灌洋水库空腹坝化学灌浆技术

文 摘：永定县灌洋水库电站拦河大坝为浆砌石空腹重力坝，大坝经过近１０年的运行，出现了涉及水库正常运行和大坝安全的病险情况。经方案比选，空腹内壁钢筋混凝土裂缝防渗加固采用化学灌浆技术，以环氧树脂为主剂，严格进行配方，使用ＧＩＮ灌浆法，达到抗渗加固的目的。表１个，图２幅。 主题词：病险坝空腹重力坝砌石坝除险加固化学灌浆施工总结ＧＩＮ灌浆法

１、概况 永定县灌洋水库位于汀江支流黄潭河上游，尾水流入汀江另一支流永定河，系跨流域引水工程，也是永定河梯级电站开发的龙头水库。坝址以上控制流域面积５０ｋｍ２，水库总库容２２２４万ｍ３，水电站装机５０００ｋＷ，保证灌溉面积１０２１０亩，同时为永定河沿河两岸现有小

土工膜是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料。主要分为： 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅宽、厚度规格齐全。2.具有优良的耐环境应力开裂性能及优良的耐化学腐蚀性能。3.优良的耐化学腐蚀性能。4.具有较大的使用温度范围和较长的使用寿命。5.使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程等。

型引水工程的近两万亩农田补充了灌溉水源，并为下游梯级电站增加了调节流量。该水库对其下游城乡的防洪、灌溉及永定县地方电网供电能力的提高起到了重要的作用。 该水库大坝为浆砌石空腹重力坝，最大坝高４８ｍ，坝顶溢流。工程于１９８７年８月动工兴建，１９９１年１月大坝封堵蓄水，１９９３年９月全面竣工。大坝经过近１０年运行，出现了涉及水库正常运行和大坝安全的病险情况。主要问题有：１）大坝基础有较大的渗漏，经实测年平均渗漏量４８．８ｌ／ｍｉｎ。２）大坝空腹内出现两条裂缝：一条出现在拱顶，长４．５６ｍ，最大缝宽约１ｍｍ；另一条出现在前腹壁，长１５．５３ｍ，宽约１．２ｍｍ的裂缝。３）空腹与廊道交接处有渗漏现象。经现场查勘和了解，我们认为出现裂缝原因系空腹封拱温度控制不严，施工期温度控制及养护条件差，造成温度应力过大，在空腹顶拱和前腿壁应力集中所引起的。而空腹廊道交接处的渗漏则由于接缝处理不当所致。 根据灌洋水库大坝封孔蓄水投入运行以来所暴露的工程隐患和存在的问题，通过情况分析和经济比较，提出坝内空腹裂缝除险加固方案。坝内空腹出现的２条裂缝分布在拱顶及前腿部位，长度分别为４．５６ｍ和１５．５３ｍ，最大缝宽约１．０ｍｍ～１．２ｍｍ，都采用布双排固结灌浆孔，孔深１．５ｍ～２ｍ，孔距１．５ｍ～２ｍ，排距１ｍ～１．５ｍ，均用ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂浆液的化学灌浆，固结灌浆压力０．３ＭＰａ～０．５ＭＰａ。裂缝固结灌浆采用风钻钻孔，灌浆设备可置于空腹内。 ２、灌浆方案的选定 从裂缝成因、发展部位、宽度及观测资料等方面分析可以看出，多年来裂缝大小没有变化，基本为死缝。因此，该种裂缝可以用灌浆充填刚性材料加以处理。 ３、灌浆材料的选择 裂缝灌浆分为水泥灌浆和化学灌浆。浆液材料的选择应考虑裂缝宽度、处理要求、施工条件及浆液材料的特性。 水泥灌浆是通过钻孔用压力将浓度较稠的水泥浆液压入混凝土裂缝。其优点是造价低、可灌性好；缺点是适用宽度大于５ｍｍ以上的裂缝，粘结强度低，且水泥浆水化固结时一般会产生收缩，会降低灌浆效果。 化学灌浆的浆材很多，有环氧、甲凝、丙凝、弹性聚氨脂等材料，其中环氧和甲凝适用于补强加固。甲凝有粘度低，可灌性好，低温可聚合固化，耐久性等优点；缺点是浆液配比复杂、价格昂贵和聚合时体积收缩较大。ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂浆液针对以往的环氧灌浆材料粘度高、怕水及高温固化等弱点加以改进而成。ＨＫ－Ｇ系列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。ＨＫ－Ｇ－１和ＨＫ－Ｇ－２是不同稀释剂组成的环氧灌浆材料，ＨＫ－Ｇ－１由于韧性好，因此有较好的抗折和抗冲性能。ＨＫ－Ｇ－２的粘度较小，粘结强度较高。 ３．１ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂浆液特点 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）浆液由Ａ组分和Ｂ组分组成，凝固时间可由固化剂Ｂ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，只需将Ａ组分和Ｂ组分按比例混合均匀即可灌浆。 ３．２ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂浆液主要性能指标（见表１）

