許尚偉，李志強，許振營

（山東省水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟南 250013）

沂水縣跋山水庫供水工程項目自跋山水庫引水至沂水縣新建縣城自來水水廠、許家湖鎮(zhèn)廬山工業(yè)園、黃山鎮(zhèn)龍山工業(yè)園。本期設(shè)計供水工程輸水規(guī)模為25 萬m3/d，供水人口50 萬。該工程等別為III 等，工程規(guī)模為中型，取水口工程等主要建筑物級別為3 級，本次輸水工程進水口設(shè)計水位以跋山水庫死水位為控制要素，最低運行水位為163.00 m，按照輸水管道采用重力式自流輸水方式設(shè)計，正常輸水工作壓力為0.6 MPa，水壓試驗壓力設(shè)計值為0.96 MPa，主要工程內(nèi)容包括：放水洞工程、取水口工程、輸水管道工程等。取水口工程位于跋山水庫放水洞出水口后、水電站前的供水管道處，采用直徑3.5 m 的鋼管與兩端外包混凝土供水管道連接，襯砌連接長度為1.0 m，設(shè)計采用厚度為0.50 m 的C30 混凝土，抗?jié)B等級為W6,抗凍等級為F150。

1 鋼管與混凝土結(jié)合處局部滲漏情況

沂水縣跋山水庫供水工程正式向沂水縣溪源自來水廠供水時，取水口工程鋼管與混凝土襯砌結(jié)合處局部滲漏嚴重，但未發(fā)現(xiàn)該處襯砌工程混凝土有裂縫，如果不及時處理，將影響工程正常運行。如果停止供水檢修處理，將嚴重影響整個沂水縣城工業(yè)和生活用水。

從現(xiàn)場觀測，滲水通道位于鋼管與襯砌混凝土粘結(jié)處，現(xiàn)場技術(shù)人員及時采集現(xiàn)場滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)，對取水口工程供水鋼管、混凝土襯砌工程、老放水洞改造工程滲流穩(wěn)定進行復(fù)核計算，排除老放水洞巖石裂隙滲透、混凝土襯砌工程局部斷裂等原因。計算結(jié)論為滲漏點位于供水鋼管與襯砌混凝土之間粘結(jié)處。

2 供水鋼管與混凝土粘結(jié)處滲漏成因

2.1 缺少設(shè)計原因

規(guī)范鋼板與混凝土粘結(jié)防滲設(shè)計規(guī)范及資料仍處于試驗研究階段，尚未有一套成熟的計算理論，未頒布涉及該方面的設(shè)計規(guī)范，目前工程技術(shù)應(yīng)用方面尚未有較多的經(jīng)驗作為參考。該處鋼管與混凝土結(jié)合處受力情況復(fù)雜，只是通過理論數(shù)值及實驗?zāi)Ｐ蛯ζ溲芯?，研究成果僅能作為設(shè)計參考參數(shù)。本次設(shè)計需要根據(jù)跋山水庫設(shè)計水位確定該處的設(shè)計水頭，測算出該處鋼管與混凝土結(jié)合處所受內(nèi)水壓力為0.6 MPa，加入計算結(jié)構(gòu)區(qū)所受其他荷載，通過模型試驗來確定該處混凝土襯砌連接結(jié)構(gòu)型式及長度。

2.2 施工條件差

該處位于水庫大壩下游，地質(zhì)條件復(fù)雜，大部分為粗粒二長花崗巖、斜長角閃巖，巖石較為堅硬，又因環(huán)保等原因，只能采用挖掘機破碎錘開挖，費工且效率低。根據(jù)當(dāng)時縣自來水廠供水要求，必須在20 d 內(nèi)具備通水條件，鋼管、蝶閥、安裝圖紙都沒有按照原計劃及時送達工地現(xiàn)場，跋山水庫當(dāng)時白天最低已接近0 ℃，混凝土襯砌工程段為管狀結(jié)構(gòu)，模板支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度較大，局部容易出現(xiàn)瑕疵。澆筑時，該處薄壁圓弧型結(jié)構(gòu)不適宜大方量混凝土澆筑，臥式圓形模板澆筑混凝土?xí)r，施工難度較大，容易造成局部混凝土澆筑時振搗不密實，影響混凝土施工質(zhì)量。

