毛敏飛

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概述

南水北調(diào)中線一期工程葉縣段府君廟河渠道倒虹吸地處河南省平頂山市葉縣段境內(nèi)府君廟河道上，承擔(dān)著總干渠渠道輸水任務(wù)。府君廟河渠道倒虹吸管身段每節(jié)混凝土分兩層施工，分倉(cāng)高度2.75 m，先澆筑底板及掖角部分，后澆筑側(cè)墻和頂板部分，混凝土施工自2011年11月份開(kāi)始，至2012年12月30日結(jié)束。渠道樁號(hào)207+337～207+688段，為雙聯(lián)四孔鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，外輪廓尺寸9.5 m×35.2 m，過(guò)水?dāng)嗝娉叽?.9 m×6.9 m×4(高×寬×孔數(shù))，中墻厚1.2 m，邊墻厚1.3 m，底板和頂板厚度均為1.3 m，管身段主體結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)號(hào)C30W6F150，現(xiàn)澆成型。設(shè)計(jì)流量320m3/s，加大設(shè)計(jì)流量380m3/s。

觀測(cè)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)裂縫出現(xiàn)在施工拆模期，在管節(jié)側(cè)墻呈規(guī)律性豎向分布，位于管節(jié)側(cè)墻的1/2至1/4高度。后經(jīng)鑿縫采用WYSK-40X型40倍帶光源讀數(shù)顯微鏡配合檢查裂縫，不同時(shí)段檢測(cè)裂縫沒(méi)有明顯變化，均未發(fā)現(xiàn)裂縫滲水，綜合顯示裂縫為非貫穿性淺層裂縫。為保證工程整體質(zhì)量，在混凝土倒虹吸管缺陷位置的修補(bǔ)應(yīng)選用保證力學(xué)性能優(yōu)越且水工特性良好的修補(bǔ)方式，而化學(xué)灌漿法具有固化時(shí)間短、滲透能力強(qiáng)和較高粘結(jié)強(qiáng)度等特點(diǎn)，在本工程缺陷處理中得到了應(yīng)用。

2 化學(xué)砂漿的選擇

2.1 化學(xué)砂漿

化學(xué)灌漿法是使用化學(xué)漿材對(duì)混凝土缺陷處理的一種新技術(shù)手段[1]?；瘜W(xué)灌漿以化學(xué)聚合物為主劑，無(wú)毒、高韌性且便于施工，是一種新型混凝土建筑物修補(bǔ)材料，屬于水泥基修補(bǔ)材料，施工與普通水泥砂漿相似，可人工涂抹注漿，施工工藝簡(jiǎn)單，但與普通水泥相比更易操作和控制施工質(zhì)量，并適合潮濕面粘結(jié)，與基礎(chǔ)混凝土溫度適應(yīng)性好?；瘜W(xué)砂漿使用壽命與普通水泥砂漿幾乎相同，具有優(yōu)異的粘結(jié)、抗裂、防水、防氯離子滲透、耐磨、耐老化等性能[2]。因此在本次缺陷處理中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段工程主流的化學(xué)砂漿有丙乳砂漿，CW環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，CW改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿等。

2.2 化學(xué)砂漿的選擇

由于化學(xué)砂漿的特殊性，化學(xué)砂漿的使用不僅能夠減少施工用水量，而且由于聚合物在水泥水化時(shí)失水形成聚合物膜，與水泥漿體呈連續(xù)相，改善了硬化水泥砂漿的物理組織結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力，大大減少了微裂縫出現(xiàn)的可能性。同時(shí)聚合物纖維越過(guò)裂縫，起到了填充與連接作用，限制了裂縫的蔓延，填充了裂縫，阻斷了內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外界的通道，從而使化學(xué)砂漿粘結(jié)強(qiáng)度、抗裂性、抗碳化、抗?jié)B性、抗氯離子滲透能力均得到了顯著的提高[3]。

根據(jù)實(shí)際實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，本次以普通水泥砂漿，丙乳水泥砂漿和CW改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿做對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)試件的灰砂比為1∶1，丙乳摻量為30%。CW改性環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿材料雙組份A∶B=5∶1。試件放入養(yǎng)護(hù)室28 d后檢測(cè)力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 普通砂漿、丙乳水泥砂漿與CW系環(huán)氧樹(shù)脂砂漿性能檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知兩種化學(xué)砂漿的極限延伸率均高于普通砂漿，且有較小的收縮變形率。雖然丙乳水泥砂漿的抗拉強(qiáng)度優(yōu)于普通砂漿，但抗壓強(qiáng)度略低于普通砂漿。而CW系改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于丙乳水泥砂漿，且CW系改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿具有良好的流動(dòng)性和浸透性，能夠自發(fā)的向縫隙方向流動(dòng)。因此本缺陷修復(fù)工程選用CW系改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿作為縫隙修補(bǔ)劑，對(duì)縫隙進(jìn)行修補(bǔ)。

