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茂名市鉴江流域水利水电建筑安装工程有限公司 525000
【摘 要】化学灌浆可以解决水泥灌浆不能灌入或灌入效果难以满足要求的场合，在水工建筑防渗加固处理中得到很好的应用。因此本文对聚氨酯、环氧树脂和丙凝浆液这三种灌浆材料的特点和施工工艺进行了探讨。
【关键词】水工建筑；化学灌浆；施工技术
水工建筑防渗堵漏多采用灌浆方法。在各种灌浆材料中，水泥因为价廉易得而成为应用最普遍的材料，但对很细微的空隙、裂缝填充效果不好，这种情况下就要采用化学灌浆进行处理。化学灌浆简称化灌，是指采用水玻璃、丙烯酰胺（丙凝）、丙烯酸盐、木质素浆、聚氨酯（聚氨基甲酸酯）、环氧树脂、甲基丙烯酸酯（甲凝）、脲醛树脂等材料进行灌浆，实现防渗或加固目标的工程措施。化灌浆液一般为真溶液，初始粘度很低，可灌性优于水泥灌浆材料，而且其胶凝或固化时间能够较精确地调节和控制，对稀酸、稀碱的稳定性也比水泥灌浆材料好，但是它对施工工艺要求较为严格，价格也较高，还有一定毒性，施工期间对劳保和环保措施也有要求。总之，化灌是水泥灌浆材料的重要补充，用于承担水泥灌浆材料难以胜任的场合。由于化灌材料众多，本文对聚氨酯、环氧树脂和丙凝三种常用灌浆材料的施工技术进行了探讨和分析。
1 聚氨酯灌浆材料施工技术
1.1 聚氨酯灌浆材料特点与类型
聚氨酯由多异氰酸酯与多羟基化合物聚合而成，它有一个鲜明的特点是其浆液遇水发生反应并生成不溶于水的凝胶体，而在遇水以前浆液是稳定的，其凝胶体有弹性，具弹性止水和以水止水的双重功效[1]。聚氨酯灌浆材料分水溶性和油溶性两大类，前者可溶于水，对渗水界面具有活性，所以比后者渗透性强，可用于潮湿或涌水渗漏点的防渗处理，而后者不溶于水，灌入后不会被水稀释或带走。下面以水溶性聚氨酯为例介绍施工方法。水溶性聚氨酯有两种型号，LW和HW，其中LW遇水膨胀率超过100%，而HW遇水膨胀率小于5%，但其粘度更低，两者可按任何比例混合使用，所以它们一般配合起来使用，以得到不同强度和膨胀效果的灌浆材料。
1.2 渗漏性质、原因与处理方案
某水工建筑设置两种类型的缝内止水，分别为结构缝止水与施工缝层间止水，前者采用橡胶止水与铜片止水各1道，后者采用PVC止水。该水工建筑充水后就发现结构缝漏水，并且漏水量较大，甚至呈喷泉状。经检查分析认定是结构缝间止水破坏失效。根据该工程止水特点并结合施工情况，对于已挡水结构缝采取先钻孔再灌注聚氨酯材料的措施，而对未挡水结构缝先进行压水试验，确定止水失效后再灌浆。
1.3 灌浆施工工艺与效果检查
根据止水的位置，分为水平止水和垂直止水，施工工艺大致相同，水平止水多了流量和压力检测这一步，现以水平止水灌浆施工为例。（1）在结构缝漏水较大部位斜向钻2个直径75mm的灌浆孔，深度在两道铜止水片之间，但不穿透铜止水片。（2）沿结构缝骑缝凿V形槽，宽8cm，深10cm。清理槽面。（3）采用快干堵漏水泥对V形槽嵌缝封闭。若封堵时漏水较大，钻直径15～20mm、深30mm孔，埋设排水管。（4）检测灌浆孔、排水孔的流量与压力，以确定止水破损部位。（5）采用高锰酸钾红水进行压水试验，模拟灌浆过程，以便摸清漏水部位和各灌浆孔的串通性。试验压力为0.4MPa，维持15min。（6）灌浆采用100L/min灌浆泵，先灌入100kg丙酮，接着灌50kgHW浆液，再灌LW浆液，5min后注入总量1%的固化剂。灌浆泵出口压力为1 MPa，而灌浆孔口压力为0.6 MPa。不同高程缝面排水孔陆续流出浓浆，依次关闭阀门。最后的排水孔出现浓浆，以不超过1L/min的流量稳压15min后结束灌浆。（7）浆液固化后，清除灌浆和排水的管道，打磨修复混凝土面。后经取芯检查，浆液充填密实且无渗漏现象。
