衬砌混凝土裂缝.docx

达拉河水电站引水隧洞混凝土防渗漏措施摘要：引水隧洞在混凝土衬砌完成后，地下周围裂隙水被封闭于混凝土衬砌外。使其形成较高的水头压力，常常会在衬砌混凝土的薄弱部位渗出而影响构筑物的安全使用。结合达拉河水电站引水隧洞混凝土防渗漏措施，就如何防治和出现渗水后的处理问题进行论述。关键词：隧洞衬砌；混凝土施工缝；渗水；防渗措施 ；达拉河水电站1概述全断面混凝土衬砌引水隧洞，在混凝土浇筑结束后，由于山体内地下水的渗流通道被封堵，形成较高的外水压力，使衬砌混凝土在施工缝、伸缩缝的薄弱位置产生渗漏。这是因为：在混凝土浇筑时没有采取有效的排水措施(如设置排水廊道、打排水孔等)进行外水导排减压。在混凝土衬砌完成后，因各种原因回填和固结灌浆不可能立即进行时，当衬砌混凝土水化热完成后，衬砌与岩体之间实际存在一个较大的空隙。当围岩外水压力梯度尚不足以形成新的渗流通道时，外压力实际上是渗透水在围岩和衬砌中产生的体积力。此时的外水压力迅速升高，并直接作用于衬砌混凝土上，导致混凝土薄弱面渗水，而影响衬砌结构的安全。因此在结构设计时如何控制外水压力引起构筑物的渗漏是十分重要的。2引水隧洞工程特性迭部达拉河水电站引水隧洞为圆形有压隧洞，全长8 398.60m。标准段过水断面直径为4.10m，衬砌厚度为0.40m。双层配筋、衬砌单元分块长度为12m。衬砌混凝土标号R28、300、D150、S6。该处地质状况为：以浅灰色中粗粒闪长斜云花岗岩为主，整体呈块状结构，属类围岩。沿洞向陡倾裂隙较为发育，裂隙面平直稍粗，闭合裂隙居多。充填物主要为绿帘石、风化碎屑等。小断裂较多，NW倾向陡倾节理与NE倾向缓倾节理发育。绝大多数为微风化岩体，该洞段地下水较为富集，洞壁局部明显可见无压渗水。衬砌断面形式如图 1所示。图 1 衬砌断面形式/m3产生渗水的原因分析及防治措施 在混凝土的浇筑过程中，难免由于停电、机械设备等因素的影响，使混凝土的浇筑间歇时间过长形成施工缝，虽然在缝面的处理上及时采取了冲毛或凿毛工艺，但由于现场条件的限制还存在一定的问题，比如缝面上会有少量的积水和一些细小的渣子难以彻底清除，再加上混凝土入仓前的砂浆摊铺往往也难以全部覆盖老混凝土面、结合面振捣不密实等等因素的存在，使该部位成为一个较为薄弱的地方。况且上部混凝土浇完以后其强度增长还需要一定的时间，在此时间内，外水压力迅速增加必然从该处渗出。针对这一问题，采用“先引导”、“后排水”的方法，取得了一定的效果。先引导的目的是在未进行2次混凝土浇筑时，预先设置导水孔，创造导排外水减压的条件。后排水是在2次浇筑混凝土后，使无规的渗漏水通过引导水管变为有规的卸压排水导流。使2次浇筑有足够的强度增长时间，确保混凝土的质量，最后通过注浆封闭导水孔达到止渗的目的，其具体作法：3.1在混凝土施工缝面上预留一个纵向槽（图2），预留槽的位置设在外层钢筋与岩壁之间，并且留出6cm的钢筋保护层。如果边墙没有足够的超挖空间，则凿除部分岩石，以保证该槽的形成。在纵向槽的底部与模板之间埋设一根PVC管作为导排水管。在进行边顶拱浇筑时，纵向槽内填充碎石，表面用镀锌铁皮封盖。边顶拱浇筑完毕，模板拆出后，要及时通开该PVC管，以保证排水的畅通。 图2 混凝土施工缝面排水/cm3.2对于裂隙渗水或集中渗水的地方，则采用打排水管孔，孔内插管排水的方案。