薛振勇XUE Zhen-yong

（中鐵十七局集團有限公司勘察設計院，太原 030006）

0 引言

在地下綜合管廊施工過程中，受當?shù)丨h(huán)境、施工情況以及混凝土材料等因素影響，混凝土裂縫是常見的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)裂縫，不僅會影響管廊結(jié)構(gòu)的整體受力性能，使管廊結(jié)構(gòu)的耐久性受到影響，還可能導致管廊發(fā)生滲漏水，給地下綜合管廊的使用和運營帶來重大影響，因此，綜合管廊的裂縫處理應該引起足夠的重視。

1 背景

包頭市為干旱半干旱大陸性氣候，有干燥少雨，晝夜溫差大，冬季嚴寒，夏季干熱，冬春倆季多風沙，蒸發(fā)強烈等特點，在這種環(huán)境下施工的混凝土結(jié)構(gòu)物容易產(chǎn)生裂縫，包頭市110 國道綜合管廊混凝土結(jié)構(gòu)在此環(huán)境下產(chǎn)生了不同程度的裂縫，裂縫的產(chǎn)生影響綜合管廊的結(jié)構(gòu)受力和防水性能。本項目通過對裂縫產(chǎn)生的原因進行分析，采用高壓注環(huán)氧樹脂法對綜合管廊的裂縫進行修復處理，獲得了良好的效果，可供類似項目參考。

2 裂縫形態(tài)及原因分析

2.1 裂縫的形態(tài)

包頭市110 國道綜合管廊分為綜合艙、高壓電力艙和熱力艙，管廊主體混凝土分兩次澆筑，第一次澆筑底板和緊鄰底板的60cm 墻身，第二次澆筑剩余上部墻身和頂板。包頭市110 國道綜合管廊標準橫斷面見圖1。

圖1 包頭市110 國道綜合管廊標準橫斷面圖

2.2 裂縫產(chǎn)生的原因

在包頭市110 國道綜合管廊施工的三個標段中，均出現(xiàn)裂縫，且其形態(tài)及分布規(guī)律基本一致，可判斷為質(zhì)量通病。經(jīng)分析，可能的原因如下：一是包頭當?shù)貧夂蚋稍?，晝夜溫差大，拆除模板后由于混凝土表面急速失水收縮及溫度應力引起開裂；二是兩次澆筑時的混凝土坐落在第一次澆筑的基面上，等同于受巖基的約束，由于強約束力開裂；三是管廊每30m 設置一個伸縮縫，每節(jié)管廊結(jié)構(gòu)較長，雖符合規(guī)范要求，但在包頭當?shù)氐臍夂驐l件下，還是會因管廊結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應力引起混凝土開裂。

3 裂縫修補工藝

混凝土裂縫的形成與發(fā)展的情況各有不同，其裂縫的修復方式也不一樣，在本項目中，裂紋發(fā)生于綜合管理的的墻壁內(nèi)，綜合管廊屬于地下室構(gòu)造，且管廊艙內(nèi)在后期運營時會設置高壓電纜和通信電纜，對防水要求很嚴格，如果裂縫修復不良會嚴重影響管理以后的結(jié)構(gòu)安全性和使用性能。本項目根據(jù)綜合管廊使用要求和現(xiàn)場裂縫情況，在咨詢相關專家的意見后，最終選擇高壓注環(huán)氧樹脂法對綜合管廊墻身的開裂位置進行修復，在綜合管廊墻身上鉆孔，利用高壓注漿機將配制好的環(huán)氧樹脂漿液注進綜合管廊裂縫內(nèi)，漿液填充裂縫并固結(jié)，達到修復裂縫的目的。

3.1 施工工藝流程

裂縫修復工藝流程見圖2。

圖2 裂縫修復工藝流程圖

在施工之前，首先調(diào)查混凝土裂縫位置進行統(tǒng)計，準備注漿材料和注漿機具，將裂縫進行表面處理后，用環(huán)氧樹脂封口膠封住裂縫，間隔20～30cm 裂縫處打眼并埋設止水針頭（注漿嘴），高壓灌注環(huán)氧樹脂漿液，灌注完成后拔出止水針頭，修補完成后，表面用環(huán)氧樹脂封口膠封住注漿眼，注漿完成后對混凝土表面進行修飾，使管廊墻身光滑、色澤一致。砂漿材質(zhì)一般使用環(huán)氧樹脂裂縫砂漿液，其主要成份為主料（E-44 環(huán)氧樹脂溶液）、稀釋水、固化劑和填料料等所構(gòu)成，封縫選用環(huán)氧膠水泥。

