参考论文地下混凝土结构接缝预注浆防水技术论文

1、地下混凝土结构接缝预注浆防水技术论文【摘要】目前该技术经过总结和提升，不断完善，形成了创新技 术成果及作业指导书， 本项技术适用于在地下混凝土结构工程接缝防 水施工作业。故该地下混凝土结构接缝防水技术具有良好的经济效益 和社会效益。1. 前言砼结构自防水和接缝防水处理是结构防水的基本环节。 地下混凝 土结构接缝可重复注浆防水的施工技术； 以及地下混凝土结构工程接 缝防水预注浆系统的施工工艺， 具备独立稳定的可重复注浆系统； 也 可实现与橡胶止水带安装结合， 达到多重防水功能的目的。 与传统的 接缝防水处理技术相比： 不仅材料成本低， 使用性能优异， 安装简便， 且节省工期和安装费用； 并在不破

2、坏结构的前提下， 确保接缝处不渗 漏水，可以达到“零渗漏”效果， 是一种先进有效的接缝防水施工技 术。中冶建工集团有限公司在城市轨道建设项目上， 采用本项创新的 接缝防水的施工方法和预备注浆系统施工工艺， 通过在施工缝、 后浇 带、新旧砼接触部位使用， 总结形成了本项地下混凝土结构工程接缝 防水预注浆系统施工技术。 并在实施过程中， 研发了一种适用于地下 混凝土结构工程接缝防水施工技术 ；以及一种地下混凝土结构工程 接缝防水预备注浆系统工艺。经科技部西南信息中心查新机构查新， （查新报告编号： J20134398）无相关研究报道内容。本项关键技术在开发过程中形成了具有自主知识产权的专利技 术2

3、项；专利名称：a. 一种地下混凝土结构工程接缝防水施工方法（专利号： 201310297415.5）、b. 一种地下混凝土结构工程接缝防水预备注浆系统 （专利号： 201320421698.5）、实施的工程被推荐为 2011年度中冶科工集团新技术应用示范工 程。2. 研究背景采用传统的混凝土结构防水方法， 其混凝土结构中的各种强防水 方法具有不稳定性， 以及技术上无可靠性。 如何解决在地下混凝土结 构接缝防水、 改善其现有技术仅由橡胶止水带的单一防水工况， 形成 永久性防水是关键性技术难题。 其次，若是调整混凝土配方来提高混 凝土的自密实度防水方法， 一是无通用性条件采用； 二是不能满足分 段

4、浇筑的接缝防水；，三是无二次浇筑防水界面针对性；仅能适用于 连续浇筑的混凝土，其不具备可行性。再其次， 若是在地下混凝土 结构采用传统的橡胶止水带防水， 使用条件有限， 在分段浇筑界面防 水性能单一，受橡胶产品使用年限的限制。其次，项目的所有二次以 上浇筑界面采用橡胶止水带防水， 由于渗漏位置的不确定性， 则不具 备经济和技术上的合理性。现采用本项创新的先进技术预备注浆系统可以达到“零渗漏” 效果。无论采用普通水泥和超细水泥或者丙烯酸盐化学浆液时， 系统 可用于多次重复注浆；如果建（构）筑物将来出现渗漏，不但可重复注浆管系统，也可以提供完整的的维护方案。3. 方案分析重庆轨道交通六号线二期北段

5、 BT 二标段蔡家分部工程地下混凝 土结构的施工过中， 中冶建工集团公司通过技术攻关， 根据该项目施 工方案中地下混凝土结构为主的构造形式， 公司及项目部工程技术人 员首先对施工图进行会审， 以地下混凝土结构自防水和接缝防水的施 工重点，分析了本工程该工序在地下混凝土结构接缝防水的难点、 特 点、以及对传统的相关工艺的分析， 设计和采用了地下混凝土结构工 程接缝防水预备注浆系统的施工方法、1）防水方法的改进； 2）预注浆管采用的论证； 3）可重复预注 浆管系统的设计制作、预埋。由于混凝土结构自防水和接缝防水处理是结构防水的基本环节。 混凝土结构自防水主要是由防水混凝土依靠其自身的憎水性和密实

