张峰水库大坝原灌浆廊道裂缝处理生产性实验

1、张峰水库大坝原灌浆廊道裂缝处理生产性实验谢彤光（山西省水利水电工程建设监理公司 山西太原030002）摘要：张峰水库大坝通过原灌浆廊道裂缝处理的生产性实验表明实验采用的方法是有效的，能满足裂缝处理的设计要求。特别是混凝土表面裂缝使用聚氨酯直接进行封堵的工艺，避免了对墙壁的破坏，封堵效果好，进度加快。从技术方案上保证了施工的顺利进行。关键词：灌浆廊道；裂缝处理；生产性实验；中图分类号：TV543 文献标识码：B1、基本情况张峰水库位于山西省晋城市沁水县郑庄镇张峰村沁河干流上，水库总库容3.94亿m3，大坝为黏土斜心墙堆石坝，河床段黏土斜心墙底部设灌浆廊道。该廊道于上世纪80年代初兴建，由于年久失

2、修，在廊道内的上、下游墙壁以及底板存在裂缝。在大坝帷幕灌浆和固结灌浆相继完成后，大坝上游积水水位升高，灌浆廊道内的裂缝出现不同程度的渗水情况，为了保障大坝蓄水后安全运行，决定对渗水裂缝进行灌浆封堵处理，完成后裂缝压水试验透水率设计要求小于0.1Lu。2、试验目的及试验区选择2.1目的（1）确定灌浆廊道内裂缝处理的施工工艺，施工参数及化学灌浆所用的化学材料；（2）通过对试验成果的分析，确定试验结论和成果建议，保证下一步裂缝处理工程的顺利进行。2.2试验区的选择在灌浆廊道内选择了两条具有代表性的渗水裂缝进行裂缝处理生产性试验，其编号分别为LHS-5，LHS-7。3、试验施工施工工艺流程如图1所示：

3、裂缝刻槽封堵水泥灌浆化学灌浆图1 施工工艺流程图3.1裂缝刻槽封堵刻槽封堵工艺：刻槽 ® 钻孔 ® 冲洗 ® 用堵漏王封堵。1) 刻槽：在裂缝两侧刻出宽度810cm，深度35cm的字型。2) 造孔：在离裂缝边缘2030cm钻孔，钻孔与洞壁的夹角呈30°45°，孔深穿过裂缝10cm左右。3) 通水：用压力水对孔进行冲洗，以检查钻孔和裂缝的串通情况。4) 冲洗；用压力水将刻槽表面的残渣冲洗干净。5) 封堵：将堵漏王用水混合，将字型槽封堵密实，然后将表面抹光滑。6) 待凝：待凝24h后进行下道工序施工。3.2水泥灌浆1）水泥灌浆工艺：钻孔 ®

4、; 涌水压力量测 ® 涌水流量量测 ® 压水试验（简易压水）® 灌浆 ® 闭浆® 封孔。2）涌水压力及流量量测:a涌水压力测量，由于涌水压力较小，无法用压力表进行测量，就在孔口安装一根短管，测量短管出口端和孔口的高度，既为涌水压力。b涌水流量观测测量，用量杯进行量测，按照装满1L水的量杯所需的时间来测量涌水流量。3）压水试验：简易压水的压力为灌浆压力的80%，既0.40MPa，每5min测读一次压水流量，连续4个数稳定后取最后的流量值来计算透水率。4）水泥灌浆方法：采用孔口封闭、纯压式灌浆法。5）封孔：由于灌浆孔只有50cm。灌浆后孔口空洞部分

5、不足20 cm，最后封孔直接用水泥砂浆将孔口封堵密实并将表面抹平。水泥灌浆钻孔孔径为63mm，钻孔沿裂缝布置，孔深约50cm，均斜穿过裂缝；每条裂缝上、下游根据监理要求分别布置三个灌浆孔，在裂缝封堵24h后进行了简易法压水，检查各个灌浆孔的串通情况和透水率。在对渗水裂缝LHS-5-2号孔进行压水时发现和其他孔都串通，且透水率为20.6Lu，最后选择了LHS-5-2作为该条裂缝的灌浆孔，注灰量为81.86kg；在对渗水裂缝LHS-7-6号孔进行压水时发现和其他孔都串通，且透水率为28.6Lu，最后选择了LHS-7-6作为该条裂缝的灌浆孔，注灰量为120.69kg。3.3化学灌浆1）环氧树脂类浆材

6、灌浆工艺：钻孔® 通水试验（检查裂缝的串通情况）® 用浆液置换水 ® 灌浆 ® 屏浆® 闭浆 ® 封孔。2）浆液配备:按照A组分：B组分=100：18的浆液比例进行配浆，配浆量参照简易压水透水率来确定。3）化学灌浆：根据现场情况，由于压水时透水率较小且各个灌浆孔基本上都相互串通，灌浆时采用群孔灌浆的方式进行，屏浆时间为30min。当屏浆结束后，关闭各自进浆阀门，打开化灌泵泄压阀，拆除各自进浆管，用丙酮清洗灌浆泵及管路。待化学灌浆结束24h后拆除栓塞。4）封孔：由于灌浆孔只有50cm。灌浆后孔口空洞部分不足20 cm，最后封孔直接用水泥

