    ３．４ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂灌漿配方
    防滲、防漏化學(xué)材料較多，我們將按廠方提供的配比將Ａ組份和Ｂ組份混合均勻，溫度控制在３０℃以下。氣溫低時(shí)，為加快固化速度，可適當(dāng)增加Ｂ組份的用量。根據(jù)以上配方進(jìn)行小型試驗(yàn)，確定膠凝時(shí)間和最終配方。
    ４、化學(xué)灌漿工藝
    １）清理縫面：去除表面的鈣質(zhì)分解物或其他雜物。
    ２）造孔：孔位根據(jù)裂縫位置布孔（見圖１、圖２），造孔采用風(fēng)鉆鉆孔。
    ３）縫面止封：為了防止漏漿，縫面直接用高強(qiáng)度的環(huán)氧膩?zhàn)踊蛏皾{止封。也可沿縫鑿成淺槽，先用高強(qiáng)度水泥砂漿或９０３聚合物水泥砂漿嵌槽，抹平，干燥后可再涂一道環(huán)氧增厚涂料。
    ４）沖洗：化學(xué)灌漿前，將灌漿孔沖洗干凈，是提高灌漿效果條件之一，同時(shí)可以了解孔與孔之間串通情況，以便采取灌漿措施。在壓力２ｋｇ／ｃｍ２下，采用清水沖洗，直至回水呈現(xiàn)清潔后大約１ｈ，延續(xù)１０ｍｉｎ即結(jié)束。然后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，確定漿液配量。
    ５）吹孔：用ＪＡ－０．５／７型空壓機(jī)把各孔內(nèi)積水吹干凈，吹孔壓力與沖洗縫壓力相同，直到孔口沒有水霧后連續(xù)吹風(fēng)１０ｍｉｎ止。然后又進(jìn)行第２次吹干，大約每１個(gè)孔２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ，即可吹干凈。

    ５、灌漿方法
    用單液法灌漿，在壓力下進(jìn)漿。一般灌漿壓力在０．２ＭＰａ～０．４ＭＰａ，最高壓力不要超過結(jié)構(gòu)允許值。豎直裂縫從最低處開灌，逐漸向上。平縫從一端向另一端進(jìn)行。待鄰孔出漿時(shí)，關(guān)閉并結(jié)扎管路，繼續(xù)進(jìn)漿，一直到整個(gè)縫面都灌滿漿液為止。也可在鄰孔出漿后，關(guān)閉原灌漿孔，移到鄰孔繼續(xù)進(jìn)漿?？傊?，要在壓力下，使?jié){液充分飽和整個(gè)縫面。用ＨＢ６－３型單缸灌漿機(jī)壓送到孔內(nèi)，為了確保化學(xué)灌漿質(zhì)量，采用純壓式，使各孔灌飽，不再吸漿為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。可達(dá)到預(yù)定效果。
    ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿采用分序孔方法，先將各孔編號(hào)，選擇中間孔作為灌漿孔，其余各孔用閘閥控制。若是串漿則關(guān)閉閘閥，若無串漿則后序孔補(bǔ)灌，直到全部灌漿孔灌滿為止。
    ４３ｈ后，去掉灌漿管，用樹脂砂漿封填平整，修整縫面。用有韌性的９６４環(huán)氧增厚涂料沿縫面涂刷１道～２道。
    ５．１灌漿壓力控制
    灌漿壓力控制采用ＧＩＮ灌漿法，ＧＩＮ灌漿法由瑞士的灌漿專家隆巴迪（Ｌｏｍｂａｒｄｉ）提出，在國外許多工程應(yīng)用。ＧＩＮ（ＧｒｏｕｔｉｎｇＩｎｔｅｎ－ｓｉｔｙＮｕｍｂｅｒ）即灌漿強(qiáng)度值，含水量意為單位消耗的灌漿能量，以灌漿孔段的灌漿壓力Ｐ和單位灌段長度注漿量Ｖ的乘積表示，即ＧＩＮ＝Ｐ×Ｖ。ＧＩＮ法以穩(wěn)定的濃漿液，采用超塑性來增加滲透性，以穩(wěn)定的中低流速進(jìn)行灌注，當(dāng)灌入量或壓力達(dá)到限值，Ｐ×Ｖ達(dá)到ＧＩＮ值，即可結(jié)束灌漿。
    ５．２灌漿過程中需注意的幾點(diǎn)
    １）配方上要嚴(yán)格按照不同化學(xué)材料進(jìn)行配方，配方前必須進(jìn)行小型試驗(yàn)。一方面了解漿液膠凝時(shí)間；一方面取得合理數(shù)值，避免材料浪費(fèi)，在施工中根據(jù)數(shù)據(jù)確定灌漿速度，以此確保灌漿效果。
    ２）溫度要掌握好，因?yàn)榛瘜W(xué)材料有些是膠體狀，需要加熱溶化呈液體，然后加入稀釋劑，增韌劑，才能攪拌均勻。溫度要降到１５℃～１８℃條件下進(jìn)行，按混漿材料配制順序每摻一種藥品，即進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁钡骄鶆蚝?，再摻入另一種藥品，如違反配制順序，會(huì)引起局部遇熱導(dǎo)致爆聚。
    ３）要做好防毒準(zhǔn)備工作，因?yàn)榛瘜W(xué)灌漿材料大部份具有毒性，因此防毒面罩、膠手套必須具備齊全，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，以免中毒，余下廢漿液應(yīng)倒在遠(yuǎn)離水源的施工指定地點(diǎn)，妥善處理，以防污染。
    ４）結(jié)束后，要立即沖洗管路和泵體，使其保持潔凈，否則影響下一次施工灌漿程序。
    ６、結(jié)束語
    化學(xué)灌漿在水工建筑上用于堵漏已廣泛應(yīng)用，特別細(xì)微縫隙都能灌入，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成聚合體后，在高壓水頭下也不易擠出來，它具有抗?jié)B性強(qiáng)，還有抗沖性，抗氣蝕性等特點(diǎn)。因此，化學(xué)灌漿完全能夠達(dá)到預(yù)想效果。永定縣灌洋水庫漿砌石空腹重力壩，空腹內(nèi)拱頂鋼筋混凝土裂縫采用ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿技術(shù)處理后，起到了很好的效果，裂縫表面不滲水了。既增加了強(qiáng)度，又增加了抗?jié)B性。大壩基礎(chǔ)和空腹與廊道交接處經(jīng)過同樣的方法灌注ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂漿液，也處理好了滲漏。實(shí)踐表明采用ＨＫ－Ｇ系列環(huán)氧樹脂灌漿材料用于基礎(chǔ)的防滲和各種混凝土的裂縫補(bǔ)強(qiáng)加固處理是可行的，可供類似工程參考借鑒。