大坝裂缝化学灌浆施工技术

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  摘要:由于各种因素的影响,混凝土大坝在施工过程均会出现不同程度的裂缝。混凝土大坝裂缝绝大多数是表面裂缝,但其中一部分可能发展为深层裂缝甚至贯穿性裂缝,如不及时处理将影响结构的整体性,危及大坝的安全运行。在实际工程中,由于大坝裂缝产生的部位不同、性状不同,处理的方式方法也各不相同。本文通过彭水水电站大坝裂缝处理案例,介绍一种混凝土裂缝化学灌浆处理技术。
  关键词:大坝裂缝;化学灌浆;施工技术
  1.前言
  在彭水电站大坝混凝土施工过程中发现,13#坝段下闸墩高程242.5m层面上X+62.5桩号处出现裂缝。该条裂缝呈直线状,宽度在0.02~0.5mm之间,裂缝长度6.02m,从侧面观察裂缝深度已经到了高程235m。根据设计院有关设计文件要求,须对坝体裂缝采用化学灌浆处理。
  2.裂缝检查
  针对该裂缝,为探明其深度,采取声波测试为主,打检查孔为辅的方式进行检查。
  (1)检查孔的检查方式
  检查孔布置见附图2-1、附图2-2。先用地质钻打孔,冲洗干净后再埋气管(管径φ15),用堵漏王封闭孔口,待达到一定强度后(2小时左右),接压力风管,风压2kg;向孔内压风,并观察裂缝表面,若缝隙漏风,表明裂缝深度已达到或超过检查孔的深度;若缝隙不漏风,表明没有穿过裂缝。
  (2)检查情况
  打孔检查结果见附表1,声波检测结果见附图2-3。本次共打检查孔7个,检查孔最深的有4.37m,未发现裂缝,结合声波测试资料,判定该裂缝为深层裂缝,深度约2m。侧面为浅层裂缝。穿缝检查孔后期作为灌浆孔使用。
  3.化学灌浆处理
  3.1 灌浆材料
  灌浆材料采用HK-G-2环氧灌浆材料,HK-G环氧灌浆材料是一种低粘度的灌浆材料,固化产物强度较高,产品为双组份,A、B双组份的配合比为A:B=7.5:1(体积比)。
  HK-G-2系列环氧灌浆材料具有粘度小、强度高等优点。其特点如下:
  1)粘度小,可灌性好,可以灌注0.2mm左右的细缝。
  2)和混凝土的粘结强度高,一般都大于混凝土本身的抗拉强度。浆液固化后的抗压和抗拉强度都很好,有较好的补强作用。
  3)浆液具有亲水性,对潮湿基面的亲和力好。
  3.2 工艺流程
  缝面清洗→预埋灌浆管(嘴)、排气管→嵌缝→清洗裂缝→灌浆→封孔。
  3.3处理方式
  沿裂缝两则共布置灌浆孔18个,孔徑Φ60,孔深0.45m~5.4m,倾角45度和60度。布置排气孔8个,孔径Φ20、孔深0.45m,倾角45度;闸墩左侧面裂缝贴灌浆嘴,再凿槽7cm×5cm(宽×深)后采用预缩砂浆嵌缝。
  (1)缝面清洗
  将缝面清洗干净,采用小锤、钢丝刷及砂布将裂缝两边各10cm宽的混凝土表面浮渣及油污等清除干净,后对粘贴灌浆嘴处采用棉丝蘸丙酮或甲苯擦洗。
  (2)预埋灌浆管(嘴)、排气管
  高程242.5m层面灌浆管、排气管采用Φ20橡胶管埋设,灌浆孔堵塞段采用预缩砂浆回填,灌浆孔孔口采用堵漏王密封,灌浆前进行压风通气检查,检查方式为将孔冲洗干净后,采用0.2Mpa风压进行。
  灌浆嘴埋设从侧面高程235m~242.5m之间每隔30cm埋设一个骑裂缝预埋灌浆嘴。灌浆嘴埋好后即可采用环氧胶泥骑缝粘贴灌浆嘴。灌浆嘴在混凝土面外露长度10cm,埋设灌浆嘴后的待凝时间不少于24h。
  (3)嵌缝
  嵌缝工作与埋设骑缝管或灌浆管同时进行,压气检查需待嵌缝材料有一定强度后进行,压气所用压力不得超过设计灌浆压力。若灌浆嘴与裂缝不通或有气外漏,应立即进行重新埋灌浆嘴或补嵌加固。
  (4)清洗裂缝
  灌浆前,将缝面冲洗干净,再用高压风冲干。冲洗用水要保持清洁,压缩空气应经油水分离器,以免污染缝面,影响灌浆效果,清洗完成后用干净的棉纱将水吸干。
  (5)灌浆