3 化學(xué)灌漿法的工程應(yīng)用

在工程中，觀測(cè)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)裂縫出現(xiàn)在施工拆模期，在管節(jié)側(cè)墻呈規(guī)律性豎向分布，位于管節(jié)側(cè)墻的1/2～1/4高度。后經(jīng)鑿縫采用WYSK-40X型40倍帶光源讀數(shù)顯微鏡配合檢查裂縫，縫長(zhǎng)0.9 m～4.0 m，縫寬0.08 mm～0.4 mm，縫深1.0 cm～3.9 cm（鋼筋保護(hù)層8 cm），不同時(shí)段檢測(cè)裂縫沒(méi)有明顯變化，以及經(jīng)過(guò)汛期強(qiáng)降雨造成基坑積水深度約7.0 m，均未發(fā)現(xiàn)裂縫滲水，綜合顯示裂縫為非貫穿性淺層裂縫。則使用化學(xué)灌漿法對(duì)其缺陷進(jìn)行修補(bǔ)。

在修補(bǔ)過(guò)程中由于縫口封閉需要，首先對(duì)裂縫兩側(cè)的混凝土，以縫為中線，用角磨機(jī)進(jìn)行拋磨處理，打磨寬度15 cm～20 cm，打磨深度為1.5 cm～2 cm，至露出新鮮混凝土面。對(duì)裂縫兩側(cè)表面打磨、沖洗干凈、晾干后，即可對(duì)裂縫縫口進(jìn)行封閉[4]。用手持角磨機(jī)沿裂縫縫口切割10 cm左右深切口，然后對(duì)裂縫兩側(cè)各3 cm的范圍采用的環(huán)氧膠泥（與混凝土同色）進(jìn)行多層涂刮，涂刮時(shí)用環(huán)氧膠泥將裂縫切口內(nèi)填充密實(shí)，以確?？p口密封嚴(yán)實(shí)，保證灌漿效果。環(huán)氧膠泥要求嚴(yán)格按照比例進(jìn)行配置。裂縫深度穿過(guò)側(cè)墻則需要在側(cè)墻兩側(cè)進(jìn)行封閉，外側(cè)墻裂縫已用裂縫封閉膏封閉。布注漿孔孔距為25 cm～30 cm、孔徑2.7 cm～3.0 cm，孔深不少于5.0 cm。采用取芯鉆造孔，見(jiàn)圖1。

圖1 騎縫鉆孔布置圖

化學(xué)砂漿材料選用CW雙組份改性環(huán)氧灌漿材料，A液為改性環(huán)氧樹(shù)脂，B液為固化劑，配比按廠家提供的配比操作，A∶B=5∶1。在混凝土表面縱向面豎向裂縫從低處向高處進(jìn)行灌漿，從最底部一個(gè)灌漿嘴開(kāi)始，自下而上逐嘴上移灌注。隨著灌漿過(guò)程的進(jìn)展，漿液在縫隙內(nèi)逐步向縱深、向上充填，當(dāng)最后一灌漿材從漿嘴出漿時(shí)，表明漿液基本將縫隙充填飽滿，此時(shí)將頂部的灌漿孔接上輸漿管。灌漿壓力控制在0.2 MPa～0.3 MPa繼續(xù)灌漿，直至灌漿壓力達(dá)到限壓標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)壓5 min停止灌漿[5]。待漿液凝固后，切除注漿嘴，用角磨機(jī)打磨，使表面平整光滑，用高壓水沖洗表面，烘干，涂刷一層滲透型水泥基涂料，寬20 cm，厚0.2 cm。

在灌漿結(jié)束7天后，在裂縫表面鉆騎縫孔取芯檢查灌漿質(zhì)量[6]。鉆孔直徑為φ60 mm，由于側(cè)墻混凝土內(nèi)有結(jié)構(gòu)鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度為8 cm（按照規(guī)范要求，保護(hù)層厚度不大于12 cm），鉆孔取芯的深度控制在10 cm以內(nèi)，用鋼筋掃描儀掃出鋼筋位置，盡量不損傷結(jié)構(gòu)鋼筋。經(jīng)鉆芯取樣檢查，芯樣視檢漿液填充飽滿，并做滲透試驗(yàn)，所有芯樣均不滲水，說(shuō)明縫隙修補(bǔ)后整體抗?jié)B性能良好。鉆孔取芯檢查完成后采用環(huán)氧補(bǔ)砂漿回填取芯孔，取芯孔回填至與側(cè)墻表面混凝土平齊。

4 結(jié)語(yǔ)

此次南水北調(diào)中線工程葉縣段府君廟河渠道倒虹吸裂縫修復(fù)工程中的裂縫位于管節(jié)側(cè)墻的1/2～1/4高度，縫長(zhǎng)0.9 m～4.0 m，縫寬0.08 mm～0.4 mm，縫深 1.0 cm～3.9 cm，共有 7條縱向裂縫，且為非貫穿性裂縫。此次修復(fù)工程已于2013年9月全部處理完成，處理效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果。于2014年5月8日通過(guò)國(guó)務(wù)院南水北調(diào)辦公室通水驗(yàn)收。

本次修補(bǔ)工程，通過(guò)對(duì)幾種化學(xué)砂漿與普通砂漿的力學(xué)性能綜合比較，最終選擇CW系改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿為此次修補(bǔ)工程的修補(bǔ)劑，對(duì)府君廟河渠道倒虹吸裂縫進(jìn)行修復(fù)。成功的解決了灌漿材料對(duì)混凝土裂縫的修復(fù)問(wèn)題，本次修復(fù)工程為化學(xué)灌漿法在水利設(shè)施混凝土裂縫修復(fù)工作中的應(yīng)用提供參考。