某水电站裂缝化学灌浆处理施工技术方案

PAGEHYPERLINK\l"_Toc159077463"1、概述12.裂缝特征13.裂缝成因分析13.1砼材料及配合比13.2层间间歇时间过长33.3砼水化热过大33.4低温不利荷载组合34.裂缝处理34.1材料的选择44.1.1化学灌浆材料及配合比44.1.2WEP型环氧树脂浆液特点44.1.3WEP型环氧树脂浆液主要性能指标（见表3）54.2现场试验54.3化学灌浆设备54.4工艺流程64.5施工工艺64.5.1打孔64.5.2埋管64.5.3裂缝表面处理64.5.4清孔、清缝74.5.5烘干与密封74.5.6通风74.5.7压水试验74.5.8浆液配制74.5.9灌浆74.5.10孔口封堵84.6特殊情况处理8５．灌浆过程中需注意的事项86.质量检查9xx水电站厂房裂缝化学灌浆处理施工技术方案1、概述张家界xx水电枢纽工程位于澧水中游，湖南省张家界市慈利县境内，坝址位于距慈利县城15km的苗市镇xx村镇。枢纽工程由电站厂房、河床溢流坝、斜面升船机组成，电站厂房装3台18MW的灯泡贯流式水轮发电机组，溢流坝设5孔12×15m、7孔12×13m的弧形钢闸门。主体工程项目包括电站厂房、溢流坝、开关站、斜面升船机及水轮发电机及辅助设备安装等。xx水电站厂房工程位于枢纽工程右岸，为实现2007年3月15日的截流目标，满足电站蓄水要求，2007年2月8日对厂房已浇混凝土进行裂缝普查，新发现裂缝22条，裂缝长度2.5m~9.5m，裂缝张度0.02mm~0.2mm，所有裂缝均渗水、析钙，裂缝具体部位、产状见表1。2.裂缝特征上述裂缝多发生在孔洞、结构突变部位及构筑物中部，呈垂直裂缝，裂缝张度大多在0.2~0.5mm之间，有白色溶出物CaCO3,且有渗水，均为有害裂缝，必须进行化学灌浆处理，以满足结构安全和运行使用要求。3.裂缝成因分析产生上述裂缝的成因很多，主要归纳为以下几点：3.1砼材料及配合比砂石级配差，砂石中含泥量偏大，使用了反应性骨料或风化岩，有机质含量超标，且含可见泥团等杂质。一方面，由于砼原材料质量较差，导致砼极限拉伸值降低；另一方面，由于原材料级配差，含泥量偏大，导致水泥用量增大，混凝土水化热增大，砼浇筑后由于水泥水化热而产生的温度内部比砼表面高，内部的热膨胀也比表面大，砼中心将产生压应力而表面将产生拉应力。表1裂缝部位、产状统计表序号部位起讫高程桩号裂缝长度（m）裂缝张度（mmm）裂缝种类裂缝走向裂缝数量13#机左侧墙▽72.4~▽776.0厂左0+50、厂厂0+133.685.20.2~0.55贯穿裂缝垂直12▽72.0~▽778.0厂左0+50、厂厂0-122.089.50.2~0.55贯穿裂缝垂直13▽76.0~▽880.0厂左0+50、厂厂0-6..585.50.2~0.55贯穿裂缝垂直14▽76.0~▽880.0厂左0+50、厂厂0-133.023.50.2~0.55贯穿裂缝垂直15▽76.0~▽880.0厂左0+55、厂厂0+277.365.50.2~0.55贯穿裂缝垂直161#机与2#机结构缝▽75.75~▽▽76.00▽76.0层楼板板底部；厂厂0+100~厂0+166.07.50.2~0.55深层裂缝垂直171#机与安装间结构构缝▽75.75~▽▽76.00▽76.0层楼板板底部；厂厂0+100~厂0+166.07.50.2~0.55深层裂缝垂直18进水口闸墩▽66.0~▽668.0厂左0+53、厂厂0-444.123.50.1~0.22深层裂缝垂直19安装间水下墙▽76.0~▽778.0安装间右山墙3.50.1~0.22贯穿裂缝垂直110▽76.0~▽778.0安装间右山墙3.50.1~0.22贯穿裂缝垂直111▽70.0~▽772.0厂左0+8.88、厂0+66.883.50.2~0.55深层裂缝垂直112▽72.0~▽778.0厂右0+22..52、厂厂0-133.027.80.2~0.55深层裂缝垂直113▽72.