水工隧洞混凝土防滲漏措施

1、<p>　　水工隧洞混凝土防滲漏措施</p><p>　　摘要：水工隧洞在砼襯砌完成后，地下周圍裂隙水被封閉于砼襯砌外。使其形成較高的水頭壓力，常常會(huì)在襯砌砼的薄弱部位滲出而影響構(gòu)筑物的安全使用。本文就如何防治和出現(xiàn)滲水后的處理問(wèn)題進(jìn)行論述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧洞襯砌 砼施工縫 滲水 防治及處理 </p><p><b>　　1概述

2、</b></p><p>　　全斷面砼襯砌埋藏式水工隧洞，在砼澆筑結(jié)束后，由于山體內(nèi)地下水的滲流通道被封堵，形成較高的外水壓力，使襯砌砼在施工縫、變形縫的薄弱位置產(chǎn)生滲漏。這是因?yàn)椋?lt;/p><p>　　在砼澆筑時(shí)沒(méi)有采取有效的排水措施(如設(shè)置排水廊道、打排水孔等)進(jìn)行外水導(dǎo)排減壓。</p><p>　　在砼襯砌完成后，因各種原因回填和固結(jié)灌漿不可能立即

3、進(jìn)行時(shí)，當(dāng)襯砌砼水化熱完成后，襯砌與巖體之間實(shí)際存在一個(gè)較大的空隙。當(dāng)圍巖外水壓力梯度尚不足以形成新的滲流通道時(shí)，外壓力實(shí)際上是滲透水在圍巖和襯砌中產(chǎn)生的體積力。其計(jì)算公式為P=Byh、B=0.25-0.6。</p><p>　　此時(shí)的外水壓力迅速升高，并直接作于襯砌砼上，導(dǎo)致砼薄弱面滲水，而影響襯砌結(jié)構(gòu)的安全。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如何控制外水壓力引起構(gòu)筑物的滲漏是十分重要的。尤其是特殊的隧洞結(jié)構(gòu)斷面的襯砌(如斷面形

4、式、配筋限制等問(wèn)題)不可能一次全斷面襯砌成型時(shí)，必須將底板和邊頂拱分開施工，對(duì)形成的施工縫止?jié)B防治是十分重要的。</p><p><b>　　2水工隧洞工程特性</b></p><p>　　某永久性水工隧洞采用城門洞形和矩形砼襯砌，全長(zhǎng)1917米。標(biāo)準(zhǔn)段過(guò)水?dāng)嗝鏋?×7m，襯砌厚度為0.8~1.26m。雙層配筋、襯砌單元分塊長(zhǎng)度為12m。襯砌砼標(biāo)號(hào)R28、3

5、00、D150、 S8。該處地質(zhì)狀況為：以淺灰色中粗粒閃長(zhǎng)斜云花崗巖為主，整體呈塊狀結(jié)構(gòu)，屬Ⅱ類圍巖。沿洞向陡傾裂隙較為發(fā)育，裂隙面平直稍粗，閉合裂隙居多。充填物主要為綠簾石、風(fēng)化碎屑等。小斷裂較多，NW傾向陡傾節(jié)理與NE傾向緩傾節(jié)理發(fā)育。絕大多數(shù)為微風(fēng)化巖體，該洞段地下水較為富集，雨季洞壁局部明顯可見(jiàn)無(wú)壓滲水。</p><p>　　該隧洞的進(jìn)口段長(zhǎng)為144米(計(jì)12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元塊)，襯砌形成為矩形，四個(gè)角上有半徑

6、為50厘米的1/4圓弧。砼襯砌分底板和邊頂拱兩次施工，先澆底板，后澆邊頂。底板施工時(shí)，由于設(shè)計(jì)限制分縫位置必須在底板以上90</p><p>　　厘米，因此在底板施工時(shí)就必須設(shè)置一部分 “吊腳模板”進(jìn)行部分邊墻的施工。詳細(xì)分縫位置見(jiàn)圖1。由于通道條件的限制，邊頂拱砼施工只有在底板全部完成以后才能進(jìn)行，第一塊邊頂拱砼澆筑完后，緊接著開始第二、三塊的施工，在第一塊邊頂拱砼完成后的第22天，邊墻與底板接觸位施工縫面出現(xiàn)

7、潮濕印跡。當(dāng)?shù)?到第12塊邊頂拱砼在襯砌完成后的第18天—22天之間都分別出現(xiàn)了同樣的情況。最后整個(gè)進(jìn)口共12個(gè)單元塊都相繼產(chǎn)生了施工縫滲水，縫寬一般在0.1—0.33mm之間。可見(jiàn)砼襯砌與圍巖間形成的外水壓力時(shí)間在18~22天，而此時(shí)的砼強(qiáng)度未能達(dá)到理想值，外水壓力的存在對(duì)澆筑的砼不利。</p><p>　　3產(chǎn)生滲水的原因分析及防治措施</p><p>　　施工縫面作為新、老砼的結(jié)合部

