水利大坝混凝土裂缝化学灌浆施工技术的探析

水利大坝混凝土裂缝化学灌浆施工技术的探析

崔明高

中国水利水电第十四工程局有限公司

摘要：近些年来，党和国家高度重视水利工作，全国各地开展了波澜壮阔的水利建设，取得了举世瞩目的成就，极大的提高了人们生活水平。大坝作为水利重要的基础设施，承载着兴水利、除水害的任务，具有防洪、发电、航运、水资源综合利用等综合效益，对于社会经济发展具有重要意义。但是，在水利混凝土大坝施工过程中，由于混凝土浇筑施工工序复杂，施工操作、外界环境等综合因素不可避免的会造成混凝土裂缝的产生。为了有效地解决混凝土裂缝问题，化学灌浆施工技术越来越多地应用于水利工程混凝土裂缝修复处理。基于此，本文探究化学灌浆施工技术的施工工艺和技术要点，以此来提高水利大坝工程的建设质量，以供参考。

关键词：水利大坝；混凝土裂缝；化学灌浆

引言：化学灌浆施工技术是将化学知识和工程学技术进行相融合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理（加固补强、防渗止水），保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。化学灌浆对混凝土裂缝的处理，具体操作是将一定的化学材料（无机或有机材料）配置成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入混凝土缝隙中，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加混凝土强度、防止混凝土变形、提高混凝土抗渗性能，从而可以有效地解决水利大坝工程中混凝土裂缝的问题。由此可见，化学灌浆施工技术对于水利大坝工程的施工质量提升有着重要的作用。

1. 化学灌浆技术在水利大坝混凝土裂缝中的使用
   1. 水利大坝混凝土裂缝产生的主要原因

混凝土裂缝的种类有三种，分别是温度裂缝，干缩裂缝和沉降裂缝。混凝土温度裂缝和干缩裂缝与水利大坝工程的外部环境有直接的影响，主要包括昼夜温差、混凝土构筑物表面的干湿度等。而造成混凝土沉降裂缝的主要原因是由于水利大坝工程的基础承载能力不均，大坝基础结构突变，使混凝土的荷载力不均匀，从而导致混凝土坝体整体沉降不均匀而发生变形。  

1.2.针对水利大坝混凝土裂缝的解决方法

在我国主要解决混凝土裂缝问题的方法有水泥灌浆，表面修补处理和裂缝填充处理等技术。但是由于水利大坝工程的运行环境，在进行混凝土裂缝处理的过程中必须采用强度高，具有良好的渗透性能材料来对其进行填充。而化学灌浆就是深层裂缝和贯穿裂缝填充的主要施工技术。化学灌浆中所使用的化学浆液均为液体，几乎接近水的粘度，可以快速渗入极其细小的裂缝。化学浆液往往强度都比较高，使用其修补裂缝后不仅可以提高混凝土的结构质量，还可以缩短修复混凝土裂缝的时间。

1.3.影响化学灌浆技术施工的因素

化学灌浆施工效果受多中因素的影响，包括施工环境（裂缝是否渗水，渗水量大小、）、设计要求指标（加固后的强度要求、耐久性等）、浆液材料的选择等，这些因素制约着裂缝修复后的施工质量。

浆液的选择是化学灌浆主要的影响因素。目前，常用的化学灌浆材料有环氧、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等。就固结强度而言，环氧型化学浆液是最优选择，固结后强度较高，往往运用于抗冲耐磨混凝土的裂缝修复。而弹性聚氨酯、脲醛树脂是良好的亲水材料，常用于大裂缝的渗水处理。             

比如渗水裂缝的修复，就必须要考虑化学浆液的亲水性和固结强度是否符合混凝土裂缝修补的要求。可根据需要，在上述材料中可适当添加一些材料改善优化其原有的固化性能，例如，在PSI-CW环氧型浆材固化剂聚酰胺中加入羟基就可以大大提高浆材的亲水性能，此外，由于合成后的混合物能够有效排除固化后的残留水分，可以有效减少和避免环氧浆材凝固时水分带来的各种负面影响。

