化學灌漿技術(shù)在汾河二庫大壩裂縫處理中的應用

原建強

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030006）

1 概況

汾河二庫位于距離太原市西北30km的汾河干流上，是一座以防洪為主，同時兼顧供水、發(fā)電、旅游、養(yǎng)殖等綜合效益的大（二）型水利樞紐工程。水庫總控制流域面積2348km2，總庫容1.33億m3，是在山西省興建的第一座碾壓混凝土重力壩。

2 大壩裂縫成因分析

混凝土大壩受混凝土自身凝固特性、施工環(huán)境、混凝土澆筑過程中施工組織、氣候變化等因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)各種裂縫。經(jīng)過專家論證分析，汾河二庫大壩裂縫均為溫度裂縫，形成主要原因是：汾河二庫碾壓混凝土重力壩完成混凝土量高達45.3萬m3，在混凝土連續(xù)鋪筑、碾壓和硬化過程中，水泥水化反應產(chǎn)生了大量水化熱，但是由于混凝土熱阻較大，大量的熱量聚集在內(nèi)部散發(fā)不出去，而表面上混凝土的散熱比較快，由此就會形成混凝土內(nèi)部和外部的較大溫差。汾河二庫地處北方山區(qū)，晝夜溫差較大，從而導致混凝土發(fā)生不均勻溫度變形和溫度應力，當超過混凝土的抗拉能力時，混凝土表面就形成了溫度裂縫。大壩出現(xiàn)裂縫后長時間得不到治理會導致大壩滲漏，嚴重的會對內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)造成浸蝕，使大壩強度降低，裂縫寬度發(fā)展時將直接影響壩體力學結(jié)構(gòu)，影響到大壩的使用年限。因此，必須及時對混凝土壩體裂縫進行治理。

3 裂縫處理技術(shù)

3.1 灌漿材料選擇

混凝土建筑物裂縫修補的技術(shù)?；瘜W灌漿材料種類較多，常用的主要有聚氨酯類、環(huán)氧類、丙烯酸鹽類、水玻璃類。本次采用DM-510與DM-500兩種型號的聚氨酯材料進行灌漿。

DM-510聚氨酯灌漿料（疏水型）是一種疏水性能良好、化學穩(wěn)定性高、耐腐蝕，與混凝土基層及其他建材粘結(jié)性能優(yōu)異的防水灌漿材料，經(jīng)常與水泥結(jié)合使用，進行各種場合的防水、補強和加固處理。

DM-500聚氨酯灌漿料（親水型）是一種有機化學灌漿材料，外觀為透明粘稠狀液體，遇水會產(chǎn)生反應，當灌漿料與水產(chǎn)生化學反應后，會緩慢膨脹產(chǎn)生持續(xù)壓力，可滲透到各種微細的裂縫、蜂窩、孔洞及套管四周，以達到完全止水的功能。這種材料無毒、無味、無污染、不能燃燒，是一種專門用于滲漏水、涌水、噴水等場合的快速止水材料。

3.2 施工流程

3.2.1 表面封堵

為了確保灌入的聚氨酯能與裂縫處的水泥沙漿結(jié)合面充分結(jié)合，需要對準備灌漿的裂縫進行封堵處理，具體操作如下：先沿裂縫表面鑿出深5～6cm的“U”型槽，鑿槽成型后先使用高壓水沖洗槽內(nèi)碎石屑，然后再使用風槍吹干，為了避免漏漿，鑿好的“U”型槽用PU密封膏進行封堵。

3.2.2 灌漿孔布置

施工前根據(jù)勘測設計圖紙對現(xiàn)有裂縫進行現(xiàn)場定位與分析，以確定灌漿孔，根據(jù)裂縫形成的深淺來確定鉆孔的位置和深度。

深裂縫:在距裂縫兩側(cè)各0.3m處，以60°向里鉆孔與裂縫相交孔深1.2m，左右兩邊交替打孔。

淺裂縫：在距裂縫兩側(cè)各0.2m處，以60°向里鉆孔與裂縫相交孔深1.1m，左右兩邊交替打孔。

灌漿：灌漿管用紫鋼管，使用快速凝固水泥將紫鋼管埋設在鉆好的孔內(nèi)，在進行聚氨酯灌漿前要先進行洗管、壓水檢查。用微型電動高壓注漿機進行灌漿，灌漿材料選用聚氨酯DM-510和DM-500，對于裂縫有可能進一步產(chǎn)生變化的，可全部單獨采用DM-510材料，直至達到質(zhì)量要求為止。聚氨酯灌漿結(jié)束準備封孔時的吸漿量應小于0.02L/5min。聚氨酯灌漿在進行灌裝時必須依照裂縫走向不同而使用不同的灌裝方法：垂直裂縫和傾斜裂縫進行灌裝時要從深到淺、自下而上灌裝；水平裂縫和接近于水平裂縫灌裝要從低端或吸漿量大的孔開始。在灌漿完成后，對外露灌漿管進行清除，對縫面進行修整，以使壩面平整。

3.3 灌漿質(zhì)量控制標準

通過對裂縫的勘察與科學分析，確定聚氨酯配比，這是裂縫處理質(zhì)量好壞的基礎。

針對不同裂縫情況，采用單孔一次灌漿或停灌結(jié)合等多種灌漿方式，以保證灌漿質(zhì)量。如灌漿量較大，需要待前面灌入的聚氨酯固化后再進行后續(xù)施工。

施工時還要注意觀察本條裂縫內(nèi)部有無其他裂縫；當有其他裂縫時，需要增大壓力使聚氨酯滲透范圍增大以確保質(zhì)量，以免因壓力過小使聚氨酯灌入不飽滿，裂縫無法完全堵死，影響施工質(zhì)量。

終孔標準：當壓力穩(wěn)定在0.8MPa時，時間延續(xù)10～15min即可結(jié)束灌漿。

壓水試驗：壓力0.8MPa，孔深1.2～1.5m，保持壓力時間20min。

4 結(jié)語

本次施工共處理裂縫710m，灌入聚氨酯漿液10119.93L，經(jīng)現(xiàn)場壓水試驗檢查達到要求。汾河二庫大壩表面溫度裂縫處理達到了預期效果，由此可確定混凝土壩體裂縫使用聚氨酯灌漿加固處理是可行的，施工時通過加強原材料質(zhì)量控制、施工工藝流程控制與技術(shù)管理即可保證灌漿質(zhì)量，加強壩體強度。