8、因其所處位置較低，而在縫面的處理上及時(shí)采取了沖毛或鑿毛工藝，但由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制還存在一定的問(wèn)題，比如邊、頂拱砼開倉(cāng)前沖倉(cāng)后會(huì)有少量的積水和一些細(xì)小的渣子難以徹底清除，再加上砼入倉(cāng)前的砂漿攤鋪往往也難以全部覆蓋老砼面、結(jié)合面振搗不密實(shí)等等因素的存在，使該部位成為一個(gè)較為薄弱的地方。況且邊、頂拱砼澆完以后其強(qiáng)度增長(zhǎng)還需要一定的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，外水壓力迅速增加必然從該處滲出。針對(duì)這一問(wèn)題，采用“先引導(dǎo)”、“后排水”的方法，取得了一定的效果

9、。先引導(dǎo)的目的是在未進(jìn)行二次砼澆筑時(shí)，預(yù)先設(shè)置導(dǎo)水孔，創(chuàng)造導(dǎo)排外水減壓的條件。后排水是在二次澆筑砼后，使無(wú)規(guī)的滲漏水通過(guò)引導(dǎo)水管變?yōu)橛幸?guī)的卸壓排水導(dǎo)流。使二次澆筑有足夠的強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間，確保砼的質(zhì)量，最后通過(guò)注漿封閉導(dǎo)水孔達(dá)到止?jié)B的目的，其具體作法：</p><p>　　1、 底板澆筑時(shí)，對(duì)于邊、頂拱巖壁有滲水的洞段，在底板砼施工時(shí)，在施工縫面上預(yù)留一個(gè)縱向槽（如圖2所示），預(yù)留槽的位置設(shè)在外層鋼筋與

10、巖壁之間，并且留出6cm的鋼筋保護(hù)層。如果邊墻沒(méi)有足夠的超挖空間，則鑿除部分巖石，以保證該槽的形成。在縱向槽的底部與模板之間埋設(shè)一根PVC管作為導(dǎo)排水管，詳見(jiàn)圖2。在進(jìn)行邊頂拱澆筑時(shí)，縱向槽內(nèi)填充碎石，表面用鍍鋅鐵皮封蓋。邊頂拱澆筑完畢，鋼模臺(tái)車拆出后，要及時(shí)通開該P(yáng)VC管，以保證排水的暢通。</p><p>　　2、 對(duì)于裂隙滲水或集中滲水的地方，則采用打排水管孔，孔內(nèi)插管排水的方案。排水孔沿著裂隙的走向

11、打，孔深1.0M，孔徑Ф=42mm，間距2~3m，管子采用DPVC”管，其插入孔內(nèi)的部分用釘子開一些小孔，孔口用棉紗或砂漿堵塞。管子可順巖壁接到圖2中所示的縱向槽內(nèi)，也可穿過(guò)堵頭模板將水排到倉(cāng)外。</p><p>　　3、 邊頂拱澆筑時(shí)，倉(cāng)內(nèi)的積水安排專人負(fù)責(zé)舀出，必須保證倉(cāng)內(nèi)積水及時(shí)排出。</p><p>　　4、 在邊、頂拱砼澆筑結(jié)束、模板拆出后，立即掃開頂部預(yù)埋的回填注漿

12、孔，幫助排水減壓。</p><p>　　5、 對(duì)留在槽內(nèi)的骨料的處理，可在最后進(jìn)行隧洞回填灌漿時(shí)，將所處埋的PVC排水管清除后，沿埋留孔進(jìn)行灌漿處理。</p><p><b>　　4施工縫的滲漏處理</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求：施工縫滲漏處理，層面縫及裂縫灌漿后粘接強(qiáng)度為帷幕線以上0.3~0.5mpa；帷幕線以下0.7~1

13、.0MPa。表面縫口回填材料砼粘結(jié)強(qiáng)度≥1.0mpa，灌壓水試驗(yàn)檢查，透水率Q&lt;0.1Lu。</p><p>　　為確保處理效果，我們進(jìn)行了室內(nèi)粘結(jié)性能試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工性試驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)檢測(cè)，現(xiàn)將采用嘉德牌EAA環(huán)氧防滲補(bǔ)強(qiáng)材料，試驗(yàn)的情況介紹如下:</p><p><b>　　4.1處理的特點(diǎn)：</b></p><p>　　該水工隧洞