6、性来达到防水效果、 提高混凝土的抗渗性就是提高其密实度， 抑制孔 隙。而施工中还应控制水灰比、 水泥用量和砂率来保证混凝土中砂浆 质量和数量以抑制孔隙， 使混凝土浸水一定深度而不致透过。 其加入 膨胀剂和高效减水剂，减少混凝土收缩，增强其抗裂性能，并还需相 应采取一系列措施来保证混凝土施工质量。现采用的预备注浆系统则是地下混凝土结构工程接缝防水施工 技术，是混凝土结构自防水的相应技术性补充和完善。 是在混凝土结 构施工时，将具有单透性、 不易变形的注浆管预埋在接缝中，当接缝 渗漏时，向注浆管系统设定在建（构）筑物外表面的导浆管端口中注 入灌浆液，即可密封接缝区域的任何缝隙和孔洞。并终止渗漏。如

7、果 建（构）筑物将来出现渗漏，可重复向注浆管系统注浆，也可以提供 完整的的维护方案。 无论采用普通水泥和超细水泥或者丙烯酸盐化学 浆液时，系统可用于多次重复注浆。 其这种先进的预备注浆系统可以 达到“零渗漏”效果。与传统的接缝防水方法相比，本项技术具有施工防水处理速度 快、工效高、成本低、防水质量可靠、无污染环保的优点，在富水地 层的在建地下混凝土结构防水以及后期防水均适用。 现采用地下混 凝土结构接缝预注浆防水原理， 主要解决了如何在地下构筑物防水施 工作业中提高施工质量、 提高工效以及施工工艺的技术创新问题。 并 总结形成了本项创新施工技术。通过在施缝、后浇带、新旧砼接触部 位使用，最终形

8、成地下混凝土结构接缝预注浆防水的流水作业工序， 并在实施过程中，研发适用于地下混凝土结构工程接缝防水施工技 术；以及地下混凝土结构工程接缝防水预备注浆系统工艺。4. 技术原理及施工工艺4.1 技术原理 本项技术的原理是适用于在地下混凝土结构接缝预注浆防水施 工技术的预备注浆系统施工工艺。 其地下混凝土结构接缝预注浆防水 方法的工艺原理如下：地下混凝土结构接缝预注浆防水工法，是在混凝土结构施工时， 将具有单透性、不易变形的注浆管预埋在接缝中，当接缝渗漏时，向 注浆管系统设定在建（构）筑物外表面的导浆管端口中注入灌浆液， 即可密封接缝区域的任何缝隙和孔洞。并终止渗漏。如果建（构）筑 物将来出现渗漏

9、，可重复注浆管系统，也可以提供完整的的维护方案。 无论采用普通水泥和超细水泥或者丙烯酸盐化学浆液时， 系统可用于 多次重复注浆。利用这种先进的预备注浆系统可以达到“零渗漏”效 果。为此，最重要的工作之一是预备注浆系统。预备注浆管系统、灌 浆液和注浆泵组成。预埋注浆管系统，由硬质塑料、橡胶管或螺纹管 骨架注浆管、连接管及导浆管、固定夹、塞子、三通管等组成，其注 浆管分为一次性注浆管和可重复注浆管两种。 本课题涉及一种地下混 凝土结构接缝预注浆防水工艺；4.2 本项技术形成的工艺1）进行接缝防水方法的改进及工艺的设计：参照混凝土的不同 后浇带施工缝及接缝进行防水方法的设计、 布置、确定采用预埋注浆

10、 管的形式；图示 1： 预埋注浆管的形式2）预备注浆管的采用及制作：在需埋设注浆管的新旧混凝土界 面布设预埋位置， 并将部设位置的注浆管进行先期制作准备。 其设计 采用的注浆管结构形式如下：图示 2：重复注浆管结构3）注浆管系统的预埋安装及形成：注浆管为硬质塑料、橡胶管 或螺纹管骨架注浆管分为一次性注浆管和可重复注浆管两种， 作业时 先确定注浆管的安装界面位置、 连接管走向和导浆管间距， 然后进行管道的固定，安装形成各个防水接缝单元的预备注浆系统（ 1）预注浆系统注浆管安装的基本形式：图示 3：预备注浆管基本安装形式 I图示 4：预备注浆管基本安装形式 II（2）预备注浆管系统的安装形式：图示