3.2 裂縫的調(diào)查統(tǒng)計

包頭市110 國道綜合管廊裂縫一般出現(xiàn)在第二次澆筑的墻體上，為豎向裂縫，沿墻長每3～5m 一道，裂縫長度0.5～3m，寬度≤0.4mm，部分裂縫延伸至管廊頂板。在施工之前，通過現(xiàn)場調(diào)查對裂縫的寬窄、長度和發(fā)育方向等做好統(tǒng)計，以確定哪些裂縫需要進行修復處理，并對裂縫位置進行標記。（圖3）

圖3 裂縫位置圖

3.3 注漿材料和機具的準備

根據(jù)裂縫的統(tǒng)計情況來確定注入漿液的數(shù)量，本項目選用環(huán)氧樹脂漿液作為注漿材料，注漿液的工程量可采用以下公式進行計算：

式中：W—注入漿液量：a—裂縫長度（mm）；b—裂縫寬度（mm）；c—裂縫深度（mm）；d—漿液比重；k—擴散系數(shù)。

注漿過程中環(huán)氧樹脂漿液會擴散，實際需要的環(huán)氧樹脂注漿液量約為理論量的1.3 倍以上，本項目擴散系數(shù)k取值為1.5。若混凝土在施工過程中振搗不密實擴散系數(shù)k 就會相應增大，因此還需要根據(jù)現(xiàn)場情況確定擴散系數(shù)的數(shù)值。（表1）

表1 管廊裂縫及注漿工程量統(tǒng)計表

計算出注漿液工程量后，再根據(jù)項目的工期要求和機具的注漿效率來確定高壓注漿機數(shù)量。若在后續(xù)施工過程中高壓注漿機類型或數(shù)量無法滿足要求，應對注漿機具的類型和數(shù)量進行調(diào)整，以滿足修補結(jié)構(gòu)裂縫的要求。

3.4 混凝土裂縫清理

調(diào)查出裂縫的范圍并作出標記后，開始對混凝土裂縫進行清理，用鋼刷或吸塵器把混凝土裂縫表面的塵土、浮渣等清除掉，一般清理寬度為5～10cm。在清理過程中要避免浮渣、塵土等雜物掉落進裂縫里，若裂縫內(nèi)塞進雜物會不利于裂縫的注漿修復。

3.5 鉆孔、埋設止水針

裂縫清理完成后，對綜合管廊墻身的擬注漿位置進行鉆孔，鉆孔間距依據(jù)裂縫的尺寸和方向而定，鉆孔間距通常為20～30㎝，鉆孔完成后孔內(nèi)會有殘留物，會對注漿產(chǎn)生一定影響，因此需要對孔洞進行清理，可采用吹風機等對孔內(nèi)殘留物進行清理。原則上鉆孔位置縫窄宜密，縫闊可稀，但每條裂縫至少有一個進漿孔和排氣孔。對于貫穿墻身的裂縫，需要裂縫位置管廊墻身的兩端鉆眼，當墻身一側(cè)灌注時另一側(cè)裂縫必須封堵。

鉆孔完成后開始埋設止水針和配套元件（注漿嘴），止水針的配套元件是將漿液注入裂縫內(nèi)的連接器，安裝后需要手工擰緊，此時應注意止水針的橡膠部分和孔壁在未使用時要保持干燥，否則在擰緊過程中容易打滑，可能影響安裝的效果。（圖4）

圖4 鉆孔位置圖

3.6 封閉裂縫

封閉裂縫的目的就是讓裂縫中形成一個封閉性的空腔，一般采用強度高材料來作為裂縫的密封膠。本項目采用環(huán)氧樹脂膠來密封裂縫，封閉裂縫的長度以注漿材料時不滲漏為原則，裂縫封閉完成后需要等待環(huán)氧樹脂膠的固化時間，一般固化時間是3～5 個小時，還可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況來確定所選用的密封膠達到注漿強度的時間。

表3 裂縫處理完成后各項指標檢測表

若結(jié)構(gòu)表面有蜂窩麻面或露筋的部位，可用聚合物砂漿或封縫膠等材料進行修補處理，若未進行修補，可能導致漏漿，影響注漿飽滿度。

裂縫封閉后需檢查封閉效果，可以進行壓氣試漏來檢驗密閉效果，試漏前沿裂縫涂抹肥皂水，漏氣的位置應當進行修補，以保證裂縫的封閉效果。

3.7 配制注漿液

本項目采用環(huán)氧樹脂漿液作為高壓注漿液，通過試驗來確定環(huán)氧樹脂漿液的配合比，再按照配合比進行配制，漿液的主要成分有環(huán)氧樹脂、塑化劑、稀釋劑、固化劑和填充料（根據(jù)實際情況選擇是否需要加入填充料），在配制漿液時各成分應攪拌均勻。環(huán)氧樹脂漿液具有粘結(jié)特性良好、熱收縮性小、耐腐蝕、耐久性好等特點，適合作為裂縫修補的注漿液。環(huán)氧樹脂漿液的配合比見表2。