14、內(nèi)襯在0.8-1.2m之間。砼襯砌較一般地下工程厚，且周邊圍巖裂隙水豐富，在無(wú)防水措施的條件下進(jìn)行砼澆筑、其襯砌砼與圍巖之間的空隙有一定的連通性。在進(jìn)行化學(xué)注漿補(bǔ)強(qiáng)止水處理時(shí)，如控制不當(dāng)，漿液沿施工縫裂隙面流過(guò)，而不是充填飽滿縫隙，不但影響處理效果，同時(shí)造成材料的浪費(fèi)。</p><p>　　4.2嘉德牌EAA環(huán)氧材料特性</p><p>　　嘉德牌EAA環(huán)氧材料，由于加入復(fù)合的ENA改性劑

15、和表面處理劑。材料具有粘度低、潤(rùn)濕性強(qiáng)、綜合力學(xué)性能強(qiáng)度高、耐老化、無(wú)毒的特性。對(duì)水有良好的親和性，能克服被粘物界面的水膜對(duì)固體進(jìn)行粘結(jié)。</p><p>　　表1 EAA漿材的物理性能表</p><p><b>　　項(xiàng)目</b></p><p><b>　　表面張力</b><

16、;/p><p><b>　　達(dá)因/厘米</b></p><p><b>　　接觸角度</b></p><p><b>　　比重</b></p><p><b>　　粘度</b></p><p><b>　　25℃/2小時(shí)<

17、;/b></p><p><b>　　凝膠時(shí)間</b></p><p><b>　　25℃小時(shí)</b></p><p><b>　　凝膠時(shí)間</b></p><p><b>　　35℃小時(shí)</b></p><p><b&

18、gt;　　指標(biāo)</b></p><p><b>　　30.2~34.2</b></p><p><b>　　15~29</b></p><p>　　0.873~1.063</p><p><b>　　1.3~37.4</b></p><p>

19、<b>　　30~85</b></p><p><b>　　13~29</b></p><p>　　表2 EAA漿材的力學(xué)性能表</p><p><b>　　項(xiàng)目</b></p><p><b>　　抗壓強(qiáng)度</b>

20、;</p><p><b>　　mpa</b></p><p><b>　　彈性模量</b></p><p><b>　　mpa</b></p><p><b>　　抗剪強(qiáng)度</b></p><p><b>　　mpa &

21、lt;/b></p><p><b>　　劈裂抗拉強(qiáng)度</b></p><p><b>　　mpa</b></p><p><b>　　抗拉強(qiáng)度</b></p><p><b>　　mpa </b></p><p><b

22、>　　抗沖擊強(qiáng)度</b></p><p><b>　　mpa</b></p><p><b>　　指標(biāo) </b></p><p><b>　　36.2~85.7</b></p><p><b>　　300~2154</b></p&g

23、t;<p><b>　　10.0~32.7</b></p><p><b>　　5.7~23.9</b></p><p><b>　　9.9~17.3</b></p><p><b>　　4.1~4.2 </b></p><p>　　表3

24、 EAA環(huán)氧防滲補(bǔ)強(qiáng)材料</p><p><b>　　組份名稱</b></p><p><b>　　EAA主劑</b></p><p><b>　　EAA固化劑</b></p><p><b>　　EAA促進(jìn)劑</b>

25、</p><p><b>　　配比</b></p><p><b>　　100</b></p><p><b>　　6</b></p><p><b>　　0．8</b></p><p><b>　　4.3施工方法<

26、/b></p><p>　　（1） 沿縫開“V”型槽，槽深×寬為4~5×4~5cm。</p><p>　　（2） 沿縫鉆騎縫孔，孔距40cm，孔徑25~28mm，孔深約55cm，（設(shè)EAA漿液的擴(kuò)散半徑為20~25cm）。</p><p>　?。?） 清縫、清孔，達(dá)到孔內(nèi)、槽縫無(wú)泥垢、碎碴。</p><p>　

27、?。?） 在孔內(nèi)布置注漿管及排氣管，注漿管長(zhǎng)約45cm，管徑18mm；排氣管長(zhǎng)約10cm，管徑8mm。</p><p>　?。?） 采用速凝水泥嵌縫、埋管，要求嵌入均勻，孔內(nèi)壓貼密實(shí)、平整，不得有滲漏。</p><p>　　（6） 注入丙酮漿液，記錄注漿壓力和注漿量。</p><p>　?。?） 注入EAA環(huán)氧漿液，注漿第一次壓力0.8Mpa，第二次重復(fù)注漿

