地下工程混凝土裂缝灌浆施工技术

摘要:混凝土裂缝系质量通病,严重影响到工程结构的耐久性。随着建筑工程的发展,地下混凝土施工越来越普遍,对混凝土裂缝修补材料有迫切需求。文章主要阐述了混凝土裂缝灌浆施工的基本情况以及一些处理方法,目的在于防止地下混凝土出现裂缝、渗水。

关键词:地下工程;灌浆施工;混凝土裂缝;裂缝防治

中图分类号:TU755文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)07-0137-02

混凝土是一种非均质脆性材料,主要由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。硬化后成型的混凝土中存在着许多的微孔隙和微裂缝,所以混凝土建筑一般是带缝工作,而裂缝的存在会腐蚀内部的钢筋等材料,降低钢筋混凝土材料的承载力、耐久性及抗渗性,不仅影响了建筑物的外观、使用寿命,还将严重威胁到人民的生命及财产安全。

一、工程概况

某工程经过多年运行,引水建筑物仍不同程度上存在着质量隐患,特别是处于软弱底层带上的无压隧洞多处出现环向缝和纵向缝,个别部位甚至出现环向缝与纵向缝交叉,外观表现形式则主要有泌钙严重,局部泌钙形成柱状石钟乳。隧洞裂缝产生可能是排水不畅导致外水压力过大的原因,有可能围岩地质条件差导致围岩压力过大的原因,又或可能是多种原因组合造成的。隧洞裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。处理渗水裂缝,目前大都采用高渗透改性环氧浆材,灌浆施工工艺采用表面修补法和灌浆封堵法,裂缝处理的效果满足质量要求。

二、灌浆施工

为满足防渗堵漏缝面灌后具有较高的抗渗性和抗老化性能的要求,水工地下隧洞混凝土裂缝进行化学灌浆处理的目的主要是进行防渗堵漏和补强加固。阻止外来水汽碳化混凝土和锈蚀钢筋,满足结构耐久性和安全运行;补强加固要求缝面浆液固化后有较高的粘接强度,最终要求能恢复混凝土结构的整体性。

(一)浆材选择

水工地下隧洞衬砌混凝土裂缝的特点是:裂缝开度较小、外水压力大、浆液较难灌入,一般处理要求既要满足补强又要防渗堵漏,灌浆材料一般采用高渗透改性环氧浆材。化学浆材选择应掌握的原则:一是浆材的可灌性,所选化学浆材必须能够灌入裂缝,充填饱满,灌入后能凝结固化,以达到补强和防渗加固的目的,且不能对水质产生污染;二是浆材的耐久性,所选用材料在使用环境条件下性能稳定,不易起化学变化,并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度,不易脱开,对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则。一般采用了EAA、CW、LPL三种高渗透改性环氧浆材。

(二)处理方法

1.表面修补法。表面修补法是施工过程中的一种比较简单和常见的修补方法,通常适用于稳定和对建筑承载能力没有影响的表面裂缝或者深进裂缝。处理措施一般是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。对于隧洞中存在的非渗水裂缝,防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,在防护的时可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。其裂缝宽度大于1.0mm。根据裂缝开展方向,可分为纵向、环向,纵环向交叉裂缝。施工流程为:(1)沿裂缝中线凿开口宽为20～30mm的倒V型槽,即外小内大,凿开深度以超过裂缝开展深度1～2cm为宜,但不宜大于4～5cm;(2)用钢丝刷结合大流量高压水刷洗干净,回水澄清10min后结束冲洗,并用高压风枪吹干槽内积水(一般风压不大于0.1MPa,水压不大于0.2MPa);(3)处理好的基面潮湿但不积水,用丙乳水泥净浆涂刷嵌缝,力求薄而均匀,15min左右即要摊铺丙乳水泥砂浆,操作速度要快,要求填封密实,如遇气泡要刺破压紧,保证表面密实,砂浆铺筑宽度以两端均比开槽边线宽1～2cm,即铺筑砂浆宽度4～5cm;(4)压水通风吹干:在嵌缝水泥浆材具有75%的强度后进行压水试验,压水试验采用单点法,压水压力0.5MPa,压水时间20min,取最终值计算透水率;压水后,以0.1～0.05MPa风压进行灌前试漏检查,对嵌缝漏气部位进行修补。灌浆前用风将孔(槽)吹干。

注:(1)水泥宜采用标号不低于42.5的普通硅酸盐水泥;(2)砂子可采用石英砂或河砂,其含水率不应大于1%,含泥量不应大于1%,细度模数不宜大于2.0。(2)砂浆拌制砂浆可采用人工拌和或机械拌和,拌和量可根据施工能力、喷枪数量和气温而定,勤配勤用,并要求装入专用设备内。

丙乳水泥砂浆全称为聚丙稀酸酯乳液水泥砂浆。由丙乳基液(丙稀酸酯共聚乳液NBS)按一定比例加入水泥和砂后制成。

2.灌浆封堵法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

工艺流程为:裂缝清洗钻斜孔清孔、埋管表面封缝通风检查浆液配制注浆封孔处理待凝检查表面处理。纵环向交叉对于衬砌结构稳定和安全极为不利,因此必须同时进行衬砌和围岩加固处理。

具体处理设计为:(1)在纵环向交叉裂缝出现洞段隔2.5m布点,用风动凿岩机钻孔,孔径为50,打穿初衬,孔深3m,同时严禁破坏隧洞原有配筋;(2)安装锚杆、注浆管、回浆管。锚杆直径为22,注浆管管径为15,回浆管管径为10。注入水泥砂浆,灰砂比1∶(3～5),水灰比1∶1,施工时由上往下逐级注浆,注浆压力以0.4～0.6MPa为宜;(3)注浆24h后安装锚杆垫板,用环氧树脂砂浆抹平方槽。

3.注意事项:(1)稳定的灌浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键所以必须保证连续稳定的灌浆压力;(2)对混凝土构件来说,选择裂缝灌浆最佳时间是温度最低时。此时裂缝开度最大,浆液易于灌入,且其固结体在裂缝内因气温升高而膨胀使固结体受压,而不会因混凝土收缩而重新被拉开的情况;(3)因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大,但钻孔处理工艺无法避免粉尘影响。所以在工过程中要尽量去避免和减小细微粉尘的影响;(4)通常我们用的灌浆材料是环氧树脂,是一种有毒材料,配料和施工过程中一定要注意防护。

三、结论

裂缝是混凝土结构中一种常见的现象,裂缝不仅会导致钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,而且会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,因此严格按规程要求施工,严把质量关,防患于未然,尽可能地降低混凝土裂缝的出现是我们工作的出发点;对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

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