7、砂浆将孔口封堵密实并将表面抹平。化学灌浆开孔孔径为63mm，灌浆段为38mm，钻孔沿裂缝两侧布置，孔深都斜穿裂缝。每条裂缝上、下游根据监理要求分别布置2个化学灌浆孔，在水泥灌浆结束24h后进行钻孔和通水试验，检查各个化学灌浆孔的串通和透水情况。在对两条裂缝水泥灌浆后的压水情况看，透水率都在2.0Lu左右，最后用环氧灌浆材料对两条裂缝都采取了群灌及闭浆。渗水裂缝LHS-5注浆14.05kg，渗水裂缝LHS-7注浆19.48 kg。两条渗水裂缝灌浆孔布置见图2：图2 两条渗水裂缝灌浆孔的布置3.4特殊情况处理（1）在裂缝LHS-5化灌时，周围墙壁的细小裂缝出现了漏浆，使化学灌浆不能达到结束标准，采

8、取在漏水部位打14mm的小孔灌注LW水溶性聚氨酯进行封堵，其漏浆部位立即被堵住。（2）在施工底板裂缝LHS-7-7号孔时，由于孔口裂缝较大，栓塞卡不住，灌浆时孔口冒浆，采取打14mm的小孔灌注LW水溶性聚氨酯对裂缝表面进行封堵，封堵后其孔口不再冒浆。3.5主要灌浆材料（1）裂缝封堵采用堵漏王进行封堵，该材料凝固时间短。主要性能指标见表1：表1 堵漏王性能指标项 目指 标凝固时间1-90min抗压强度30MPa粘结强度1.5 MPa耐高低温100-40抗渗压力0.7MPa（2）水泥灌浆采用强度等级为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。（3）LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料是

9、一种亲水性材料，遇水后先分散、乳化进而固化，可用于潮湿面甚至带水条件下的防渗堵漏处理。LW的主要性能指标见表2。表2 LW化学灌浆材料性能指标项 目指 标比重1.05±0.05粘度（25，mPa.s）120280凝胶时间（min）（浆液：水=1:10）20包 水 量（倍）20遇水膨胀倍数（%）100（4）化学灌浆采用 HK-G-2低粘度环氧灌浆材料。HK-G系列环氧灌浆材料具有粘度小，强度高等优点。产品为双组份，操作方便，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目的。HK-G-2环氧灌浆材料的优异特点： 粘度小，可灌性好，可以灌注0.2mm左右的细缝 和混凝

10、土的粘结强度高，一般都大于混凝土本身的抗拉强度 浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很好，有较好的补强作用 浆液具有亲水性，对潮湿基面的亲和力好 凝固时间可由固化剂B来调节，范围可在数十分钟至数十小时之间 操作方便，不需繁杂配置。只需将A组分和B组份按比例均匀混合后即可灌浆HK-G-2环氧灌浆材料主要性能指标见表3：表3 HK-G-2环氧灌浆材料性能指标项目指标比重1.05±0.05粘度（25 mPa.s）50凝固时间（hr）3-24抗压强度（MPa）40.0抗拉强度（MPa）10粘结强度（MPa）3（5）水采用沁河地下水，水质能满足灌浆施工要求。（6）丙酮 主要用于对化学灌浆后灌路的冲

11、洗。3.6所用设备（1）裂缝刻槽封堵采用电锤、手提式砂轮机和其他辅助设备；（2）水泥灌浆选用手提式冲击钻造孔、150灌浆泵、JJS-10低速搅拌机，采用灌浆自动记录仪进行记录；（3）化学灌浆选用手提式冲击钻造孔、SNS-10/6化学灌浆泵，灌浆计量采用重量法（电子称）对浆液的灌入量进行计量。4、试验成果分析化学灌浆结束后，分别对两条裂缝进行了检查孔钻孔取芯和单点法压水试验，检查孔位置都布置在洞顶，其透水率都小于0.1Lu，说明裂缝处理能满足设计要求。灌浆前后压水透水率对比见表4。表4 灌浆前后压水透水率对比表裂缝序号水泥灌浆前透水率/（Lu）化学灌浆前透水率/（Lu）检查孔透水率/（Lu）LH

12、S-5-220.62.00.0LHS-7-628.62.20.025从上表看，三个阶段的压水试验透水率递减幅度较大，说明裂缝灌浆效果比较好，符合裂缝渗水处理的要求。从施工现场裂缝表面看，裂缝处理前两条裂缝上游墙壁都有渗水，处理后墙壁已无渗水。5、结论与建议 （1）通过两条渗水裂缝的灌浆试验，本次采用的施工工艺和施工方法是有效的，能满足裂缝处理的设计要求。（2）将裂缝表面刻槽封堵改为用LW水溶性聚氨酯进行封堵，封堵效果更好，既能保证质量又可加快施工进度，且施工时不会割断钢筋对墙壁造成破坏，并且从试验来看裂缝表面刻槽封堵和用LW水溶性聚氨酯进行封堵两者的费用差别不大。（3）裂缝在灌浆前做简易压水，

13、当压水试验透水小于3.0L/min时可直接采用化学灌浆，具体情况可根据现场情况进行调整。（4）施工灌浆压力可以采用0.5MPa。作者简介：谢彤光，男，1973年生，2005年毕业西安建筑科技大学，工程师。收稿日期：2008-12-02修回日期：2008-12-08Productive Test to Treat Cracks in Original Grouting Gallery under the Dam of Zhangfeng ReservoirXIE Tong-guangAbstract: The productive test to treat cracks in original

14、 grouting gallery under the dam of Zhangfeng Reservoir indicates that the method adopted in test is effective, and can meet the design demand to treat cracks. Especially, by using this crack-stopping technique, in which the polyurethane is directly used to treat surface cracks of concrete, the destruction of gallery wall can be avoided, the