梁大蘊(yùn)，梁興榮

（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 734000）

0 引言

引洮一期工程15#隧洞圍巖主要為重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)壤土,部分段落滲水較為嚴(yán)重,存在飽水土洞段,施工地質(zhì)條件極差,施工期局部發(fā)生過(guò)塌方,初步推測(cè)襯砌結(jié)構(gòu)后期受力狀態(tài)并非十分理想,可能存在偏壓或過(guò)大山巖外荷載的情況。從裂縫的縫補(bǔ)規(guī)律來(lái)看,較多的為縱向、點(diǎn)狀的分布,縱向裂縫多由于施工澆筑中冷縫產(chǎn)生導(dǎo)致,點(diǎn)狀裂縫或?yàn)槭┕ぶ谢炷琳駬v可能存在不密實(shí)的地方和雜物填充所致,使得襯砌存在結(jié)構(gòu)薄弱疏松通道,導(dǎo)致后期出現(xiàn)裂縫及滲水情況。

隧洞漏水較為嚴(yán)重處進(jìn)行了水樣檢測(cè),試驗(yàn)結(jié)果表明滲水的礦化度1566.50 mg/L,水中SO2-含量 576.94 mg/L,Cl-含量297.78 mg/L,屬微咸水,水質(zhì)差,化學(xué)侵蝕程度為強(qiáng)腐蝕。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50496-2008）規(guī)定,滲水對(duì)普通混凝土具有硫酸鹽型一般腐蝕性（V-C級(jí)）,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有弱腐蝕性。

水工隧洞襯砌混凝土裂縫的存在,不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的剛度和完整性,還會(huì)降低隧洞的抗?jié)B能力,引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化,影響隧洞的使用,設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行治理修復(fù),確保隧洞的長(zhǎng)久安全。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

在長(zhǎng)期的地下工程的滲漏實(shí)踐中,工程技術(shù)人員總結(jié)出了灌（灌漿材料）、嵌（嵌填剛性速凝材料）、抹（抹壓防水砂漿）和涂（涂布防水土料）等典型處理工藝。解決隧洞滲漏問(wèn)題,一般采取灌漿處理。綜合分析各種灌漿材料的特點(diǎn),設(shè)計(jì)采用在水泥漿液中添加BR型灌漿材料,該種材料可降低漿液的流動(dòng)性,降低結(jié)石體的收縮性,提高結(jié)石體的強(qiáng)度。

通過(guò)不同漿液配比,開(kāi)展工程區(qū)水泥漿液專(zhuān)題研究,結(jié)合本工程原材料和配合比,試驗(yàn)研究原材料配比的影響規(guī)律,并提出合理化建議。主要研究?jī)?nèi)容有：

（1）水灰比對(duì)水泥漿液性能的影響；

（2）防水劑摻量對(duì)水泥漿液性能的影響：

（3）專(zhuān)用粉摻量對(duì)水泥漿液性能的影響；

（4）摻入10%超細(xì)水泥灌漿料對(duì)水泥漿液性能的影響。

2 試驗(yàn)成果與分析

對(duì)試驗(yàn)所用原材料（水泥、灌漿料、防水劑、專(zhuān)用粉、減水劑）進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。比較不同配比漿液的性能,得出適用于本工程的最佳漿液配比。試驗(yàn)用水泥為永登祁連山水泥有限公司生產(chǎn)的42.5 高抗硫酸鹽水泥,終凝時(shí)間為340 min,28 天抗折強(qiáng)度為7.8 MPa,28 d抗壓強(qiáng)度為44.2 MPa；BR型防水劑和專(zhuān)用粉生產(chǎn)廠家為山西建華化工有限公司；減水劑是甘肅唯克隆工程建材有限公司生產(chǎn)的引氣高效減水劑,減水率為15.9%。

2.1 水灰比的影響

設(shè)計(jì)水灰比為2∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1四種水灰比,BR型防水劑、專(zhuān)用粉和減水劑摻量按推薦最小摻量摻入,水灰比對(duì)漿液性能影響見(jiàn)表1。

表1 水灰比對(duì)漿液性能影響

從表1和圖1可以看出,漿液比重隨著水灰比增大而減小,漿液比重與水灰比呈現(xiàn)線性關(guān)系；水灰比越大漿液的流動(dòng)性越大；水灰比≤0.7時(shí),漿液析水率為零,水灰比＞0.7時(shí)漿液呈現(xiàn)析水現(xiàn)象；漿液凝結(jié)時(shí)間與水灰比呈現(xiàn)冪次方增加；水灰比為0.5時(shí)漿液粘度較大,不透水系數(shù)試件成型不密實(shí),水灰比≥0.7時(shí),不透水系數(shù)與水灰比呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)；水灰比越大漿液結(jié)石抗壓強(qiáng)度越小。從流動(dòng)度工作性能結(jié)合以往灌漿經(jīng)驗(yàn)可以看出壓力注漿漿液水灰比宜為0.7~1。