11、 5：预备注浆管系统的安装形式 I图示 6：预备注浆管系统的安装形式 II（3）后浇带防水大样图预注浆系统管安装如图所示：（4）接缝注浆管安装如图所示：（ 5） 施工缝注浆管安装大样如图所示：（6）侧墙环向施工缝结构安装大样如图所示：4）前、后期地下混凝土结构预注浆系统及注浆：当接缝渗漏时， 向注浆管系统设定在建 （构）筑物外表面的导浆管端口中注入灌浆液， 即可密封接缝区域的任何缝隙和孔洞。并终止渗漏。如果建（构）筑 物将来出现渗漏，可重复向注浆管系统注浆。图示 7：重复注浆管系统的预留注浆端 I图示 8：重复注浆管系统的预留注浆端 I图示 9：侧墙注浆施工作业图示10：浇筑成形的具有接缝防水

12、预备注浆系统的混凝土构筑物5）地下混凝土结构接缝预注浆防水方法的工艺流程：确定采用 的注浆管施工接缝面修整预埋注浆管定位放样注浆管固定 注浆管端口引出钢筋绑扎模板安装混凝土浇筑混凝土结构预注浆防水系统形成5. 现场实施本项创新技术实施为重庆轨道交通六号线二期北段 BT 二标段工 程蔡家分部项目；其中蔡家分部包含 3个单位工程分别为：向家岗车 站、蔡家车站（明挖） 、六号线平场变电所（暗挖） 。向家岗站总长 266.6m，站体结构宽度为 20m，基坑开挖深度达 27米；蔡家车站全长 198.24m，标准段宽 20.9m，顶板覆土 3m，底板埋深 16.2m；六号线平 场变电所总长 185m，主洞

13、宽度为 23米，高度为 18.8 19.58米，施工 斜道宽度为 6米，高度为 5.5米；其主体为地下混凝土结构，施工接缝 及后浇带多且量大。其现场实施全过程为：地下混凝土结构接缝防水方法的改进接缝防水工艺的设计 预备注浆管的采用预备注浆管系统的设计制作注浆管系统的预 埋安装混凝土浇筑后的预备注浆管系统的形成 （前期地下混凝土 结构预注浆接缝防水的作业） 后期地下混凝土结构预注浆接缝防水 作业。5.1 确认预备注浆系统使用材料性能的技术指标 预备注浆系统是由注浆管系统、 灌浆液和注浆泵组成。 注浆管系 统有注浆管、连接管及导浆管、固定夹、塞子、三通管等组成，其注 浆管为硬质塑料、 橡胶管或不锈

14、钢螺纹管骨架注浆管分为一次性注浆 管和可重复注浆管两种。 其橡胶管或不锈钢弹簧管骨架注浆管的主要 物理性能应符合以下表内的要求：表1：橡胶管或螺纹管骨架注浆管的主要物理性能序号检测项目指标1 注浆管外径（ mm） 10 402 注浆管内径（ mm） 63 骨架与外层编织布之间应完整 不得有松开和脱离象4 抗压强度（变形）。20.80mm 长的试件 20Kg/min 后 管内径 变形 2 mm5 出浆孔间距（ mm） 30表 2： 不锈钢弹簧管骨架注浆管的主要物理性能 序号检测项目指标1 注浆管外径（ mm） 10 402 注浆管内径（ mm） 63 骨架与外层编织布之间应完整 不得有松开和脱离

15、象4 外径变形 30%的压力（ N/mm） 705 滤布渗透系数（ K20， cm/s） 0.0036 等效孔径（ 95， mm） 0.0745.2 丙烯酸盐灌浆材料及性能：1）丙烯酸盐灌浆材料的组成及性能丙烯酸盐灌浆材料是由过量 的金属氧化物、 氢氧化物和丙烯酸反应生成的丙烯酸盐混合物， 加入 各种所需的组分生成的一种低黏度的灌浆材料。 该材料以丙烯酸钙和 丙烯酸镁为主体成分， 在促进剂和引发剂的作用下， 双键发生自由基 反应生成线性高分子； 在交联剂的作用下， 线性分子发生交联生成网 格状的高分子凝胶体， 水与网格中所含的大量亲水基团相互作用， 依 靠氢键、分子键作用力等物理作用能容纳几倍