表2 環(huán)氧樹脂漿液配合比表

在施工過程中還可以根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整配合比，當裂縫太大無法正常注漿時，可以加入水泥、砂子等填充料，以保證正常注漿，確保注漿質(zhì)量。

3.8 現(xiàn)場注漿

在配制環(huán)氧樹脂注漿液的同時進行現(xiàn)場注漿機具的準備，漿液配制好后開始現(xiàn)場注漿，一般采用自下而向上的順序?qū)C合管廊墻身進行注漿，注漿時需用留設排氣口或注漿口，否則無法注漿密實。

具體操作步驟如下：①注入起始時氣壓約為20kPa，之后慢慢增加至50～60kPa。②軟管最大可載樹脂約50g，最大有效注入容量約40g。③根據(jù)裂縫統(tǒng)計情況和現(xiàn)場施工組織情況，確定施工至各個位置時所需要的環(huán)氧樹脂漿液數(shù)量，避免環(huán)氧樹脂漿液準備不足或過剩。④自下而向上對綜合管廊的墻身進行注漿，保證注漿飽滿。⑤在注漿成型條件穩(wěn)定后應維持一定時間，以達到注漿條件，提高注漿效率。⑥注漿時，相鄰的縫隙都必須進行密封，以防止?jié)B漏。由于環(huán)氧樹脂漿液在固化強度上來后比較難清理，在注漿過程中應隨時清理流出來的漿液。⑦松開注漿機的彈簧，觀察漿液的灌注情況，若環(huán)氧樹脂注漿液不夠飽滿需要進行補灌，以保證灌漿的飽滿度。⑧當灌注漿液溫度下降，確認不再上膠時，即可確認灌注成型，注漿完成之后拆除注漿裝置，用堵頭把底座堵死，防止?jié){液流出。⑨環(huán)氧樹脂在凝固后需要敲去底座和封頭，修補表面的縫隙。⑩注漿結(jié)束后應檢查是否存在缺陷，若有缺陷需及時進行修補，以確保裂縫修復質(zhì)量。

3.9 表面修飾

現(xiàn)場注漿完成后對施工所產(chǎn)生的雜物進行清理，并對混凝土表面進行修飾和打磨，使綜合管廊表面光滑、色澤一致。

4 效果檢驗

高壓注漿完成后，當環(huán)氧樹脂漿液達到7 天固化期時，開始鉆取芯樣進行檢測，在裂縫位置隨機選擇各個澆筑階段的10 組（每組3 個）芯樣進行檢驗，芯樣應騎縫鉆取。檢測結(jié)果：環(huán)氧樹脂注漿料與混凝土融合緊密，未出現(xiàn)空隙，呈現(xiàn)均勻狀態(tài)；芯樣的劈裂抗拉強度檢測和抗壓強度檢測均符合要求，對結(jié)構(gòu)進行了補強，使結(jié)構(gòu)整體受力情況滿足要求。因此采用高壓注環(huán)氧樹脂法對綜合管廊的混凝土裂縫進行處理，修復效果較好，達到了預期的裂縫修復效果。

5 結(jié)論

通過高壓注環(huán)氧樹脂法在包頭市110 國道綜合管廊裂縫處理的成功應用，證明該方法可以有效修補綜合管廊混凝土裂縫：①環(huán)氧樹脂漿液可灌性好，具有較好的浸潤性，該漿液適用于采用高壓注漿法進行裂縫修復，能使灌注飽滿，與結(jié)構(gòu)混凝土之間的粘結(jié)比較牢固。②高壓注環(huán)氧樹脂法能有效修復綜合管廊結(jié)構(gòu)的混凝土裂縫，利用高壓環(huán)境將環(huán)氧樹脂漿液注入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的微隙、微縫、微孔、毛細小孔洞等內(nèi)，能確保灌注進裂縫內(nèi)的漿液飽滿、密實，從而保證混凝土裂縫的修復質(zhì)量。③高壓注環(huán)氧樹脂法修補裂縫可以對結(jié)構(gòu)進行補強（適用于對裂縫恢復截面有整體性要求或補強要求的工程），使結(jié)構(gòu)整體性受力情況更好，裂縫修復后為鋼筋提供了足夠的保護層，避免因鋼筋銹蝕引起的病害，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。