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        大壩墊層混凝土裂縫化學(xué)灌漿施工技術(shù)及工藝方案
        ——以皂市水利樞紐工程為例

        2012-11-01 07:10:20湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司賀小近
        河南科技 2012年1期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)混凝土施工

        湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 賀小近

        大壩墊層混凝土裂縫化學(xué)灌漿施工技術(shù)及工藝方案
        ——以皂市水利樞紐工程為例

        湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 賀小近

        一、工程概述

        皂市水利樞紐工程是國家重點(diǎn)工程,是澧水流域骨干防洪工程之一,攔河大壩為碾壓混凝土重力壩,壩軸線長351 m,共分為18個(gè)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(gè)壩段發(fā)現(xiàn)橫向裂縫。為保證大壩施工質(zhì)量,需對大壩墊層混凝土進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。施工前應(yīng)進(jìn)行化學(xué)灌漿現(xiàn)場試驗(yàn),驗(yàn)證化學(xué)灌漿材料選擇、配比及設(shè)備配置設(shè)計(jì)的合理性,以確定合理的施工工藝和參數(shù),指導(dǎo)施工。

        二、化學(xué)灌漿試驗(yàn)材料選擇、配比及設(shè)備配置

        1.化學(xué)灌漿實(shí)驗(yàn)材料的選用。環(huán)氧灌漿材料主要成分為環(huán)氧樹脂(主劑)、水下固化劑、反應(yīng)型稀釋劑和表面活性劑等。

        2.化學(xué)灌漿試驗(yàn)漿材配比及其性能。根據(jù)化學(xué)灌漿試驗(yàn)現(xiàn)場情況,選用3種配比的環(huán)氧漿材,3種配比及其漿材性能試驗(yàn)成果分別見表1和表2。

        表 1 化灌試驗(yàn)漿材配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

        表 2 試驗(yàn)配比漿材性能(20℃)

        3.制漿工藝。預(yù)先將環(huán)氧樹脂A和稀釋劑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(shí)加入表面活性劑混合均勻,放入儲(chǔ)漿桶,通過自動(dòng)化灌漿泵進(jìn)行灌注。漿液配制采用分批配制,隨用隨配,以保持漿液的低黏度,提高灌漿質(zhì)量,節(jié)約漿材。

        4.化學(xué)灌漿設(shè)備配置。見表3。

        三、生產(chǎn)性試驗(yàn)施工工藝

        1.試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

        (1)了解混凝土經(jīng)過化學(xué)灌漿后,開裂混凝土的物理力學(xué)性狀的可提高程度。

        表 3 化學(xué)灌漿設(shè)備配備

        (2)驗(yàn)證灌漿工藝,詳細(xì)了解墊層的可灌性以及各項(xiàng)灌漿參數(shù)。

        (3)通過試驗(yàn)對混凝土性狀、可灌性、波速變化、透水性及力學(xué)強(qiáng)度的改變等進(jìn)行分析,論證混凝土化學(xué)灌漿的可行性,為優(yōu)化設(shè)計(jì)、簡化施工和降低工程造價(jià)提供依據(jù)。

        2.試驗(yàn)區(qū)域的選擇。試驗(yàn)區(qū)域選擇在裂縫寬度較大,處理難度較大的12壩段進(jìn)行,挑選原透水率較大且裂縫密集的區(qū)域作為化學(xué)灌漿試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)孔孔距1.0 m,孔深1.0 m,垂直鉆孔?;瘜W(xué)灌漿試驗(yàn)區(qū)實(shí)際孔位布置與裂隙相對位置見圖1。

        圖 1 化學(xué)灌漿試驗(yàn)布置孔

        3.試驗(yàn)施工順序。試驗(yàn)分二序施工,先施工1序1#和2#孔,再施工2序3#孔。試驗(yàn)孔施工完畢24 h后進(jìn)行檢查孔鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)。

