高趾墙顶部台帽裂缝高压化学灌浆防渗加固施工方案

昌已登

(新疆库尔干水利枢纽工程建设管理局，新疆 阿克陶 845550)

1 引言

堆石坝是新疆地区一种极为常用水工大坝，其主要优势是工程造价低、变形适应能力强等[1-2]。但在长期的使用过程中，不可避免出现裂缝，将会对大坝的蓄水能力产生一定的影响，同时，任由裂缝发展，也将影响到大坝整体的安全，从而威胁到下游居民的安全[3-4]。因此，针对堆石坝出现的裂缝及时采取修补措施是十分重要的。目前，针对裂缝修复常用的措施主要为灌浆法。通过注入浆液，充填裂缝，减少渗漏，提高坝体稳定性。施工质量是影响注浆加固的一个重要因素，结合新疆吉音水利枢纽工程堆石坝裂缝修复工程，研究堆石坝裂缝注浆加固施工方案。

2 工程概况

新疆吉音水利枢纽工程面板堆石坝工程高趾墙2427.5 m～2429.1 m混凝土浇筑于2015年6月浇筑完成，浇筑后其横截面出现裂缝21条，编号为1～21号，呈横断型且部分裂缝为贯通状况，裂缝宽度均为δ≥0.2 mm。