0~▽778.0厂右0+22..52、厂厂0-5..027.80.1~0.22深层裂缝垂直114▽76.0~▽778.0厂右0+8.22、厂0-113.0225.50.1~0.22深层裂缝垂直115集水井▽76.0~▽778.0厂右0+28..4、厂0+77.983.50.2~0.55深层裂缝垂直116▽57.48楼板板右下角3.50.2~0.55深层裂缝垂直117▽52.48~▽▽55.998厂右0+8.55、厂0-111.05.20.2~0.55深层裂缝垂直118▽72.0楼板厂右0+8.55~厂右0+66.0；厂厂0-133.02~~厂0-100.523.50.2~0.55贯穿裂缝垂直119▽76.0楼板厂左0+50左右5.80.2~0.55贯穿裂缝垂直120▽76.0楼板厂左0+50左右5.80.2~0.55贯穿裂缝垂直121▽76.0楼板厂左0+50左右5.80.2~0.55贯穿裂缝垂直122▽76.0楼板厂左0+50左右5.80.2~0.55贯穿裂缝垂直13.2层间间歇时间过长由于业主资金不到位，自2005年8月~2006年2月长时期停工，停工前期已浇混凝土水化热已基本散发，温度基本稳定。复工后，新浇混凝土水化热大，形成新老混凝土层间温差，这种由于层间温度的差异产生的应力，形成层间温度应力。当层间混凝土温度差大于25℃时，此时新浇砼表面抗拉强度抵挡不住这种应力，就会产生表面裂缝。3.3砼水化热过大形成大体积砼温度裂缝的原因有内部约束应力和外部约束应力两种情况。由于前期混凝土没有掺加粉煤灰，导致水泥用量增大，单位用水量大和掺化学外加剂，大体积砼浇筑后由于水泥水化热而产生的温度内部比砼表面高，内部的热膨胀也比表面大，砼中心将产生压应力而表面将产生拉应力。这种由于内部和表面温度的差异产生的应力，就是内部的约束应力。当内外温度差大于25℃时，此时表面砼抗拉强度抵挡不住这种应力，就会产生表面裂缝。当水化热值过后，砼处于降温阶段，砼内部和表面将产生较大的温度梯度，此时砼体积必将产生收缩变形。砼在硬化过程中，多余水份蒸发，水化物逐渐凝结硬化，也引起砼体积收缩，这两种收缩受到下部地基或砼结构的限制，因而产生外部约束应力，呈拉应力，当拉应力超过砼的抗拉强度，则砼将出现垂直裂缝。因砼水化热大而形成温度应力，是产生混凝土裂缝的主要原因。3.4低温不利荷载组合2005年由于长时期停工，冬季低温温控措施未达到设计要求，尤其是孔洞、结构突变部位及构筑物中部，容易形成应力集中，低温不利荷载组合是导致混凝土产生裂缝的重要原因。4.裂缝处理针对上述裂缝渗水、潮湿的环境，决定采用新型环氧灌浆材料进行裂缝处理。4.1材料的选择4.1.1化学灌浆材料及配合比化学灌浆材料的选择除了各项力学指标外，还要求工艺简单、操作方便。通过分析选择环氧灌浆材料WEP型为灌浆材料。环氧材料配比见表2。表2环氧树脂材料配配比（重量量比）材料名称环氧树脂聚酰胺丙酮稀醛苯酚二乙烯三胺甘油型号WEP型树脂树脂工业纯工业纯工业纯工业纯树脂性能主剂增韧剂稀释剂稀释剂促进剂固化剂亲水剂重量比100154040815~2015*安徽省水利科学研究院提供4.1.2WEP型环氧树脂浆液特点WEP型环氧灌浆材料具有粘度小、强度高、双组份、操作方便等优点，可以对微细的混凝土裂缝和岩基缝隙进行灌浆处理，从而达到防渗补强加固之目的。１）粘度小，可灌性好，可以灌注０．５ｍｍ以下的裂缝；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；３）浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很高，因此有补强作用；４）浆液具有亲水性，对潮湿基面的亲和力好；５）凝固时间可由固化剂来调节，范围可在数１０ｍｉｎ到数１０ｈ之内；６）操作方便，不需繁杂配制，只需按比例混合均匀即可灌浆。