因此，在化学灌浆施工中，应综合考虑施工环境、修复要求等因素，进而选择合适的化学浆材。

2. 化学灌浆施工要点与工艺流程
   1. 施工要点

（1）合理布置灌浆孔

采用化学灌浆施工技术对混凝土裂缝进行修补之前，需要做好一系列的准备工作，如布置好灌浆孔，探缝孔、骑缝孔、浅灌浆孔、深灌浆孔等。其中探缝孔主要是在开展化学灌浆技术之前去确定混凝土裂缝深度的孔，根据裂缝的深度来采取不同的修复措施。在知道混凝土裂缝深度之后，就需要根据深度来选择使用深灌浆孔或者浅灌浆孔来对其进行灌浆。骑缝孔主要的作用是在灌浆的过程中将裂缝中的空气排出，其一般在裂缝的周围进行打孔。同时，灌浆孔的密集程度也需要根据具体的实际情况来进行合理的布置，太稀疏可能会导致灌浆的过程中无法完全填充裂缝，太密集可能会增加化学灌浆施工成本。因此，一条裂缝通常布置3组孔灌浆孔，且分别位于裂缝的两端和中间位置，这样可以在节约施工成本的同时保证修补的质量。

（2）保证钻孔清洁无污

在布置完灌浆孔后，应该用高压水枪对孔洞内部进行清洗工作，将孔洞内的杂质排除干净，当孔洞内的水回流变得清澈后，停止清洗工作。同时需要利用其他设备将孔洞内的水分风干，避免在进行化学灌浆施工过程中，残留的水分破坏浆液的固化能力。

（3）科学计算浆材配合比

浆材的固化时间与现场试灌需要经过反复试验确定，而且还要结合施工时的温度确定。比如，环氧浆材由于气温较高时化学反应速率更快，因此固化剂也就是B液的所需含量就相对较少，经过综合评估，常温下A液与B液的配合比应当为5:1。

（4）合理安排灌浆顺序

传统灌浆施工中一般采用分序施工方法，由于化学浆液的固结机理与水泥固结存在本质区别，因此需要重新安排灌浆顺序。如果在化学灌浆中仍然采用分序施工方法，就有可能造成I序施工完成后，II序和III序孔中的水无法正常排出，从而影响浆液的正常灌入，出现灌浆不彻底的情况，这样一来也就无法保证加固效果。因此，在化学灌浆施工中，通常先灌注低位置的灌浆孔，再灌注高位置的灌浆孔，如果灌浆孔的高度相同，则先灌注深度较深或者中间的灌浆孔。此外，在灌浆过程中还要考虑灌浆孔的连通问题，不论裂缝情况怎样，都要避免采用分序灌浆方法。

2.2.工艺流程

化学灌浆的工艺流程可以归纳为：搭设施工平台→布置灌浆孔（探测裂缝深度、钻灌浆孔）→清洁钻孔→封缝并固定灌浆嘴→进行通气试验→灌浆→表面处理→现场清理和质检验收。

在以上工艺流程中，探测缝深通常采用超声波进行平测，钻孔设备通常选用取芯钻。压注水试验中，由于化学灌浆的施工成本较高，因此需要通过压注水试验来确定具体的吸浆量，从而避免出现漏浆的情况。在配制化学浆液的过程中需要严格按照计算好的配合比筛选各原材料，缓慢搅动A液的同时缓慢加入B液，搅拌速度要适当，不能过快也不能过慢，以免凝结时间缩短或者液体不能充分融合。搅拌所用的容器应当清洁无污染，避免使用带有油污或其他杂质的容器作为搅拌器具。此外，每次的拌合量需要按照施工温度、裂缝实际宽度来确定，并将配制好的化学浆液放置在阴凉的环境下保存，避免长时间暴露在高温空气中导致浆液发生物化性质改变。灌浆过程中可将邻近的孔作为排水孔，在彻底排除积水后再灌注邻孔，需要注意的是，在灌注邻孔时，之前的孔仍需保持灌浆压力，待间隔孔出浆时再停止第一个孔的灌浆操作。灌浆过程中需要仔细观察是否进浆，直至不吸浆再停止灌注操作。如果吸浆量较大，应当仔细检查是否存在渗漏，如果裂缝存在土埋部分就有可能造成这种情况。

结束语：综上所述，在针对水利大坝工程中的混凝土裂缝现象时，采用化学灌浆施工技术对其混凝土的质量提升有重要的作用，根据实际作业情况来讲，化学灌浆施工技术是最适合修补混凝土裂缝的手段。不仅如此，该技术在处理细小裂缝时的效果也尤为突出。在进行混凝土裂缝修复的过程中，不仅要使用先进的修复技术，还需要选择合适的化学浆液及配比，这样才能够保证水利大坝裂缝修复质量。

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