2 环氧树脂灌浆材料施工技术
2.1 环氧灌浆材料特点
环氧树脂是含环氧基的一类材料，其特点是强度大，粘结力强，收缩小，化学稳定性好。与聚氨酯灌浆材料相比，由于强度大可以恢复混凝土的结构强度性能[2]。环氧树脂由主剂、固化剂、稀释剂、促进剂、表面活性剂等组成，一般配成双组分，使用时混合，调节比例可调整固化时间。环氧树脂型号很多，下面以HK-G-2为例，其抗压强度≥40 MPa，湿粘结强度≥2.0 MPa，抗渗压力≥1.0 MPa。
2.2 渗漏情况、原因与处理方案
某水电站大坝坝基进行固结灌浆时，在基础排水廊道上游发现树枝状裂缝，缝宽为0.1～0.3mm。经分析坝基地质条件、混凝土拌制与浇筑情况，判断原因为基础岩体裂隙发育，并存在局部岩溶溶蚀及软弱结构面，所以固结灌浆时通过贯通的灌浆孔在较发育的岩体内经裂隙渗透汇集而产生抬动，引起混凝土裂缝。比较了各种化灌材料，最终选定HK-G-2环氧灌浆材料。
2.3灌浆施工工艺与效果检查
（1）采用打磨机沿裂缝表面两侧进行打磨，宽度5～10cm，然后清理干净。（2）在裂缝两侧50cm处钻直径25mm斜向孔（60°与45°交替）穿过缝面作为灌浆孔，孔深0.8～1.0m，孔间距1.0m，左右交错布置。（3）用压力水清洗裂缝和灌浆孔，再以干燥压缩空气吹干水分。（4）在灌浆孔内埋设灌浆管和排气管，并以快干封堵材料固定，（5）沿裂缝凿V形槽，槽宽8cm，深5cm。清理干净后涂刷界面剂，以预缩砂浆嵌缝，表面再涂刷环氧树脂，骑缝孔以封堵王封堵。（6）将HK-G-2的A、B组分按5：1混合。在专用容器内，先倒入A组分，再倒入B并搅匀，然后倒入灌浆容器内。按照“多次少量”和“先深孔，后浅孔”的顺序灌浆，压力0.3～0.5 MPa。（7）达到设计压力不吸浆后，续灌10min压力不下降结束灌浆。28d后取芯检查及压水试验，0.3 MPa压水，透水率<0.3Lu。
3 丙凝灌浆材料施工技术
3.1 丙凝灌浆材料特点
丙凝灌浆材料由丙烯酰胺主剂、丙烯酰胺交联剂、过硫酸铵引发剂、二乙醇胺促进剂、铁氰化钾缓凝剂等配制而成。它的粘度接近水，所以可灌性很好，也不会受潮气或空气影响，稳定性好。在水库大坝基础处理工程中，所用丙凝灌浆材料是水泥砂浆和丙凝化学剂的混合物，两者按一定比例混合进行坝基灌浆[3]。
3.2 灌浆施工工艺
以处理大坝基础为例，施工工艺为：造孔→钻孔清洗→配制灌浆材料→灌浆→封孔。造孔与水泥帷幕灌浆类似，采用地质灌浆材料钻孔，要保证孔垂直。冲洗采用80%灌浆压力。配制丙凝材料采用双液法配制。灌浆采用自上而下、封闭孔口方式进行。灌浆前，将射浆管放至距孔底10～20cm。双液分批混合，置换出孔内水后关闭阀门。在设计压力下，吃浆量<0.4L/min时结束灌浆。全孔灌浆结束24h后扫孔，并进行压水试验。封孔采用机械方式，泵入0.5：1水泥浆，孔口返浆后提出射浆管，再经过孔口循环灌浆封孔。
4 结语
我国化学灌浆技术起步虽晚，但发展应用很快。与水泥灌浆材料相比，化学灌浆对施工工艺要求更严格，而且材料价格较高，这就要求对施工条件进行详加考查，精心制定施工方案，严格控制施工工艺和操作，这样才能取得满意的防渗效果和较佳的经济效益。
参考文献：
[1] 周严，徐贤良，杨猛. 龙开口水电站厂房结构缝漏水化学灌浆处理[J]. 大坝与安全，2013（3）：61-65.
[2] 胡丽敏. 化学灌浆在观音岩水电站混凝土裂缝处理中的应用[J]. 葛洲坝集团科技，2014（1）：38-40.
[3] 王欣荣. 化学灌浆在大坝基础处理中的应用[J]. 水利科技与经济，2015，21（4）：120-121，9.
