化学灌浆在新疆达坂隧洞管片裂缝处理中的应用

马 骋

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

新疆达坂隧洞为无压引水隧洞，洞线近东西向布置，隧洞开挖采用TBM法进行施工，六边形预制混凝土管片衬砌，衬砌后内径为6.0 m，管片宽1.6 m，厚度28 cm，由于隧洞属混凝土管片衬砌薄壁结构建筑物，通水后出现渗漏不仅会导致水量损失，恶化洞周围围岩条件，而且还会引发钢筋的锈蚀，混凝土保护层的脱落、冻融等伤害，加速混凝土结构老化，使用寿命缩短。为了保证隧洞长期输水安全，恢复结构的整体性，同时提高管片的耐久性和抗渗性，需要对混凝土裂缝进行防渗补强处理。

2 裂缝现状及分析

已安装管片由于施工过程、预制工艺、开挖地质条件等因素造成管片出现贯穿性裂缝，其裂缝多数呈压缝，裂缝宽度一般为0.1 mm～0.5 mm，局部最宽达0.6 mm～1.5 mm。裂缝长度大多数贯通1 600 mm板宽，少数裂缝只从一侧往板中心位置发展，其中有偏压作用的洞段已采取了固结灌浆、锚杆和钢支撑联合作用控制变形的措施，根据监测单位提供资料分析，目前已趋于稳定;根据成因分析、变位观测、危害程度对裂缝缝深、缝宽及走向进行检测分析，确定裂缝处理办法。其裂缝分布主要在两侧及顶部管片，主要为渗水裂缝、裂缝宽度不小于0.15 mm的干缝、裂缝宽度小于0.15 mm的表层裂缝。

3 处理方案及工艺

3.1 灌浆材料及设备

对于渗水性裂缝选用HW水溶性聚氨酯灌浆料，其遇水膨胀，有堵水功效，具有粘度低，可灌性好，与混凝土粘结强度高，收缩性小等特点。性能详见表1。对于大于0.15 mm的干缝选用具有较高强度及防渗特性的改性环氧化学灌浆材料。其粘度低，可灌性好，可渗入0.2 mm混凝土裂缝和微细岩体内，与国内同类材料相比，其早期发热量低、无毒性、施工操作方便，是较理想的混凝土补强加固材料。性能详见表2。

表1 HW灌浆材料的性能

表2 改性环氧灌浆材料的性能

达坂隧洞裂缝处理使用主要设备见表3。

表3 裂缝处理主要设备表

3.2 缝宽不大于0.15 mm干缝处理

对于不大于0.15 mm的静止微裂缝，采用表面涂刷的方法对裂缝进行封闭，具体工艺如下:

1)打磨基面:用装有钢丝刷头的打磨机打磨裂缝表面，清除表面浮灰、岩粉，其打磨宽度约3 cm，然后用湿布擦拭打磨过的表面。当两条裂缝间的宽度小于20 cm时，则连同一起处理;2)清洗:待表面打磨后，用高压水把基面上的浮灰、岩粉清洗干净;3)涂刷界面剂:待管片表面干燥后，涂刷界面剂，涂刷薄而均匀;4)涂刷手刮聚脲:当界面剂指干后，在打磨范围内涂刮手刮聚脲，涂层厚度为1 mm，宽度为20 cm。为适应裂缝的变形，裂缝处涂层应适当加厚，且增加胎基布，涂层厚度为1.5 mm，总宽度为5 cm，边缘处涂层厚度不小于2.0 mm;5)养护:涂手刮聚脲后，涂层需要养护3 d，要求涂层不要受到浸泡。