2.3 混凝土養(yǎng)護時間短

襯砌混凝土工程養(yǎng)護期間外部溫度最低已降至零下3 ℃，如果養(yǎng)護人員未提高養(yǎng)護期的溫度和濕度的情況下采取撒水、保溫、擋風(fēng)等措施，養(yǎng)護時間比正常溫度下仍未延長，養(yǎng)護不到位的混凝土因水化作用停止、水分很快散失，混凝土強度指標將不再增長，外表將產(chǎn)生干縮開裂、內(nèi)部組織松散，耐久性、抗凍、抗?jié)B隨之下降。以上原因均可能引起混凝土與鋼管產(chǎn)生縫隙，形成漏水通道。因水廠供水時間要求、外部氣溫低等客觀原因，造成了混凝土養(yǎng)護時間較短，仍須盡快投入使用。

3 滲漏補強方案

在施工現(xiàn)場，組織業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工、檢測等參建單位召開了專家論證咨詢會，考慮到該處地基應(yīng)力、結(jié)構(gòu)受力、溫度應(yīng)力等客觀條件比較復(fù)雜，同時滲漏處理方案施工時供水不能中斷、外部施工溫度較低、施工作業(yè)空間狹窄等客觀因素，提出以下滲漏補強處理方案。

3.1 防滲止水類化學(xué)灌漿

防滲止水類化學(xué)灌漿是根據(jù)工程實際需要，將一定比例的化學(xué)材料配制成不含固體顆粒的真溶液，用化學(xué)灌漿高壓針頭將其灌入需要修補的混凝土裂縫內(nèi)，使化學(xué)漿液滲透、擴散、膠凝或固化，以進行混凝土建筑物內(nèi)裂縫修補的一項加固基礎(chǔ)措施，用于混凝土缺陷補強和防水堵漏技術(shù)。防滲止水類化學(xué)灌漿是化學(xué)學(xué)科與工程學(xué)相結(jié)合，工程技術(shù)、高分子化學(xué)漿材和應(yīng)用化學(xué)科學(xué)進行混凝土加固補強、防滲止水缺陷處理，可確保工程順利進行或用以提高工程質(zhì)量的一項新技術(shù)。本次設(shè)計處理方案灌漿材料采用單液型水性聚氨酯灌漿液材料，該材料誘導(dǎo)凝固時間為40 s、粘度為280 mPas、混合時間（4 倍水）為30 s、遇水膨脹率為1600%、抗?jié)B系數(shù)為1.8×10-9、發(fā)泡率為450%。對需要處理滲漏處的連接段混凝土區(qū)域采用人工清理干凈，因操作空間較小，施工人員使用專用鉆孔工具電錘進行鉆孔，在鉆好的孔內(nèi)安裝注漿嘴，先用高壓清洗機注入清潔水，將封內(nèi)粉塵清洗干凈，再向注漿孔內(nèi)灌注化學(xué)注漿料，然后拆除注漿嘴。該方案材料無毒、工藝先進、操作簡便、施工速度快，工期較短、造價較低。

3.2 加長混凝土連接長度

直徑3.5 m 的鋼管與外包混凝土供水管道連接，延長襯砌連接長度各為1.0m，C30 混凝土厚度為0.50 m，抗?jié)B等級為W6, 抗凍等級為F150。該方案混凝土澆筑時間長、造價較高，影響工期較長。

3.3 重新澆筑

對直徑3.5 m 的鋼管與外包混凝土供水管道連接重新澆筑，在已澆筑混凝土的基礎(chǔ)上，襯砌連接長度各增加至2.0 m，C30 混凝土厚度為1.0 m，抗?jié)B等級為W6,抗凍等級為F150。該方案巖石開挖量大、混凝土澆筑時間較長、造價較高，影響工期較長。

針對上述三個方案比較，方案比選見表1，通過對施工工藝、施工成本、施工工期等多方面論證，擬采用防滲止水類化學(xué)灌漿方案。

表1 滲漏處理方案比選表

4 灌漿工藝流程

施工灌漿設(shè)計工藝原理：利用專用機械動力將專門制作好的化學(xué)漿液高壓注入混凝土裂成狹長細微的縫中，當(dāng)化學(xué)漿液遇到混凝土內(nèi)部裂成狹長細微發(fā)絲縫中的水分會快速擴張，形成無窮無盡的個體封閉閉合汽泡，水流完全不能進入混凝土結(jié)構(gòu)體內(nèi)的裂縫里，可達到止漏防水效果。