３．３适用范围 ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂灌浆材料可用于水工建筑的基础和坝体裂缝的防渗补强加固；高速公路、桥梁、桥墩、地铁、隧道、渡槽、渠道及工业民用建筑中的各种混凝土裂缝和基础的防渗补强加固处理。因此，本工程灌浆材料选用ＨＫ－Ｇ环氧树脂浆液。 ３．４ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂灌浆配方 防渗、防漏化学材料较多，我们将按厂方提供的配比将Ａ组份和Ｂ组份混合均匀，温度控制在３０℃以下。气温低时，为加快固化速度，可适当增加Ｂ组份的用量。根据以上配方进行小型试验，确定胶凝时间和最终配方。 ４、化学灌浆工艺 １）清理缝面：去除表面的钙质分解物或其他杂物。 ２）造孔：孔位根据裂缝位置布孔（见图１、图２），造孔采用风钻钻孔。 ３）缝面止封：为了防止漏浆，缝面直接用高强度的环氧腻子或砂浆止封。也可沿缝凿成浅槽，先用高强度水泥砂浆或９０３聚合物水泥砂浆嵌槽，抹平，干燥后可再涂一道环氧增厚涂料。 ４）冲洗：化学灌浆前，将灌浆孔冲洗干净，是提高灌浆效果条件之一，同时可以了解孔与孔之间串通情况，以便采取灌浆措施。在压力２ｋｇ／ｃｍ２下，采用清水冲洗，直至回水呈现清洁后大约１ｈ，延续１０ｍｉｎ即结束。然后进行压水试验，确定浆液配量。 ５）吹孔：用ＪＡ－０．５／７型空压机把各孔内积水吹干净，吹孔压力与冲洗缝压力相同，直到孔口没有水雾后连续吹风１０ｍｉｎ止。然后又进行第２次吹干，大约每１个孔２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ，即可吹干净。

５、灌浆方法 用单液法灌浆，在压力下进浆。一般灌浆压力在０．２ＭＰａ～０．４ＭＰａ，最高压力不要超过结构允许值。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。用ＨＢ６－３型单缸灌浆机压送到孔内，为了确保化学灌浆质量，采用纯压式，使各孔灌饱，不再吸浆为结束标准。可达到预定效果。 ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂化学灌浆采用分序孔方法，先将各孔编号，选择中间孔作为灌浆孔，其余各孔用闸阀控制。若是串浆则关闭闸阀，若无串浆则后序孔补灌，直到全部灌浆孔灌满为止。 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。 ５．１灌浆压力控制 灌浆压力控制采用ＧＩＮ灌浆法，ＧＩＮ灌浆法由瑞士的灌浆专家隆巴迪（Ｌｏｍｂａｒｄｉ）提出，在国外许多工程应用。ＧＩＮ（ＧｒｏｕｔｉｎｇＩｎｔｅｎ－ｓｉｔｙＮｕｍｂｅｒ）即灌浆强度值，含水量意为单位消耗的灌浆能量，以灌浆孔段的灌浆压力Ｐ和单位灌段长度注浆量Ｖ的乘积表示，即ＧＩＮ＝Ｐ×Ｖ。ＧＩＮ法以稳定的浓浆液，采用超塑性来增加渗透性，以稳定的中低流速进行灌注，当灌入量或压力达到限值，Ｐ×Ｖ达到ＧＩＮ值，即可结束灌浆。 ５．２灌浆过程中需注意的几点 １）配方上要严格按照不同化学材料进行配方，配方前必须进行小型试验。一方面了解浆液胶凝时间；一方面取得合理数值，避免材料浪费，在施工中根据数据确定灌浆速度，以此确保灌浆效果。 ２）温度要掌握好，因为化学材料有些是胶体状，需要加热溶化呈液体，然后加入稀释剂，增韧剂，才能搅拌均匀。温度要降到１５℃～１８℃条件下进行，按混浆材料配制顺序每掺一种药品，即进行充分搅拌，直到均匀后，再掺入另一种药品，如违反配制顺序，会引起局部遇热导致爆聚。 ３）要做好防毒准备工作，因为化学灌浆材料大部份具有毒性，因此防毒面罩、胶手套必须具备齐全，严格按操作规程施工，以免中毒，余下废浆液应倒在远离水源的施工指定地点，妥善处理，以防污染。 ４）结束后，要立即冲洗管路和泵体，使其保持洁净，否则影响下一次施工灌浆程序。 ６、结束语 化学灌浆在水工建筑上用于堵漏已广泛应用，特别细微缝隙都能灌入，经化学反应生成聚合体后，在高压水头下也不易挤出来，它具有抗渗性强，还有抗冲性，抗气蚀性等特点。因此，化学灌浆完全能够达到预想效果。永定县灌洋水库浆砌石空腹重力坝，空腹内拱顶钢筋混凝土裂缝采用ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂化学灌浆技术处理后，起到了很好的效果，裂缝表面不渗水了。既增加了强度，又增加了抗渗性。大坝基础和空腹与廊道交接处经过同样的方法灌注ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂浆液，也处理好了渗漏。实践表明采用ＨＫ－Ｇ系列环氧树脂灌浆材料用于基础的防渗和各种混凝土的裂缝补强加固处理是可行的，可供类似工程参考借鉴。