【摘 要】化学灌浆可以解决水泥灌浆不能灌入或灌入效果难以满足要求的场合，在水工建筑防渗加固处理中得到很好的应用。因此本文对聚氨酯、环氧树脂和丙凝浆液这三种灌浆材料的特点和施工工艺进行了探讨。
【关键词】水工建筑；化学灌浆；施工技术
水工建筑防渗堵漏多采用灌浆方法。在各种灌浆材料中，水泥因为价廉易得而成为应用最普遍的材料，但对很细微的空隙、裂缝填充效果不好，这种情况下就要采用化学灌浆进行处理。化学灌浆简称化灌，是指采用水玻璃、丙烯酰胺（丙凝）、丙烯酸盐、木质素浆、聚氨酯（聚氨基甲酸酯）、环氧树脂、甲基丙烯酸酯（甲凝）、脲醛树脂等材料进行灌浆，实现防渗或加固目标的工程措施。化灌浆液一般为真溶液，初始粘度很低，可灌性优于水泥灌浆材料，而且其胶凝或固化时间能够较精确地调节和控制，对稀酸、稀碱的稳定性也比水泥灌浆材料好，但是它对施工工艺要求较为严格，价格也较高，还有一定毒性，施工期间对劳保和环保措施也有要求。总之，化灌是水泥灌浆材料的重要补充，用于承担水泥灌浆材料难以胜任的场合。由于化灌材料众多，本文对聚氨酯、环氧树脂和丙凝三种常用灌浆材料的施工技术进行了探讨和分析。
1 聚氨酯灌浆材料施工技术
1.1 聚氨酯灌浆材料特点与类型
聚氨酯由多异氰酸酯与多羟基化合物聚合而成，它有一个鲜明的特点是其浆液遇水发生反应并生成不溶于水的凝胶体，而在遇水以前浆液是稳定的，其凝胶体有弹性，具弹性止水和以水止水的双重功效[1]。聚氨酯灌浆材料分水溶性和油溶性两大类，前者可溶于水，对渗水界面具有活性，所以比后者渗透性强，可用于潮湿或涌水渗漏点的防渗处理，而后者不溶于水，灌入后不会被水稀释或带走。下面以水溶性聚氨酯为例介绍施工方法。水溶性聚氨酯有两种型号，LW和HW，其中LW遇水膨胀率超过100%，而HW遇水膨胀率小于5%，但其粘度更低，两者可按任何比例混合使用，所以它们一般配合起来使用，以得到不同强度和膨胀效果的灌浆材料。
1.2 渗漏性质、原因与处理方案
某水工建筑设置两种类型的缝内止水，分别为结构缝止水与施工缝层间止水，前者采用橡胶止水与铜片止水各1道，后者采用PVC止水。该水工建筑充水后就发现结构缝漏水，并且漏水量较大，甚至呈喷泉状。经检查分析认定是结构缝间止水破坏失效。根据该工程止水特点并结合施工情况，对于已挡水结构缝采取先钻孔再灌注聚氨酯材料的措施，而对未挡水结构缝先进行压水试验，确定止水失效后再灌浆。
1.3 灌浆施工工艺与效果检查
根据止水的位置，分为水平止水和垂直止水，施工工艺大致相同，水平止水多了流量和压力检测这一步，现以水平止水灌浆施工为例。（1）在结构缝漏水较大部位斜向钻2个直径75mm的灌浆孔，深度在两道铜止水片之间，但不穿透铜止水片。（2）沿结构缝骑缝凿V形槽，宽8cm，深10cm。清理槽面。（3）采用快干堵漏水泥对V形槽嵌缝封闭。若封堵时漏水较大，钻直径15～20mm、深30mm孔，埋设排水管。（4）检测灌浆孔、排水孔的流量与压力，以确定止水破损部位。（5）采用高锰酸钾红水进行压水试验，模拟灌浆过程，以便摸清漏水部位和各灌浆孔的串通性。试验压力为0.4MPa，维持15min。（6）灌浆采用100L/min灌浆泵，先灌入100kg丙酮，接着灌50kgHW浆液，再灌LW浆液，5min后注入总量1%的固化剂。灌浆泵出口压力为1 MPa，而灌浆孔口压力为0.6 MPa。不同高程缝面排水孔陆续流出浓浆，依次关闭阀门。最后的排水孔出现浓浆，以不超过1L/min的流量稳压15min后结束灌浆。（7）浆液固化后，清除灌浆和排水的管道，打磨修复混凝土面。后经取芯检查，浆液充填密实且无渗漏现象。