圖1 水灰比對(duì)灌漿料性能的影響

2.2 BR型防水劑摻量的影響

選取水灰比為0.7和1研究防水劑摻量對(duì)漿液性能的影響。BR型防水劑推薦摻量為水泥用量8%~12%,BR型專(zhuān)用粉摻量為1%,對(duì)比水灰比為0.7∶1和1∶1時(shí)防水劑摻量對(duì)注漿漿液性能的影響。

從表2和圖2可以看出,防水劑摻量對(duì)漿液工作性能影響較小,防水劑摻量越大,漿液結(jié)石抗壓強(qiáng)度越低,防水劑的摻量影響漿液中水泥的水化反應(yīng)。

表2 防水劑摻量對(duì)漿液性能影響

圖2 防水劑摻量對(duì)漿液流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度影響

2.3 BR型專(zhuān)用粉摻量的影響

BR型專(zhuān)用粉推薦摻量為水泥用量1%~3%,BR型防水劑摻量為8%,對(duì)比水灰比為0.7∶1和1∶1時(shí)專(zhuān)用粉摻量對(duì)注漿漿液性能的影響。

從表3 可以看出專(zhuān)用粉摻量越多,漿液流動(dòng)性越差造成灌漿結(jié)石密實(shí)度較差,摻量越多結(jié)石抗壓強(qiáng)度越低,專(zhuān)用粉最佳摻量宜為1%。

表3 專(zhuān)用粉摻量對(duì)漿液性能影響

2.4 摻入10%超細(xì)水泥灌漿料的影響

對(duì)比100%水泥和內(nèi)摻10%超細(xì)水泥灌漿料水泥漿液性能變化。

表4 內(nèi)摻10%超細(xì)水泥灌漿料對(duì)漿液性能影響

從表4和圖3可以看出,內(nèi)摻10%超細(xì)水泥灌漿料能夠改善漿液的工作性能,漿液結(jié)石的抗壓強(qiáng)度有所提高。超細(xì)水泥灌漿料摻配會(huì)增加施工成本,再者摻入灌漿料使得材料成本增加較多,綜合考慮此工程不適合摻入超細(xì)水泥灌漿料。

圖3 對(duì)比不同膠凝材料對(duì)漿液流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度的影響

3 結(jié)語(yǔ)及展望

3.1 結(jié)語(yǔ)

對(duì)隧洞襯砌病害修復(fù)壓力注漿漿液配比所用原材料、不同BR型防水劑摻量、不同BR型專(zhuān)用粉摻量、不同水灰比和內(nèi)摻10%超細(xì)水泥灌漿料等試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

（1）摻入BR型防水劑和專(zhuān)用粉可以配制出滿足引洮一期供水工程裂縫修復(fù)的灌漿堵漏材料。

（2）BR型防水劑和專(zhuān)用粉最佳摻量為8%和1%。

（3）水灰比為0.7∶1和1∶1時(shí),配制的水泥漿液灌漿料工作性能較好,可以滿足注漿工作的需要。水灰比為0.7∶1時(shí)水泥漿液灌漿料的凝結(jié)時(shí)間為8 h~11 h；水灰比為1∶1時(shí)灌漿料的凝結(jié)時(shí)間為18 h~22 h,配制的灌漿料凝結(jié)時(shí)間滿足注漿工作需要。

（4）水泥漿液結(jié)石強(qiáng)度隨著水灰比增大而減小,水灰比為0.7∶1時(shí)抗壓強(qiáng)度為9 MPa~18.6 MPa；水灰比為1∶1時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度為3.6 MPa~6.2 MPa,注漿料力學(xué)性能滿足工程需要。

（5）水灰比為0.7∶1和1∶1時(shí)水泥漿液結(jié)石不透水性系數(shù)為0.8 MPa·h~1.8 MPa·h,可以有效預(yù)防洞內(nèi)滲水。

3.2 展望

（1）引洮一期供水工程隧洞處于較高硫酸鹽侵蝕環(huán)境中,襯砌結(jié)構(gòu)等長(zhǎng)時(shí)間受硫酸鹽侵蝕造成結(jié)構(gòu)損害。裂縫修復(fù)應(yīng)采用高抗硫酸鹽水泥或摻外加劑進(jìn)行灌漿從而保護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)。

（2）鑒于引洮供水一期工程隧洞所處的特殊環(huán)境,建議該工程營(yíng)運(yùn)期間定期對(duì)混凝土裂縫和強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè),以期及早發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。