  设备为手摇泵,灌浆前应将所有嘴上的阀门全部打开,用压缩空气将孔内缝内的积水全部吹挤干净,风压控制在0.1MPa~0.2MPa,灌浆按由深到浅,由上而下,从一侧到另一侧的顺序进行,灌浆压力为0.3MPa,灌浆结束标准以不吸浆为原则,如吸浆率小于0.01L/min,再继续灌浆20分钟可结束灌浆。
  1)灌浆作业全部在白天进行。
  2)灌浆方式为纯压式灌浆。
  3)灌浆前各孔口闸阀应全部打开,待出浆后即可关闭。
  4)灌浆压力及结束标准:灌浆压力应先小后大、进浆宜缓慢,不应急促进浆,最大压力控制在0.3~0.4MPa。灌浆结束标准:裂缝缝面停止吸浆后继续灌注30min。
  5)裂缝张开度的控制:为防止在灌浆压力作用下裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形,在灌浆过程中布置千分表进行观测,控制裂缝增开度不大于100μm。
  试完成之后即可封孔,封孔方法采用干硬性水泥球塞填入孔内并捣实,将孔口摸平。
  (7)混凝土永久外露面处理
  灌浆完成后,混凝土永久外露面采用顺缝为中心,人工凿槽5X7cm(深X宽),用水清洗干净,待混凝土表面干燥后回填预缩砂浆,用木钎锤拍打捣实至表面出现少量浆液,然后用1438环氧胶泥刮平。其他部位直接采用1438环氧胶泥封闭。
  3.4 灌浆过程中的注意事项
  (1)灌浆过程中发现外漏时,应立即进行表面封堵及降低灌浆压力处理,
  (2)灌浆过程中因故被迫中断时,不得用水进行冲洗,并尽早恢复灌浆。
  (3)灌浆结束后用丙酮及时对工具和设备进行清洗。   (4)对竖向裂缝进行灌浆时,灌浆结束8小时以后可清除孔口阀门。
  3.5 资源投入
  灌浆用机械设备及材料见表3、
  表3                         机械设备配置表
  序号
  设备名称
  规格型号
  单位
  数量
  备       注
  1
  灌浆泵
  CB32
  台
  1
  灌浆用
  2
  灌浆泵
  螺杆泵
  台
  1
  压水试验用
  3
  搅拌桶
  50L
  台
  1
  4
  储浆桶
  自制
  个
  1
  5
  配浆桶
  自制
  个
  1
  6
  地质钻机
  XY-2PC
  台
  2
  钻检查孔用
  3.6 质量控制
  (1)严格按经审批的施工方案进行施工,做好现场技术交底和工艺工作,确保工程质量满足合同要求。
  (2)施工浆材必须满足质量要求,并经现场监理工程师签字认可后方可带进施工现场。
  (3)裂缝描述应准确、细致并做好记录,以便正确确定浆嘴间距及灌浆压力。
  (4)贴嘴时应严格控制注浆孔中心对准裂缝,且注浆孔不得被封缝材料封堵。
  (6)每道工序完成后必须经监理验收后方可进行灌浆。灌浆压力调整必须经监理同意。
  (8)施工技术员、质检员全过程跟踪值班,进行现场技术指导和质量检查,确保施工质量的可靠性。
  4.灌浆效果检查
  ①本裂缝灌浆历时12:17(h:min),共耗浆材量118.34Kg。从灌浆的灌入量来看,该裂缝已被化学灌浆材料充填。
  ② 8個排气孔有6个孔口返浆,排气孔返浆率达75%,浆液扩散良好。
  ③ 灌浆后布置了骑缝检查孔1个,孔径Φ219,孔深2m,从芯样外观来看,浆液从缝口延伸止缝底,缝面全部被化学材料充填密实(裂缝芯样外观情况见附图4-1)。
  ④ 检查芯样的平均抗压强度达34.5Mpa,平均粘劈强度达3.47 Mpa,浆液粘劈强度较好,具体试验成果见下表6。
  表6                 13#坝段高程242.5m层面化灌芯样试验成果表
  试验编号
  抗压强度(MPa)
  平均强度(MPa)
  粘劈强度(MPa)
  平均粘劈强度(MPa)
  备注
  1
  34.9
  34.5
  3.47
  3.47
  混凝土C25
  2
  36.2
  3.43
  3
  32.5
  3.52
  5.结束语
  彭水水电站大坝工程13#闸墩裂缝采用化学灌浆处理,处理后采用钻孔取芯的方式进行验证,效果良好,各项性能指标满足设计及规范要求。