        4.環(huán)氧漿材灌漿試驗(yàn)施工。環(huán)氧漿材灌漿試驗(yàn)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(jìn)行灌漿封孔?;瘜W(xué)灌漿孔孔距1.0 m,孔徑Ф35 mm。試驗(yàn)段長控制標(biāo)準(zhǔn)為1.0 m(試驗(yàn)段在墊層混凝土內(nèi)),灌漿最高壓力為0.2 MPa。當(dāng)吸漿量小于10 mL/min后,屏漿4 h即可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后,再保持壓力閉漿,進(jìn)行孔口封閉待凝。

        四、施工方法及施工技術(shù)要求

        1.化學(xué)灌漿布置。根據(jù)施工單位裂縫現(xiàn)場調(diào)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(xué)灌漿所有裂縫均采用通縫灌注,化學(xué)灌漿孔孔距1.0 m,孔深1.0 m,鉆孔垂直,部分有偏角的裂縫鉆孔角度為75°。

        2.灌前鉆孔。化學(xué)灌漿孔孔徑為Ф35 mm,灌漿孔采用手持式風(fēng)鉆鉆進(jìn),試驗(yàn)孔及檢查孔采用金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)。所有試驗(yàn)孔及檢查孔進(jìn)行全孔取芯,并進(jìn)行取芯描述;所有灌漿孔在各段鉆孔結(jié)束后均進(jìn)行鉆孔沖洗。

        3.壓水?;瘜W(xué)灌漿孔段灌前進(jìn)行20 min簡易壓水,簡易壓水可結(jié)合鉆孔裂隙沖洗進(jìn)行。壓水方法采用單點(diǎn)法,壓水壓力一律為0.15 MPa,壓水采用孔內(nèi)阻塞器壓水。化學(xué)灌漿灌前只做簡單壓水,用以驗(yàn)證孔口封閉效果及初估配漿量。

        4.壓力封孔。灌漿結(jié)束后,采用置換和壓力封孔法灌漿封孔,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。

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

        (1)為保證化學(xué)灌漿質(zhì)量,在化學(xué)裂縫灌漿前,在裂縫與壩段分縫處用鉆機(jī)鉆孔到砼與基巖接觸面,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(shè)壓力表。壓力表與管路之間裝設(shè)隔漿裝置,以防漿液進(jìn)入壓力表。

        (4)所有灌漿設(shè)備注意維修保養(yǎng),并有配用件,以避免因灌漿設(shè)備發(fā)生故障而導(dǎo)致中斷灌漿的質(zhì)量事故的發(fā)生。

        (5)灌漿開始時(shí),由于環(huán)氧樹脂漿液具有憎水性,且密度比水大,故采取純壓式灌注。

        (6)灌漿開始時(shí)關(guān)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(shù)員確定打開孔口回漿閥,排水(氣)。壓力逐步升至設(shè)計(jì)壓力。正常情況下,灌注作業(yè)連續(xù)進(jìn)行,以利充填密實(shí)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(shí)保持吸漿管口置于盛漿設(shè)備液面以下,以免灌漿時(shí)吸入空氣。

        (8)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。若注入率小于0.01 L/min的漿量已經(jīng)灌完,即可結(jié)束灌漿。結(jié)束后分兩個(gè)階段待凝,第一階段為有壓待凝,即以灌漿結(jié)束時(shí)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(jìn)行無壓待凝。

        6.表面裂縫處理。采用風(fēng)鎬配合人工沿裂縫對稱鑿寬20 cm、深5 cm的U型槽,并注意不破壞整體砼。U型槽首先用高壓水沖洗,然后用高壓風(fēng)吹凈槽內(nèi)積水,再用干棉紗擦干。在槽內(nèi)連續(xù)嵌填適量蓬松麻絲,并注意不要堵塞預(yù)留的灌漿管口,然后用環(huán)氧砂漿回填封縫。

        五、灌漿過程中一些特殊情況處理方法

        1.灌漿過程中,對于相鄰的鉆孔進(jìn)行觀測,如發(fā)現(xiàn)有串漿現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)降壓觀察分析原因,并采取相應(yīng)的處理措施。

        2.灌漿過程中,如吸漿量較大,且長時(shí)間內(nèi)不減少,超出受灌范圍,可采取降低灌漿壓力、縮短漿液凝固時(shí)間、增大漿液黏度、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(xué)漿液超過30℃),出現(xiàn)暴聚征兆,應(yīng)立即調(diào)換新漿,必要時(shí),采取沖洗設(shè)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,將未灌入的漿材廢棄或根據(jù)漿液黏度增長的情況用于其他孔的孔容置換。

