摘 要: 三峽工程永久船閘地下輸水隧洞在洞室澆筑完成后一段時期內,結構混凝土受到內外溫差的影響不均勻收縮產生裂縫, , 局部出現滲漏,針對這些滲漏進行化學灌漿處理。文章介紹了目前處理此類裂縫比較先進的設備及施工工藝。
關鍵詞: 三峽工程;地下輸水隧洞;化學灌漿;貼嘴法;施工
1 前言
三峽工程永久船閘地下輸水隧洞溫度縫的化學在前期主要采用打斜孔灌漿處理, ,采用EAA 環氧漿材及手搖化灌泵進行化學灌漿。采用該種方法施工后,大部分裂縫進行了復灌處理,仍然存在局部滲水現象。后來,從化灌漿材和施工工藝上進行改進, 并經過現場反復試驗,最終使用并推廣了貼嘴法灌注LPL 漿材,化灌設備采用從美國引進的Lily CD -15 雙組分注射泵,從而圓滿地完成了三峽工程永久船閘輸水隧洞化學灌漿的施工任務。
2 施工設備
(1) 打磨設備:砂輪機。
(2) 沖洗設備:沖毛機。
(3) 通風設備:無油式空氣壓縮機。
(4) 灌漿設備:Lily CD -15 雙組分注射泵。Lily CD-15 是從35 年的施工經驗中總結而研發的一套用于雙組分化學灌漿的施工設備,適用于注射雙組分且比例相對固定的的化學灌漿材料,它有效地避免了因人的操縱而產生的配比的不穩定性,可確保施工的高質量。
(5) 鉆孔設備及掃孔設備: 手持式工程鉆機(SG-100) 、博世鉆( GBNH. 4DFE) 、手持式沖擊鉆(ZIC. QC -22) 、金剛石鉆(J -10) 。
(6) 質量檢查取芯設備:取芯鉆機(HITI-DD-160E , 取芯直徑<89 mm) 。
(7) 計量用具:小量杯、溫度計。
3 灌漿材料及封縫材料
3. 1 灌漿材料
漿材采用灌注樹脂LPL , 它是用于注射灌漿系統的一種雙組分(A 雙組分和B 雙組分) 、無溶劑的低黏度環氧樹脂。其性能參數見表1, 漿材配比(體積比) 見表2 。
3. 2 封縫材料
(1) 堵漏靈膠泥。
(2) ECH 粘膠:ECH 粘膠是高分子聚合物、活性填充料組成。它不含任何有機溶劑,固化時間為24 h, 粘結強度最大限度可承受1.2 MPa 的灌漿壓力。ECH 粘膠分為ECH -Ⅰ型、ECH -Ⅱ型、ECH -Ⅲ型三種。ECH -Ⅰ型用于貼嘴,ECH -Ⅱ型用于底膠, ECH -Ⅲ型為面膠。
4 施工工藝流程
準備工作→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→通風檢查→灌漿→注漿嘴清除→(復灌→嵌縫,此兩道工序根據灌后縫面是否仍然滲水而確定是否增加) →質量檢查及驗收
5 施工方法
5. 1 準備工作
先接電布置照明,并根據裂縫所處的位置,決定是否需要搭設排架或設置擋水圍堰。加工注漿嘴: 在外徑為6 mm 、長度大于6 cm 的銅管一端焊邊長為3～4 cm 、厚度為1.5 mm 左右的方形鐵片,鐵片中間開進漿孔,直徑等于銅管外徑,且鐵片周邊鉆有一定數量、排列規則的小孔,使用前需將注漿嘴清洗干凈,表面無污垢、鐵銹。
5. 2 打磨
采用砂輪機沿裂縫的兩邊各打磨20 cm 的寬度,除去混凝土表面水泥漿皮,碳酸鈣沉淀物,苔、菌等各種有害雜物,以免影響注漿嘴的粘貼及封縫效果。
5. 3 沖洗
打磨工序完成之后,用沖毛機沿裂縫開口向兩邊沖洗,以保證縫口敞開,無雜物,裂縫兩邊無粉塵和其它有損封蓋粘接的污物。
5. 4 裂縫描述
根據現場實際情況,對裂縫走向及縫寬進行描述,并做好記錄,用以布置注漿嘴及灌漿壓力的確定。
5. 5 貼嘴 根據裂縫描述,確定注漿嘴的布置。對于規則裂縫,縫寬小于0.3 mm 時,按間距20 cm 布置注漿嘴,縫寬大于0.3 mm 時,按間距30 cm 布置注漿嘴, 對于不規則裂縫,在裂縫交叉點及裂縫端部均需布置注漿嘴見圖1 。