2 环氧树脂灌浆材料施工技术
2.1 环氧灌浆材料特点
环氧树脂是含环氧基的一类材料，其特点是强度大，粘结力强，收缩小，化学稳定性好。与聚氨酯灌浆材料相比，由于强度大可以恢复混凝土的结构强度性能[2]。环氧树脂由主剂、固化剂、稀释剂、促进剂、表面活性剂等组成，一般配成双组分，使用时混合，调节比例可调整固化时间。环氧树脂型号很多，下面以HK-G-2为例，其抗压强度≥40 MPa，湿粘结强度≥2.0 MPa，抗渗压力≥1.0 MPa。
2.2 渗漏情况、原因与处理方案
某水电站大坝坝基进行固结灌浆时，在基础排水廊道上游发现树枝状裂缝，缝宽为0.1～0.3mm。经分析坝基地质条件、混凝土拌制与浇筑情况，判断原因为基础岩体裂隙发育，并存在局部岩溶溶蚀及软弱结构面，所以固结灌浆时通过贯通的灌浆孔在较发育的岩体内经裂隙渗透汇集而产生抬动，引起混凝土裂缝。比较了各种化灌材料，最终选定HK-G-2环氧灌浆材料。
2.3灌浆施工工艺与效果检查
（1）采用打磨机沿裂缝表面两侧进行打磨，宽度5～10cm，然后清理干净。（2）在裂缝两侧50cm处钻直径25mm斜向孔（60°与45°交替）穿过缝面作为灌浆孔，孔深0.8～1.0m，孔间距1.0m，左右交错布置。（3）用压力水清洗裂缝和灌浆孔，再以干燥压缩空气吹干水分。（4）在灌浆孔内埋设灌浆管和排气管，并以快干封堵材料固定，（5）沿裂缝凿V形槽，槽宽8cm，深5cm。清理干净后涂刷界面剂，以预缩砂浆嵌缝，表面再涂刷环氧树脂，骑缝孔以封堵王封堵。（6）将HK-G-2的A、B组分按5：1混合。在专用容器内，先倒入A组分，再倒入B并搅匀，然后倒入灌浆容器内。按照“多次少量”和“先深孔，后浅孔”的顺序灌浆，压力0.3～0.5 MPa。（7）达到设计压力不吸浆后，续灌10min压力不下降结束灌浆。28d后取芯检查及压水试验，0.3 MPa压水，透水率<0.3Lu。
3 丙凝灌浆材料施工技术
3.1 丙凝灌浆材料特点
丙凝灌浆材料由丙烯酰胺主剂、丙烯酰胺交联剂、过硫酸铵引发剂、二乙醇胺促进剂、铁氰化钾缓凝剂等配制而成。它的粘度接近水，所以可灌性很好，也不会受潮气或空气影响，稳定性好。在水库大坝基础处理工程中，所用丙凝灌浆材料是水泥砂浆和丙凝化学剂的混合物，两者按一定比例混合进行坝基灌浆[3]。
3.2 灌浆施工工艺
以处理大坝基础为例，施工工艺为：造孔→钻孔清洗→配制灌浆材料→灌浆→封孔。造孔与水泥帷幕灌浆类似，采用地质灌浆材料钻孔，要保证孔垂直。冲洗采用80%灌浆压力。配制丙凝材料采用双液法配制。灌浆采用自上而下、封闭孔口方式进行。灌浆前，将射浆管放至距孔底10～20cm。双液分批混合，置换出孔内水后关闭阀门。在设计压力下，吃浆量<0.4L/min时结束灌浆。全孔灌浆结束24h后扫孔，并进行压水试验。封孔采用机械方式，泵入0.5：1水泥浆，孔口返浆后提出射浆管，再经过孔口循环灌浆封孔。
4 结语
我国化学灌浆技术起步虽晚，但发展应用很快。与水泥灌浆材料相比，化学灌浆对施工工艺要求更严格，而且材料价格较高，这就要求对施工条件进行详加考查，精心制定施工方案，严格控制施工工艺和操作，这样才能取得满意的防渗效果和较佳的经济效益。
参考文献：
[1] 周严，徐贤良，杨猛. 龙开口水电站厂房结构缝漏水化学灌浆处理[J]. 大坝与安全，2013（3）：61-65.
[2] 胡丽敏. 化学灌浆在观音岩水电站混凝土裂缝处理中的应用[J]. 葛洲坝集团科技，2014（1）：38-40.
[3] 王欣荣. 化学灌浆在大坝基础处理中的应用[J]. 水利科技与经济，2015，21（4）：120-121，9.