28、1.0Mpa，采用逐級(jí)升壓施灌。</p><p>　　（8） 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以達(dá)到結(jié)束壓力后，恒壓10~15分鐘，以不進(jìn)漿為結(jié)束。</p><p>　?。?） 第一次注漿結(jié)束后5小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行孔口檢查，如發(fā)現(xiàn)孔口漿液不飽滿，即進(jìn)行第二次注漿，至孔口飽滿為止。</p><p>　　經(jīng)室內(nèi)粘結(jié)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)抽芯取樣檢測(cè)，有關(guān)部門認(rèn)為：試驗(yàn)表明采用水泥和化學(xué)材料復(fù)合灌

29、漿措施，在漿材、設(shè)備和工藝及參數(shù)擇用恰當(dāng)?shù)臈l件下、補(bǔ)強(qiáng)處理可以達(dá)到預(yù)期的效果。</p><p>　　表4 室內(nèi)粘結(jié)后劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)</p><p><b>　　項(xiàng)目</b></p><p>　　原砼試件劈裂抗拉強(qiáng)度Mpa</p><p>　　EAA材料粘結(jié)后劈裂抗拉強(qiáng)度Mpa&

30、lt;/p><p><b>　　備注</b></p><p><b>　　灌EAA材料</b></p><p><b>　　2.7</b></p><p><b>　　3.5</b></p><p><b>　　涂刷EAA材料

31、</b></p><p><b>　　3.1</b></p><p><b>　　3.5</b></p><p>　　粘結(jié)條件：在砼粘結(jié)界面注漿或涂刷EAA材料粘結(jié)固定后，置35~40℃烘箱內(nèi)3天后進(jìn)行測(cè)試，研究報(bào)告提供值5.7~23.9Mpa ，為1個(gè)月25~35℃的固化強(qiáng)度。</p><

32、p>　　室內(nèi)檢測(cè)抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果，為0.9Mpa時(shí)，縫面無(wú)滲水，平均滲水高度2.2cm。</p><p>　　表5 現(xiàn)場(chǎng)抽芯檢查巖芯強(qiáng)度及抗?jié)B結(jié)果</p><p><b>　　項(xiàng)目</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求值</b></p><p><

33、b>　　現(xiàn)場(chǎng)抽芯試件</b></p><p><b>　　灌后滲透值</b></p><p>　　帷幕以上劈裂抗拉強(qiáng)度MPa</p><p>　　帷幕以上劈裂抗拉強(qiáng)度MPa</p><p>　　表面縫口回填材料與老砼粘結(jié)強(qiáng)度MPa</p><p><b>　　劈裂抗拉強(qiáng)

34、度MPa</b></p><p><b>　　抗壓強(qiáng)度MPa</b></p><p><b>　　抗?jié)B試驗(yàn)MPa</b></p><p><b>　　抗?jié)B試驗(yàn)MPa</b></p><p><b>　　指標(biāo)</b></p><

35、;p><b>　　q≤0.1Lu</b></p><p><b>　　0.3~0.5</b></p><p><b>　　0.7~1.0</b></p><p><b>　　≥1.0</b></p><p><b>　　1.11~2.1&l

36、t;/b></p><p><b>　　平均1.52</b></p><p><b>　　46.2</b></p><p><b>　　滲透高度70mm</b></p><p>　　滲透高度35~70mm</p><p><b>　　5結(jié)

37、果與討論</b></p><p>　　在富水區(qū)圍巖中建筑水工隧洞，應(yīng)充分意識(shí)到水對(duì)工程的影響。尤其是當(dāng)施工難度增加時(shí)，現(xiàn)實(shí)的施工條件無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的操作要求時(shí)，對(duì)該類水工隧洞的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：</p><p>　　1、 施工縫的位置可盡量設(shè)在底板水平面上，以免設(shè)置吊腳模板，這樣可使模板的支撐體系盡量減少。以避免底板砼表面產(chǎn)生氣泡及相應(yīng)的砼空蝕和空化問(wèn)題。即使該部位的剪力

38、或彎矩較大亦可通過(guò)增加鋼筋或界面尺寸的辦法來(lái)解決，而不應(yīng)限制在該部位設(shè)縫。</p><p>　　2、 如因結(jié)構(gòu)需要，施工縫需設(shè)在邊墻上，可考慮在分縫位置上設(shè)置沿洞軸線方向的止水措施（如可便固定的橡膠止水條）。</p><p>　　3、 對(duì)隧洞的襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)考慮設(shè)固結(jié)灌漿，充分利用圍巖與襯砌體共同受力、減少配筋。</p><p>　　4、 如出現(xiàn)滲漏，通過(guò)試驗(yàn)證明