16、于自身体积的水。 该凝 胶体是以 C分子为骨架的高分子聚合物， 不溶于水。 丙烯酸盐浆液和 凝胶体的主要性能见表：表 3 丙烯酸盐浆液和凝胶体的主要性能表 项目性能指标外观 淡黄色透明液体pH 值 6.0-8.0凝胶时间 30s-20min 之间可调浆液密度（ g/cm3） 1.005-1.105初始粘度（ mPa.s），（23+2） 1-6固砂体抗压强度 /KPa 0.2凝胶体渗透系数 / （cm/s） 1.3 10-8抗挤出破坏强度 /MPa 0.76遇水膨胀率 /% 200断裂伸长率 /% 100表面张力 / （mN/m 29.15与混凝土的粘接强度 远大于自身内聚力2）丙烯酸盐灌浆材料

17、的堵水防渗机理采用灌浆方法解决裂缝的渗漏，通常可以分为 3种工作机理： 粘结机理，通过浆材把裂缝界面粘合起来； 填塞机理，利用浆材对裂缝间隙进行充填； 胀塞防渗机理，利用浆材的浸水膨胀特性，把裂缝胀塞起来 进行防渗堵漏。 丙烯酸盐灌浆材料的堵水防渗机理符合粘结机理。 丙 烯酸盐凝胶体在混凝土表面主要存在物理吸附和化学吸附作用。 物理 吸附的主要形式有毛细管作用、氢键、分子间作用力等。毛细管作用 主要发生在浆液未固化前， 浆液在毛细管作用下进入混凝土的毛细管 道，固化后犹如一条条锚索牢固地嵌入混凝土的内部。 丙烯酸凝胶体 能与混凝土表面闹故粘接及吸附， 化学吸附主要是因为丙烯酸钙、 丙 烯酸镁等

18、与混凝土裂缝表面的氧化钙发生络合， 牢固地粘附在混凝土 表面。丙烯酸钙和丙烯酸镁的存在有助于消除异种材料之间的差异， 改善界面之间的相互作用， 使丙烯酸的堵水原理更接近同种材料的 粘接。丙烯酸钙灌浆材料的堵水渗机理符合填塞机理。 根据现代灌浆技术的研究， 可根据力的平衡 表示宽度为 2t 的缝中的最大扩散半径 Rmax2 ： Rmax2 =Pmax . t/C式中 Pmax 为最大灌浆压力， t 为1/2 缝宽， C为浆液内聚力。3）因为混凝土裂缝界面粗超不平，浆液的内聚力也在随时间变 化，所以实际的扩散距离远小于上式的理论计算值。根据现场测试， 丙烯酸盐几乎没有内聚力，因此，丙烯酸盐的渗透力

19、很强，在压力下 能沿渗漏通道渗入混凝土内部，有效的堵塞渗漏通道。4）丙烯酸盐灌浆材料的堵水防渗机理符合胀塞机理，因其胶凝 体在浸水的环境下膨胀 200%。另外，丙烯酸盐浆液在干湿循环的环境 中任然能够牢固粘附在混凝土表面， 不会因失水收缩而脱离混凝土裂 缝面。当地下水位上升时，丙烯酸盐胶凝体在水的浸泡下会重新膨胀， 使裂缝在干循环后任然不会渗漏，起到长久防水的作用。5.3 现场实施工艺流程图如下：图5.3地下混凝土结构接缝预注浆防水工法施工工艺流程5.4 现场实施采用预注浆管施工的方法及操作要点5.4.1 注浆管应采用可重复注浆的注浆管，采用专用固定件固定 在施工缝面，并每隔 5-6m 两端各