排水孔沿着裂隙的走向打，孔深1m，孔径42mm，间距23m，管子采用PVC管，其插入孔内的部分用钉子开一些小孔，孔口用棉纱或砂浆堵塞。管子可顺岩壁接到图2中所示的纵向槽内，也可穿过堵头模板将水排到仓外。3.3顶拱混凝土浇筑时，仓内的积水安排专人负责舀出，必须保证仓内积水及时排出。3.4在混凝土浇筑结束、模板拆出后，立即扫开顶部预埋的回填注浆孔，帮助排水减压。3.5对留在槽内的骨料的处理，可在最后进行隧洞回填灌浆时，将所埋的PVC排水管清除后，沿埋留孔进行灌浆处理。4施工缝的渗漏处理为确保处理效果，进行了室内黏结性能试验和现场施工性试验，并经过检测，现将采用嘉德牌EAA环氧防渗补强材料，试验情况介绍如下。4.1处理特点该隧洞内衬厚40cm，且周边围岩裂隙水丰富，在无防水措施的条件下进行混凝土浇筑、其衬砌混凝土与围岩之间的空隙有一定的连通性。在进行化学注浆补强止水处理时，如控制不当，浆液沿施工缝裂隙面流过，而不是充填饱满缝隙，不但影响处理效果，同时造成材料的浪费。4.2嘉德牌EAA环氧材料特性嘉德牌EAA环氧材料，由于加入复合的ENA改性剂和表面处理剂。材料具有黏度低、润湿性强、综合力学性能强度高、耐老化、无毒的特性。对水有良好的亲和性，能克服被黏物界面的水膜对固体进行黏结（表1、2、3）。表1 EAA浆材的物理性能表2 EAA浆材力学性能表3 EAA环氧防渗补强材料4.3施工方法4.3.1在渗漏处开“V”形槽，槽深宽为45cm45cm。4.3.2沿缝钻骑缝孔，孔距40cm，孔径2528mm，孔深约55cm，（设EAA浆液的扩散半径为2025cm）。4.3.3清缝、清孔，达到孔内、槽缝无泥垢、碎碴。4.3.4在孔内布置注浆管及排气管，注浆管长约45cm，管径18mm；排气管长约10cm，管径8mm。4.3.5采用速凝水泥嵌缝、埋管，要求嵌入均匀，孔内压贴密实、平整，不得有渗漏。4.3.6注入丙酮浆液，记录注浆压力和注浆量。4.3.7注入EAA环氧浆液，注浆第1次压力0.8MPa，第2次重复注浆1MPa，采用逐级升压施灌。4.3.8注浆结束标准以达到结束压力后，恒压1015min，以不进浆为结束。4.3.9第1次注浆结束后5h，现场负责人进行孔口检查，如发现孔口浆液不饱满，即进行第2次注浆，至孔口饱满为止。经室内黏结试验和现场抽芯取样检测，有关部门认为：试验表明采用水泥和化学材料复合灌浆措施，在浆材、设备和工艺及参数择用恰当的条件下、补强处理可以达到预期的效果（表4）。表4 室内黏结后劈裂抗拉强度试验黏结条件：在混凝土黏结界面注浆或涂刷EAA材料黏结固定后，置3540 烘箱内3d后进行测试，研究报告提供值5.7023.90MPa ，为1个月2535 的固化强度。室内检测抗渗试验结果，为0.90MPa时，缝面无渗水，平均渗水高度2.20cm。表5 现场抽芯检查岩芯强度及抗渗结果5结果与讨论在富水区围岩中建筑水工隧洞，应充分意识到水对工程的影响。尤其是当施工难度增加，现实的施工条件无法达到设计的操作要求时，对该类水工隧洞的设计应考虑以下几个问题：5.1如因结构需要，可考虑在分缝位置上设置沿洞轴线方向的止水措施（如可便固定的橡胶止水条）。.对隧洞的衬砌设计应考虑设固结灌浆，充分利用围