灌浆材料采用长江科学院材料与结构研究所CW510高渗透改性环氧树脂灌浆材料。主要性能指标见表1。

3 砼裂缝化学灌浆施工方法

3.1 裂缝描述及处理

结合现场情况，利用高压水枪冲洗裂缝面，之后仔细描述裂缝走向、宽度、长度等特征。沿着裂缝两侧打磨水泥浮浆、沉淀物等无用杂质[5]。

3.2 化学灌浆施工方法

3.2.1 清理缝面

裂缝表面存在钙质、析出物等杂质，需对裂缝表面进行打磨，宽度宜控制在15 cm～20 cm，打磨完成后，需用高压水枪冲洗干净。

表1 CW510主要性能指标

3.2.2 布孔、开孔

利用开孔机成孔，孔距控制在0.3 m～0.5 m。侧面钻孔深度800 mm，顶面向下钻孔深度500 mm。

裂缝骑缝钻孔见图1(a)，开孔见图1(b)。

(a)裂缝骑缝钻孔

(b)开孔图

斜穿孔的钻孔与裂缝45°相交，钻孔必须穿过裂缝。裂缝钻孔形成见图2。

(a)裂缝斜孔布孔图

(b)斜孔剖面图

(c)布孔剖面图

3.2.3 注浆嘴安装

待钻孔内的积水完全干燥后安装注浆嘴。注浆嘴在安装过程中需要保持平稳，之后使用环氧胶泥固定。对侧墙施工时，应先用快速堵漏剂固定注浆嘴，之后采用环氧胶泥再次加固。

3.2.4 缝面封闭

注浆嘴安装完成后，可采用环氧胶泥封缝。胶泥的厚度宜在5 mm左右，宽度为200 mm(左右各100 mm)。胶泥批刮应当均匀、平整。

3.2.5 化学灌浆

1)注浆压力：注浆压力控制在0.4 MPa～0.6 MPa之间，注浆压力不得超过此压力范围值。压力由灌浆机自动控制。

2)结束标准：裂缝灌浆后，稳压5 min～10 min屏浆压力不下降即可结束灌浆。

3)表面处理：注浆结束且材料凝固后需要拆除孔口管，磨平注浆嘴，之后采用环氧胶泥进行封闭并修补表面不平整的区域。修整后表面应平齐无凸起。

4 化学灌浆施工程序及工艺

4.1 施工程序

裂缝描述-裂缝清理、布孔、钻孔-安装注浆嘴及封缝-压风测孔-注浆-表面修饰。

4.2 施工工艺

4.2.1 裂缝描述

1)描述：查找裂缝，测量裂缝宽度、长度、走向等基本特征。

2)裂缝分类：根据裂缝宽度按以下分类标准分为两类：0.35 mm以上为Ⅲ类，0.35 mm以下为Ⅰ、Ⅱ类。根据渗水情况分为干缝和湿缝。

3)记录：根据裂缝特征，填写《混凝土裂缝性状描述表》。

4.2.2 裂缝清理

1)磨缝：使用打磨机沿着裂缝进行打磨，打磨范围为裂缝两侧各10 cm，打磨深度不宜小于2 mm，打磨完成后，使用高压水枪冲洗打磨面。

2)清洗裂缝：保证裂缝内无粉尘等杂质。

3)布置孔位：间隔0.3 m～0.5 m布孔。

4)开孔及洗孔：根据布置孔位使用开孔机开孔，并使用高压水洗孔。

5)记录：填写《混凝土裂缝清理检查表》。

4.2.3 安装注浆嘴及封缝

1)安装注浆嘴：注浆嘴安装时，其底座应当对准缝孔，对准后将注浆嘴压入孔内；之后采用快速堵漏剂初步固定注浆嘴，然后采用环氧胶泥再次加固注浆嘴，为避免注浆过程中出现渗漏现象，使用环氧胶泥封堵裂缝。

2)封堵裂缝：封堵材料主要为环氧胶泥。将环氧胶泥沿着裂缝左右两侧约5 cm范围均匀涂抹，厚度控制在3 mm左右。完成该步骤后，按照顺序给钻孔编号。

4.2.4 注浆

1)注浆顺序：按照从下往上的顺序进行注浆处理；

2)注浆压力：注浆起始压力控制在0.4 MPa，最大压力应小于0.6 MPa，屏浆压力均为0.6 MPa。

3)注浆方法：先从低端1#孔展开，往上2#孔出浆并关闭结扎出浆管，继续灌浆3#出浆同理一样。

4)灌浆结束标准：裂缝灌浆后，稳压5 min～10 min屏浆压力不下降即可结束灌浆。

5)记录：按照实际情况如实填写《混凝土裂缝化学灌浆施工记录表》。

4.2.5 特殊情况处理

1)灌浆过程中出现冒浆、外漏等情况时，可采用低压、限流和调整配比灌注等措施加以处理，若处理后仍存在冒浆、外漏等情况，需要暂时停止灌浆，待浆液凝固后，方可重新进行灌浆作业。

2)因各种意外造成灌浆中断时，应当尽快恢复灌浆作业，必要时需进行补灌。

3)无法达到结束标准或者注入量出现急剧变化时需要仔细分析造成这一现象的原因，并及时采取补救措施。

4)当堆石坝坝体裂缝与内部预埋件之间发生连通现象时需要及时采用阻隔、限压、限量措施，以避免情况进一步恶化。

5 质量检查

1)采用灌浆法加固裂缝的质量检查方法主要为压水试验和取芯检验。检查作业孔在注浆孔完成后的一周后进行，采用压水试验检测时，水压宜控制在0.3 MPa左右，稳压时间控制在10 min～20 min之间；压水实验平均透水率小于0.1 Lu则表明裂缝注浆效果较好。取芯检测法按照压水试验钻孔的一半进行取芯检查，取芯试样的平均抗拉强度不小于1.5 MPa即表明注浆合格，需根据取芯成果绘制钻孔柱状图。

检查孔检测完毕后，应当使用原材料回填并封闭，孔口应当磨平。

2)砼裂缝修补质量控制、保证措施

混凝土材料对裂缝修补质量具有较大的影响。因此，需要严格控制原材料的质量。原材料必须检测合格后方可入场。

材料配比需要严格按照试验结果确定，不得随意更改配比。称量偏差应控制在±1%。

坝体裂缝修补应当严格按照混凝土修补规范以及设计要求，严禁盲目施工。只有上道施工合格并经过验收后，方可进行下一步工序施工。

6 结论及建议

6.1 结论

新疆吉音水利枢纽工程面板堆石坝出现了多条裂缝，严重影响到大坝蓄水能力，同时也对下游居民生产生活产生了较大的威胁，结合工程概况，采用化学灌浆加固法加以处理。结合工程实际情况，详细介绍了该方法的施工方法、施工工艺流程以及质量控制措施，可为其他工程施工积累施工经验。

6.2 建议

施工质量是影响工程实施质量的一个重要因素，新疆吉音水利枢纽工程趾墙海拔高度较大，位于2427.5 m～2429.1 m。工程施工难度较高。采用化学灌浆法加固坝体裂缝时应当紧密结合现场实际情况，利用现场试验获取最终的施工参数，在施工过程中应当严格按照施工方法、施工工艺流程进行，在施工过程中各方责任主体应当加强监督力度，做好施工各项检查工作，以保证工程施工质量。