20、引出一根注浆导管。5.4.2 安装注浆管的施工缝表面应坚实、 基本平整， 不得有浮浆、 油污、疏松、孔洞、碎石团等，否则应予以清除。必要时可用防水砂 浆修补；5.4.3 注浆导管与注浆管的连接应牢固、严密，导管的末端应临 时封堵严密。注浆管任意一侧砼的厚度不得小于 100mm；并离开钢筋 不小于 30mm。注浆管与施工缝基层表面应密贴设置， 中间不得有悬空 部位。注浆管的固定间距宜为 200-300mm，固定应牢固，可靠。5.4.4 注浆管采用搭接法连接， 搭接宽度宜为 20-30mm（即有效出 浆段长度），搭接部位必须与基面固定牢固。注浆管的转弯半径不宜 小于150mm，转弯部位应平缓不得出

21、现折角。5.4.5 注浆导管埋入混凝土的部分至少有两处与结构钢筋帮扎牢 固避免灌注混凝土注浆导管移动； 注浆导管引出混凝土外部的长度不 宜小于 150mm；注浆导管引出端应设置在方便的，宜于接近的位置。5.4.6 注浆管破损部位应割除，并在割除部位重新设置已经安装 好注浆导管的注浆管， 并与两端原有注浆管进行过度搭接。 在注浆管 附近帮扎或焊接钢筋作业时， 应采用临时遮挡措施对注浆导管进行保 护。5.4.7 注浆导管应符合下列要求： 应优先选用无机注浆材料（自流平水泥、超细水泥）或改性环 氧树脂，也可选聚氨酯。注浆应在结构施工完毕、降水停止后进行， 若仍出现渗漏应进行注浆封堵。 注浆应从最低的

22、注浆段开始， 将材料向上挤压； 为保证注浆效 果直使注浆液低压缓进。 注浆材料不再流入并且压力计显示没有或则 几乎很少压力损失， 一般注浆压力为 0.2-0.5Mpa ，并维持该压力至少 2分钟。 注浆方案、注浆材料、注浆压力等由施工、设计、监理单位根 据现场具体情况而定， 并对整个注浆过程进行检查分析， 确保注浆效 果满足防水要求； 需要重复注浆时， 应确保使用经过核准的注浆材料； 任何留在 注浆通道内的注浆材料必须在其固化之前清楚干净。6. 实施效果分析1）预备注浆管与传统的接缝防水处理的方法相比，原理不同； 利用该课题先进的预备注浆系统可以达到“零渗漏”效果。 无论采用 普通水泥和超细水

23、泥或者丙烯酸盐化学浆液时， 系统可用于多次重复 注浆；如果建（构）筑物将来出现渗漏，不但可重复注浆管系统，也 可以提供完整的的维护方案。2）接缝防水处理是结构防水的基本环节之一；本项工艺采用的 预备注浆系统施工技术应用范围广泛，可以在施工缝、后浇带、新旧 砼接触部位使用， 该技术的经济性、 施工速度和防渗漏效果都有明显 的优势。3）该技术不仅材料性能优异、安装方便，而且节约工期和费用， 并在不破坏结构的前提下， 确保接缝不漏水， 是一种先进有效的接缝 防水措施及施工技术。7. 创新点及研究成果1）发明了一种适用于适用于在地下混凝土结构接缝预注浆防水 方法；以及地下混凝土结构接缝预注浆防水预备注

24、浆系统工艺； 最终 形成了预备注浆系统施工技术。2）形成地下混凝土结构接缝预注浆防水核心技术，申报技术发 明专利 2项；3）最终形成了地下混凝土结构接缝预注浆防水施工技术成果。8. 经济效益和社会效益分析8.1 经济效益 预备注浆管系统与传统的接缝防水处理方法相比， 具有施工防水 处理速度快、工效高、成本低、防水质量可靠、无污染环保的优点， 在富水地层的在建地下混凝土结构防水以及后期防水均适用。 运用这 种先进的预备注浆系统可以达到“零渗漏”效果。 无论采用普通水泥 和超细水泥或者丙烯酸盐化学浆液时， 系统可用于多次重复注浆； 如 果建（构）筑物将来出现渗漏，不但可重复注浆管系统，也可以提供完整的的维护方案。该项技术主要解决了如何在地下构筑物防水施工作业中提高施 工质量、提高工效以及施工工艺的技术革新问题， 其预备注浆系统具 有更新简单稳定可靠、构思新颖易于操作、工艺流