4.1.3WEP型环氧树脂浆液主要性能指标（见表3）表3环氧树脂浆液主要性能指标项目指标粘度(25℃)10厘泊~15厘泊泊凝固时间在数10min~数数10h内可任意意调节抗压强度40.0MPaa~80..0MPaa抗折强度9.0MPa~115.0MMPa抗拉强度5.4MPa~~10.00MPa粘结强度2.4MPa~66.0MPPa4.2现场试验根据本工程裂缝渗水、析钙的特点，拟选择3#机左侧墙（▽72.4~▽76.0；厂左0+50、厂0+13.68）处的1#贯穿裂缝进行现场化学灌浆试验，以调整并最终确定环氧树脂材料配比。4.3化学灌浆设备（1）钻孔设备：进口HIL—T1电锤、日立E—38电锤。（2）灌浆设备：HD-1型密封注浆泵，手动加压。（3）计量用具：天平、小量杯、温度计。4.4工艺流程准备工作→裂缝性状描述→裂缝走向描述及分类→灌浆前试气或压水试验→采取相应的处理措施→质量检查及验收4.5施工工艺4.5.1打孔在渗水裂缝的两侧钻斜孔与裂缝斜交,孔径≥18mm，浅孔深200～250mm，方向约45°；深孔深400～450mm，方向约70°，深孔、浅孔交替置见图1：4.5.2埋管将直径15mm镀锌管埋入孔内，埋深15cm-20cm，用水泥水玻璃封闭。4.5.3裂缝表面处理先沿裂缝凿深5cm的V型槽，清除槽内松动碎块，使用钢丝刷配合空压机压风把裂缝吹刷干净，然后在裂缝表面抹一层环氧胶泥予以封闭。4.5.4清孔、清缝为使缝内不再进水，只采用压风检查裂缝的畅通及缝面的处理情况，当缝面有漏气现象，及时用环氧胶泥重新封堵；微漏即用环氧基液进行刷面处理；裂缝内长时间压气净壁以提高环氧浆液的粘结程度。通过风压将孔内清理干净，要求无尘、无泥垢、无颗粒；用钢丝刷沿裂缝两侧刷毛并通过风压清除裂缝表面的砼尘垢。4.5.5烘干与密封用喷灯将渗水裂缝表面烘干，用高强环氧胶泥对裂缝表面进行密封。4.5.6通风清孔后通风检查钻孔效果，压力为0.3MPa（100个孔通风数量为5个），做好通风记录。4.5.7压水试验压水试验就是反过来向孔内加压灌水，一是检验密封效果；二是测定灌入水的速度。4.5.8浆液配制将环氧树脂、聚酰胺树脂、甘油树脂提前隔水加温，按量混合，加入定量丙酮、稀醛进行稀释，搅拌均匀后，再加入定量苯酚成为混合浆液。灌前，在混合浆液中加入固化剂二乙烯三胺进行合成，使浆液温度控制在在30℃以下。分批配制WEP注缝胶，固化剂的加入过程为放热过程，因此，配制时应缓慢加入并搅拌均匀使其充分散热，控制温度在30℃以下，不再升温后才用于灌浆。4.5.9灌浆用单液法灌浆，在压力下进浆。竖直裂缝从最低处开灌，逐渐向上。平缝从一端向另一端进行。待邻孔出浆时，关闭并结扎管路，继续进浆，一直到整个缝面都灌满浆液为止。也可在邻孔出浆后，关闭原灌浆孔，移到邻孔继续进浆。总之，要在压力下，使浆液充分饱和整个缝面。为了确保化学灌浆质量，采用纯压式灌浆，使各孔灌饱，不再吸浆为结束标准，以达到预定效果。依孔自下而上交叉进行作业，从缝的底部开灌，上孔冒浆停灌，换至冒浆空续灌，逐孔换灌至缝顶冒浆停灌。先灌深孔，后灌浅孔，灌注压力0.4~0.6MPa，进浆量≤5mL/min,灌浆压力提高至0.6~0.8MPa不再进浆时，稳压30min，灌浆结束。4.5.10孔口封堵４３ｈ后，去掉灌浆管，用树脂砂浆封填平整，修整缝面。用有韧性的９６４环氧增厚涂料沿缝面涂刷１道～２道。4.6特殊情况处理（1）裂缝偏向很大的，钻孔倾角做适当的调整。（2）通风检查钻孔效果，如果发现没有串通的，采取增加孔深，如果增加孔深后仍不串通，经与现场监理工程师商榷后可另布注浆孔。（3）在注浆过程中，出现相邻孔中有串浆时，应立即封闭串浆孔，确保浆液充填饱满，或嵌缝面出现渗漏应立即停止施灌，重新封闭注浆。（4）对于注入量过大，单孔注浆超过50mL/min,且不起压时，可采取降压、缩短浆液凝胶时间，增大浆液粘度进行灌注，废弃浆液放置于废旧的容器内，待凝后清出施工现场。（5）对个别吸浆量很大、不起压的孔段，在查明原因后，再作处理。（6）灌浆作业因故中断应尽快恢复。当恢复灌浆