  摘要:由于各种因素的影响,混凝土大坝在施工过程均会出现不同程度的裂缝。混凝土大坝裂缝绝大多数是表面裂缝,但其中一部分可能发展为深层裂缝甚至贯穿性裂缝,如不及时处理将影响结构的整体性,危及大坝的安全运行。在实际工程中,由于大坝裂缝产生的部位不同、性状不同,处理的方式方法也各不相同。本文通过彭水水电站大坝裂缝处理案例,介绍一种混凝土裂缝化学灌浆处理技术。
  关键词:大坝裂缝;化学灌浆;施工技术
  1.前言
  在彭水电站大坝混凝土施工过程中发现,13#坝段下闸墩高程242.5m层面上X+62.5桩号处出现裂缝。该条裂缝呈直线状,宽度在0.02~0.5mm之间,裂缝长度6.02m,从侧面观察裂缝深度已经到了高程235m。根据设计院有关设计文件要求,须对坝体裂缝采用化学灌浆处理。
  2.裂缝检查
  针对该裂缝,为探明其深度,采取声波测试为主,打检查孔为辅的方式进行检查。
  (1)检查孔的检查方式
  检查孔布置见附图2-1、附图2-2。先用地质钻打孔,冲洗干净后再埋气管(管径φ15),用堵漏王封闭孔口,待达到一定强度后(2小时左右),接压力风管,风压2kg;向孔内压风,并观察裂缝表面,若缝隙漏风,表明裂缝深度已达到或超过检查孔的深度;若缝隙不漏风,表明没有穿过裂缝。
  (2)检查情况
  打孔检查结果见附表1,声波检测结果见附图2-3。本次共打检查孔7个,检查孔最深的有4.37m,未发现裂缝,结合声波测试资料,判定该裂缝为深层裂缝,深度约2m。侧面为浅层裂缝。穿缝检查孔后期作为灌浆孔使用。   3.化学灌浆处理
  3.1 灌浆材料
  灌浆材料采用HK-G-2环氧灌浆材料,HK-G环氧灌浆材料是一种低粘度的灌浆材料,固化产物强度较高,产品为双组份,A、B双组份的配合比为A:B=7.5:1(体积比)。
  HK-G-2系列环氧灌浆材料具有粘度小、强度高等优点。其特点如下:
  1)粘度小,可灌性好,可以灌注0.2mm左右的细缝。
  2)和混凝土的粘结強度高,一般都大于混凝土本身的抗拉强度。浆液固化后的抗压和抗拉强度都很好,有较好的补强作用。
  3)浆液具有亲水性,对潮湿基面的亲和力好。
  3.2 工艺流程
  缝面清洗→预埋灌浆管(嘴)、排气管→嵌缝→清洗裂缝→灌浆→封孔。
  3.3处理方式
  沿裂缝两则共布置灌浆孔18个,孔径Φ60,孔深0.45m~5.4m,倾角45度和60度。布置排气孔8个,孔径Φ20、孔深0.45m,倾角45度;闸墩左侧面裂缝贴灌浆嘴,再凿槽7cm×5cm(宽×深)后采用预缩砂浆嵌缝。
  (1)缝面清洗
  将缝面清洗干净,采用小锤、钢丝刷及砂布将裂缝两边各10cm宽的混凝土表面浮渣及油污等清除干净,后对粘贴灌浆嘴处采用棉丝蘸丙酮或甲苯擦洗。
  (2)预埋灌浆管(嘴)、排气管
  高程242.5m层面灌浆管、排气管采用Φ20橡胶管埋设,灌浆孔堵塞段采用预缩砂浆回填,灌浆孔孔口采用堵漏王密封,灌浆前进行压风通气检查,检查方式为将孔冲洗干净后,采用0.2Mpa风压进行。
  灌浆嘴埋设从侧面高程235m~242.5m之间每隔30cm埋设一个骑裂缝预埋灌浆嘴。灌浆嘴埋好后即可采用环氧胶泥骑缝粘贴灌浆嘴。灌浆嘴在混凝土面外露长度10cm,埋设灌浆嘴后的待凝时间不少于24h。
  (3)嵌缝
  嵌缝工作与埋设骑缝管或灌浆管同时进行,压气检查需待嵌缝材料有一定强度后进行,压气所用压力不得超过设计灌浆压力。若灌浆嘴与裂缝不通或有气外漏,应立即进行重新埋灌浆嘴或补嵌加固。
  (4)清洗裂缝
  灌浆前,将缝面冲洗干净,再用高压风冲干。冲洗用水要保持清洁,压缩空气应经油水分离器,以免污染缝面,影响灌浆效果,清洗完成后用干净的棉纱将水吸干。
  (5)灌浆
  设备为手摇泵,灌浆前应将所有嘴上的阀门全部打开,用压缩空气将孔内缝内的积水全部吹挤干净,风压控制在0.1MPa~0.2MPa,灌浆按由深到浅,由上而下,从一侧到另一侧的顺序进行,灌浆压力为0.3MPa,灌浆结束标准以不吸浆为原则,如吸浆率小于0.01L/min,再继续灌浆20分钟可结束灌浆。