貼嘴施工時,在漏水大的部位用堵漏靈膠泥做一小圍堰,引開流水,將ECH -Ⅰ型粘膠抹在注漿嘴底板上,要求進漿孔周圍1 cm2 范圍內不能抹膠, 以免堵塞注漿孔。貼嘴時用定位針穿過進漿管,對準縫口插上,然后將注漿嘴壓向混凝土表面,1 
min 后,抽出定位針,如發現定位針沒粘附粘膠,就可以認定注漿嘴粘貼合格。
min 后,抽出定位針,如發現定位針沒粘附粘膠,就可以認定注漿嘴粘貼合格。5. 6 封縫
貼嘴工作完成3 h(1～3 h, 用手觸碰不動即可) 后,用堵漏靈膠泥將滲水的縫口堵住,2 h 后用烤燈或碘鎢燈將混凝土表面烘干,并對烘干的混凝土表面用無水酒精洗抹一遍。待混凝土表面干燥后,刮抹一層ECH -Ⅱ型粘膠(底膠) 。當ECH -Ⅱ型粘膠不粘手時,刮抹ECH -Ⅲ型面膠兩遍,厚度大于2 cm , 寬度沿裂縫兩邊各15 cm 。待12 h 后,ECH -Ⅲ 型面膠基本固化,用堵漏靈再加固,厚3 cm, 寬度超過ECH -Ⅲ型面膠兩邊各3 cm, 形成中間高,兩邊低的傘形封蓋,具體見圖2 。堵漏靈抹完后,及時灑水進行養護。封縫完成后,按照灌漿的順序給每個孔進行編號,1 、2 、3 ⋯⋯
5. 7 通風檢查
封縫完成并養護2h 后即可進行通風檢查各孔的貫通情況,通風采用無油式空氣壓縮機供風,通風壓力小于0.3 MPa 。檢查前先將各注漿嘴接上塑料軟管,檢查1 號孔時,將2 號孔軟管的另一端插入水中,其它孔封閉。當對1 號孔壓風,插入2 號軟管的水中出現氣泡時,表示1 號孔是貫通的。按此方法檢查每一個孔的貫通情況,做好詳細記錄,分析檢查結果,并結合原始封面情況,做出灌漿工藝設計,同時封閉所有的注漿嘴。
5. 8 灌漿
(1) 注漿嘴的封蓋:灌漿之前用蓋子將除1 、2 號孔外的注漿嘴全部蓋上。
(2) 注漿的順序及原則:從下至上,從一邊至另一邊,從寬處至窄處。同步多點,逐步推進,以漿趕水,保持足夠的壓力和足夠的進漿時間,穩壓閉漿時間充分(裂縫越深,該時間越長) 。
(3) 漿液配制:漿液的配制由Lily CD-15 雙組分注射泵本身完成,不需人工配制。
LilyCD-15 雙組分注射泵操作簡單, 施工方便,兩種組分和漿液在兩個儲液罐中始終保持新鮮狀態,只在其混合器中混合,保持了漿液的最佳黏度,避免了因灌漿時間過長,漿液的黏度過大而大量棄漿。灌漿壓力可設置且穩定。一旦灌漿壓力設定,可在該壓力下長時間穩定地注射。其工作原理如圖3 所示:樹脂盛入壓力容器(a) 里面,然后各組分漿液通過閥門(b) ,之后進入計量泵(c) 。計量活塞(d) 被推動向上伸展接觸到汽缸活塞底面(e) 。當兩個活塞都伸展到位時,進漿閥門(b) 關閉,同時出漿閥門(f) 開
啟,汽缸活塞(e) 開始工作并推動樹脂活塞(d) 向下運動,迫使兩組分漿液通過閥門(f) 進入混合器(g) 混合,之后通過混合器前的開端輸出到注漿接頭。當一個沖程結束時,出漿閥門(f) 關閉, 進漿閥門(b) 開啟,主汽缸活塞返回,新的一個沖程開始。
啟,汽缸活塞(e) 開始工作并推動樹脂活塞(d) 向下運動,迫使兩組分漿液通過閥門(f) 進入混合器(g) 混合,之后通過混合器前的開端輸出到注漿接頭。當一個沖程結束時,出漿閥門(f) 關閉, 進漿閥門(b) 開啟,主汽缸活塞返回,新的一個沖程開始。(4) 灌漿壓力的確定:根據裂縫描述記錄中縫的寬度,確定灌漿壓力見表3 。
(5) 取樣:當漿液從灌漿管管口流出時,排掉一小部分并觀察漿液的顏色,當確信漿液已完全混合好后,用一小塑料杯接取約20 ml 的漿液留置以觀察漿液的固化情況。
(6) 注漿:注漿采用同步多點(6 孔) 灌注方式。
①開始注漿時,先將1 號孔接上灌漿管,2 號孔打開,其它孔封閉,當漿液從1 號孔灌入時,觀察從開啟的2 號孔流出的液體,同時測出進漿時的孔口壓力,調整無油式空氣壓縮機的輸出壓力直到孔口壓力達到要求的壓力。②1 號孔開始注漿時,從2 號孔流出的液體是水,逐漸有漿液伴水流出,當流出的液體是半漿半水時,將3 號孔打開,釋放一部分水。