4.1 灌漿施工前準備

施工人員準備好穿戴個人防護器具、單液型水性聚氨酯灌漿液材料、高壓注漿管、高壓灌漿機、高壓注漿嘴、快干水泥密封劑、SDS 定點鉆頭、電鉆機等器材。

4.2 表面清理

施工人員詳細檢查混凝土襯砌與鋼管結(jié)合處狀況，確定埋設(shè)止水針頭位置及間距，將混凝土表面清理潔凈，清掃混凝土表面異物，保證表面潤濕、潔凈。

4.3 電鉆鉆孔

因鋼管與混凝土結(jié)合處布滿了微細不規(guī)則形狀裂縫，須沿著管道滲水方向兩側(cè)3～10 cm 范圍內(nèi)交叉布孔，孔距暫定為5～10 cm，采用孔徑?10 mm 左右的鉆頭進行鉆孔，鉆孔與混凝土表面夾角為10°～40°，交叉點位于離鋼管混凝土底部的1/3 范圍內(nèi)，順序由下向上布置鉆孔，再埋設(shè)止水針頭，鉆孔深度接近混凝土結(jié)構(gòu)厚度4/5 處或接近鋼管處左右深，鉆孔須接近滲漏處，注意不要將鋼管結(jié)構(gòu)打穿。

4.4 埋嘴

在已經(jīng)鑿好的鑿孔內(nèi)將專用工具止水針頭放進去安裝好，并且確保沒有用過的止水針頭、孔壁及橡膠部分無水干燥，以免針頭有水打滑不方便安裝，使用專用扳手將針頭擰緊，確保止水針頭與周圍之間擠壓封閉完好不漏，防止?jié){液滲漏。

4.5 清孔

用氣泵將表面的粉塵清洗去除，再用高壓水射流清洗機沖洗好已經(jīng)鑿好的鑿孔，直至灌漿鑿孔流出清水，則可進行下一步操作。

4.6 灌漿

在高壓灌漿機儲料桶中放入單液型水性聚氨酯注漿液，首先用高壓化學(xué)灌漿機將注漿管及料杯內(nèi)的異物擠壓排出，待至化學(xué)漿液噴出，再將止注漿嘴與高壓化學(xué)灌漿機連接，通過止水針頭將單液型親水性聚氨酯注漿液注入鋼管與混凝土結(jié)合滲漏處，施工工藝順序由鋼管底部向上依次注漿，當(dāng)鄰近孔開始冒出化學(xué)藥劑后，繼續(xù)保持最高灌漿壓力不變3～6 min，方可暫停該孔施工。當(dāng)移至臨近鑿孔灌漿時，直至該孔高壓灌漿打不進去，確保全部灌漿壓力最大化，如果局部繼續(xù)滲漏，可在該處繼續(xù)增孔加壓灌漿。

4.7 清理場地

全部灌漿施工完畢，鋼管與混凝土接觸面無滲水即可去掉止水針頭，清除溢出的灌漿液，用防滲水泥基滲透型結(jié)晶抗壓密封劑對灌漿口進行封堵，確保修補后的混凝土外觀質(zhì)量。

5 結(jié) 語

在供水工程中采用防滲止水類化學(xué)灌漿封堵細小貫穿裂縫，能夠克服供水管道工程特有的條件，滲漏現(xiàn)象基本消失，防滲效果明顯，從經(jīng)濟效益的角度分析具有以下優(yōu)點：

1）材料、速度能夠適應(yīng)本次供水管道工程野外施工隨季節(jié)變化的氣候條件，克服了需要帶水作業(yè)等施工惡劣環(huán)境，從而節(jié)約成本，提高了施工效率。

2）防滲止水類化學(xué)灌漿材料無毒，能夠滿足本次供水工程安全要求，使水資源在供水區(qū)不受污染，滿足人們的生產(chǎn)、生活用水要求。

3）防滲止水類化學(xué)灌漿施工工藝簡易方便、可快速處理類似漏水事故，滿足了供水工程運行不間斷施工、時間緊的要求。

總之，防滲止水類化學(xué)灌漿是水利工程中鋼管與混凝土粘結(jié)處細小裂縫滲漏處理的一項較為有效的施工方案，此方法工藝成熟、操作方便、處理速度快，不僅能保證工程施工質(zhì)量，而且能夠極大提高工作效率，在不停水的情況下縮短了施工周期，降低了施工成本，具有良好的經(jīng)濟效益和社會推廣價值。