  1)灌浆作业全部在白天进行。
  2)灌浆方式为纯压式灌浆。
  3)灌浆前各孔口闸阀应全部打开,待出浆后即可关闭。
  4)灌浆压力及结束标准:灌浆压力应先小后大、进浆宜缓慢,不应急促进浆,最大压力控制在0.3~0.4MPa。灌浆结束标准:裂缝缝面停止吸浆后继续灌注30min。
  5)裂缝张开度的控制:为防止在灌浆压力作用下裂缝两侧混凝土产生有害的应力和变形,在灌浆过程中布置千分表进行观测,控制裂缝增开度不大于100μm。
  试完成之后即可封孔,封孔方法采用干硬性水泥球塞填入孔内并捣实,将孔口摸平。
  (7)混凝土永久外露面处理
  灌浆完成后,混凝土永久外露面采用顺缝为中心,人工凿槽5X7cm(深X宽),用水清洗干净,待混凝土表面干燥后回填预缩砂浆,用木钎锤拍打捣实至表面出现少量浆液,然后用1438环氧胶泥刮平。其他部位直接采用1438环氧胶泥封闭。
  3.4 灌浆过程中的注意事项
  (1)灌浆过程中发现外漏时,应立即进行表面封堵及降低灌浆压力处理,
  (2)灌浆过程中因故被迫中断时,不得用水进行冲洗,并尽早恢复灌浆。
  (3)灌浆结束后用丙酮及时对工具和设备进行清洗。
  (4)对竖向裂缝进行灌浆时,灌浆结束8小时以后可清除孔口阀门。
  3.5 资源投入
  灌浆用机械设备及材料见表3、
  表3                         机械设备配置表
  序号
  设备名称
  规格型号
  单位
  数量
  备       注
  1
  灌浆泵
  CB32
  台
  1
  灌浆用
  2
  灌浆泵
  螺杆泵
  台
  1
  压水试验用
  3
  搅拌桶
  50L
  台
  1
  4
  储浆桶
  自制
  个
  1
  5
  配浆桶
  自制
  个
  1
  6
  地质钻机
  XY-2PC
  台
  2   钻检查孔用
  3.6 质量控制
  (1)严格按经审批的施工方案进行施工,做好现场技术交底和工艺工作,确保工程质量满足合同要求。
  (2)施工漿材必须满足质量要求,并经现场监理工程师签字认可后方可带进施工现场。
  (3)裂缝描述应准确、细致并做好记录,以便正确确定浆嘴间距及灌浆压力。
  (4)贴嘴时应严格控制注浆孔中心对准裂缝,且注浆孔不得被封缝材料封堵。
  (6)每道工序完成后必须经监理验收后方可进行灌浆。灌浆压力调整必须经监理同意。
  (8)施工技术员、质检员全过程跟踪值班,进行现场技术指导和质量检查,确保施工质量的可靠性。
  4.灌浆效果检查
  ①本裂缝灌浆历时12:17(h:min),共耗浆材量118.34Kg。从灌浆的灌入量来看,该裂缝已被化学灌浆材料充填。
  ② 8个排气孔有6个孔口返浆,排气孔返浆率达75%,浆液扩散良好。
  ③ 灌浆后布置了骑缝检查孔1个,孔径Φ219,孔深2m,从芯样外观来看,浆液从缝口延伸止缝底,缝面全部被化学材料充填密实(裂缝芯样外观情况见附图4-1)。
  ④ 检查芯样的平均抗压强度达34.5Mpa,平均粘劈强度达3.47 Mpa,浆液粘劈强度较好,具体试验成果见下表6。
  表6                 13#坝段高程242.5m层面化灌芯样试验成果表
  试验编号
  抗压强度(MPa)
  平均强度(MPa)
  粘劈强度(MPa)
  平均粘劈强度(MPa)
  备注
  1
  34.9
  34.5
  3.47
  3.47
  混凝土C25
  2
  36.2
  3.43
  3
  32.5
  3.52
  5.结束语
  彭水水电站大坝工程13#闸墩裂缝采用化学灌浆处理,处理后采用钻孔取芯的方式进行验证,效果良好,各项性能指标满足设计及规范要求。
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