        六、灌漿質(zhì)量控制

        1.質(zhì)量保證措施?;瘜W(xué)灌漿施工全過程中,要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)規(guī)程規(guī)范的設(shè)計(jì)要求和招標(biāo)文件的技術(shù)要求,按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中的施工程序和操作規(guī)程進(jìn)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(zhì)量,為指導(dǎo)下步灌漿施工提供可靠依據(jù)。具體措施如下。

        (1)施工準(zhǔn)備工作的質(zhì)量保證措施。鉆孔放樣嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)地放樣,進(jìn)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(zhì)量保證措施。鉆孔施工前按照鉆孔任務(wù)書準(zhǔn)備相應(yīng)的鉆探器具、鉆探記錄班報(bào)表等工具;鉆孔按照規(guī)范要求進(jìn)行,要求穩(wěn)固、水平、各部連接緊密。開孔前應(yīng)再一次校核孔位,嚴(yán)格按照鉆孔施工程序進(jìn)行鉆孔施工。

        (3)灌漿施工質(zhì)量保證措施。配備相應(yīng)的灌漿設(shè)備和器具,并且在開灌前進(jìn)行灌漿設(shè)備檢查,對不能正常滿足灌漿要求的設(shè)備和器具進(jìn)行維修。灌漿前先按規(guī)范要求進(jìn)行鉆孔沖洗,保證鉆孔沖洗干凈,按規(guī)范要求進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)。灌漿施工嚴(yán)格按分序逐漸加密的原則進(jìn)行,采取孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法。采用符合要求的灌漿材料,并進(jìn)行使用前的質(zhì)量檢驗(yàn),不合格材料堅(jiān)決不用于灌漿工程。在各儲(chǔ)漿桶點(diǎn)配備足夠數(shù)量的比重計(jì),保證漿液穩(wěn)定與均勻性。

        (4)灌漿施工技術(shù)保證措施。灌漿試驗(yàn)采用灌漿壓水自動(dòng)記錄儀進(jìn)行在線監(jiān)控和記錄,保證施工質(zhì)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(jī)組成員首先進(jìn)行自檢,然后灌漿隊(duì)施工員進(jìn)行復(fù)檢,最后工區(qū)施工員進(jìn)行終檢,并請監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

        (5)灌漿施工還應(yīng)注意環(huán)境保護(hù),合理排放污水、廢液。

        2.質(zhì)量檢測措施。為探索優(yōu)化灌漿工藝,確定合理的灌漿參數(shù),保證工程質(zhì)量,灌漿試驗(yàn)施工結(jié)束后,應(yīng)進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查?;瘜W(xué)灌漿質(zhì)量檢查以鉆孔壓水試驗(yàn)檢查成果為主,并結(jié)合鉆孔取芯情況等資料進(jìn)行綜合評定。質(zhì)量檢查壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法,壓水試驗(yàn)壓力為固結(jié)灌漿的80%?;瘜W(xué)灌漿質(zhì)量檢查合格標(biāo)準(zhǔn)按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》要求執(zhí)行。

        七、資料整理及提交

        化學(xué)灌漿結(jié)束后,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)?zāi)康?,及時(shí)整理灌漿試驗(yàn)成果,分析砼裂縫的可灌性,總結(jié)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。并提交相關(guān)灌漿成果資料,成果資料包括化學(xué)灌漿試驗(yàn)報(bào)告、鉆孔和灌漿施工班報(bào)記錄以及化學(xué)灌漿成果表。

        八、結(jié)論

        混凝土經(jīng)過化學(xué)灌漿后,對裂縫部位混凝土進(jìn)行取樣試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,開裂混凝土的裂縫得到了填充,混凝土物理力學(xué)性能得到了提高,膠結(jié)強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該處理方法不僅對其他工程混凝土裂縫的處理具有借鑒意義,同時(shí)對基巖裂縫的處理,對混凝土低強(qiáng)、松散等缺陷的處理同樣具有借鑒意義。

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