③當2 號孔流出的是純漿時,暫時封閉2 號孔。④當1 號孔注漿時間達到15 min 后,并聯2 號孔注漿。如1 號孔注漿時間達到15 min 后,2 號孔仍未出現純漿液時,可直接接上2 號孔并聯注漿(經多次實驗確定,第11～15 min 進漿量很小,低于1 mlΠmin) 。
⑤如上述步驟重復進行直到1～6 號孔同時進漿。當7 號孔有純漿液流出并已滿足時間的要求時,封閉1 號孔,并將注漿接頭移至7 號孔注漿,同時將8 號孔打開。⑥如上依次換嘴直到從最后6 個孔進漿,觀察注射泵上的進漿量顯示器,當進漿量為0, 將壓力調回到設計要求的最大壓力值(因為進漿量大于0 時,此時的漿液最深面的壓力和輸出壓力一致),并穩壓30 min 結束。
5. 9 注漿嘴的清除
灌漿結束48 h 后,鏟除注漿嘴,將不平整的部位及孔洞采用環氧膠泥封堵平整。
5. 10 灌漿質量檢查及驗收
灌后質量檢查在注射樹脂LPL 灌漿結束7d 后進行。
(1) 壓水檢查:由現場監理騎縫布孔,沖擊鉆造孔(孔徑18～20 mm, 孔深10～15 cm) 后,采用單點法壓水,壓水檢查壓力為0.3 MPa 。壓水試驗結束標準:在穩定的壓力下,每3 min 測讀一次壓入流量,連續四次讀數中最大值與最小值之差小于最終值的10 %, 或最大值與最小值之差小于1 mlΠmin 時, 本孔段壓水結束,取最終值計算,測記漏量,計算透水率(Lu) 。
(2) 鉆孔取芯:采用HITI -DD -160E 型鉆機鉆
孔并取芯(取芯直徑89 mm) ,并進行巖芯鑒定、描述,繪制鉆孔柱狀圖。(3) 合格標準:壓水檢查透水率不大于0. 1 Lu 。5. 11 特殊情況處理(1) 注漿嘴未貫通時的處理:在注漿嘴貫通檢查到某個孔(如11 號孔) 時,如果發現該孔未貫通(如此時有兩種情況: ①該孔本身未貫通; ②該段裂縫與相臨一段裂縫未貫通) ,先檢查12 號孔是否貫通,如12 號孔貫通了,說明屬于①種情況;如12 號孔仍未貫通,對12 號孔壓風,檢查13 號、14 號、15 號⋯⋯, 如均貫通了,說明屬于②種情況。對于①種情況,首先檢查注漿嘴粘貼時注漿孔是否被封堵,如被封堵, 將封堵物清除干凈;如注漿嘴未被封堵,說明注漿嘴粘貼的位置不正確,此時鏟除注漿嘴重新粘貼。對于②種情況,不需處理。(2) 滲漏點的復灌:對于有規律的滲漏點,即一段裂縫仍滲水,采用前面施工方法中5. 2～5. 9 條進行復灌。對于單獨的滲漏點采用打輔助孔的方式進行復灌,具體如下: ①按前面施工方法中5. 2～5. 6 條在滲漏點貼嘴、封縫; ②采用沖擊鉆在距滲漏點10 cm 左右沿原裂縫的方向鉆3 個輔助斜孔并預埋外徑為6 mm 的銅管(詳見圖4) 。鉆孔:孔徑16～18 mm , 孔深10～20 cm , 傾角50°左右,孔深25 cm (斜長:超過裂縫5 cm) ;埋管的封堵:埋管采用堵漏靈, 深度2～3 cm 。③滲漏點貼嘴及封縫、輔助孔埋管及封堵完成后,按前面施工方法中5. 7～5. 9 條進行復灌。(3) 漿液配比出現問題的處理:灌漿時間如出現長時間不進漿,且漿液黏度增加,即漿液出現問題。處理方法是打開機箱蓋,清理兩活塞桿運行系統,直至兩活塞桿運行同步后,排出部分混合液,然后重新注漿。
6 結束語
采用貼嘴法灌注LPL 漿材,并采用LilyCD-15 雙組分注射泵進行混凝土溫度縫的化學灌漿處理, 操作簡單,施工方便,能較好地保證施工質量,并且漿材凝固較快。經灌后取芯檢查,漿液充填密實,裂縫灌漿效果較好。實踐也證明:三峽工程永久船閘地下輸水系統采用該方法較好地解決了溫度縫的滲水問題,達到了處理的目的,確保了工程質量。