3.3 渗水裂缝及缝宽不小于0.15 mm干缝处理

渗水裂缝施工工艺:钻孔→洗孔→埋设灌浆管→灌注浆液→封孔→基面处理→清洗→涂刷界面剂→涂刷手刮聚脲→养护。

缝宽不小于0.15 mm干缝施工工艺:钻孔→洗孔→埋设灌浆管→封闭裂缝→灌注浆液→封孔→基面处理→清洗→涂刷界面剂→涂刷手刮聚脲→养护。

3.3.1 灌浆孔的布设和钻孔

对于较深的裂缝，若采用化学灌浆时，需要钻孔。对于表面或表层不深的裂缝，化学灌浆时则采用环氧粘贴灌浆嘴灌注。应根据管片的厚度、裂缝的长度和深度，选择灌浆孔的孔径和孔深。当裂缝的缝隙不串通，应根据情况再补灌浆孔。在缝隙串通的情况下，孔距不宜过密，应尽量保证管片衬砌的完整性。在裂缝的交叉处、较宽处、端部以及裂缝贯穿处，都应埋设灌浆嘴，一条裂缝上必须有进浆嘴和出浆嘴。钻孔要求见表4。

表4 裂缝钻孔的要求

3.3.2 洗缝和试压

缝面采用风、水轮换冲洗(一般风压不大于0.1 MPa，水压不大于0.2 MPa)，直至回清水。试压采用单孔压水，逐孔检查，记录各孔漏水率及串通情况，以便确定排水孔位置和灌浆次序。

3.3.3 封缝

封闭裂缝表面。封闭前首先对裂缝两侧进行表面处理，用钢丝刷打磨并用清洗剂清洗。根据灌浆压力和缝宽，裂缝封闭后要检查封闭效果，当封闭胶有强度后，用压缩空气或水检查封闭效果，漏气处应重新封闭。

3.3.4 压水试验

根据裂缝分布情况，选部分重要裂缝做压水试验，首先在裂缝两侧各打一排斜孔穿过缝面，斜孔距缝10 cm～15 cm，同侧孔孔距0.8 m～1 m，两排孔呈三角形布置，钻孔角度30°左右，钻孔深度要求穿过缝面4 cm左右，然后在孔口安装压水设备和阻塞器，进行压水。对化灌效果的检查采用压水试验法。当浆材固化强度达到设计要求后钻检查孔进行压水试验。随机取5%工程量的裂缝条数进行压水试验。在需要检查的裂缝上布设一个检查孔，用电锤造孔与缝面相交，然后用水将孔内粉尘冲洗干净。埋设低压灌浆嘴，进行压水检查。孔口压力宜为0.2 MPa～0.4 MPa，检查孔单孔吸水量应小于0.01 L/min或裂缝不漏水为合格。

3.3.5 钻孔取芯检查

选部分重要裂缝用小口径工程钻骑缝取样，观察浆液结石在缝面的充盈情况，检查数量为随机取已化灌的1%～5%工程量的裂缝条数进行取一个鉴定孔获得岩芯。

3.4 喷涂检查方法

喷涂材料除按本技术要求和现行的规程、规范严把材料质量关外，主要检测喷涂厚度和粘结强度，如进行全过程质量控制，每涂200 m2，在附近同等环境条件下选取1.0 m2左右进行刮涂，15 d后强度达到要求最终强度的70%以上进行粘结强度检测。

4 结语

针对新疆达坂隧洞产生的贯穿性裂缝、深层裂缝和表层裂缝，通过有效的检测手段对裂缝成因、性状进行了精准的判断，实施针对性的修补方案。根据质量检查成果分析，本工程所采用的施工工艺是适宜的，选用的化学灌浆材料经济适用，为类似工程提供了借鉴。

［1］ 刘 涛，漆巨彬.化学灌浆在龙滩水电站混凝土裂缝修补中的应用［A］.第十三次全国化学灌浆学术论文集［C］.2010.

［2］ 文 镕，李世新，范以田，等.达坂岩石隧洞全断面掘进机(TBM)施工技术［M］.北京:中国水利水电出版社，2013.

［3］ 陈小华，康德忠.化学灌浆在小湾水电站坝体混凝土裂缝处理中的应用［A］.第十三次全国化学灌浆学术论文集［C］.2010.

［4］ 马 骋.TBM施工中管片接缝与错台控制措施初探［J］.地下空间与工程学报，2009(1):70-71.

［5］ 新疆达坂隧洞方案比选工程地质勘察报告［R］.

［6］ 新疆达坂隧洞工程初步设计报告［R］.