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化學灌漿法在地鐵結構裂縫治理中的試驗

發布時間：2014-08-09

【摘  要】  本文論述了化學灌漿法修補裂縫的特點、工藝流程和效果檢測，并介紹了其在天津地鐵工程中的試驗情況，證明了化學灌漿法是地鐵混凝土結構裂縫治理的較優方法。
【關鍵詞】化學灌漿法  混凝土  裂縫

0緒言
      地鐵主體結構出現裂縫后，地下水就可以直接滲入到地鐵的主體結構內，不僅影響到地鐵結構的正常使用，而且嚴重地危害到地鐵結構的壽命。因此，地鐵主體結構—旦出現裂縫，就必須對其進行治理。
      天津地鐵一號線工程全長26．2km，該工程利用了7．4km的天津地鐵既有線。既有線建成于1984年，經過近20年運營，其主體結構出現了不同程度的缺陷與病害，例如：混凝土結構裂縫、局部剝落、露筋、沉降縫防水失效、結構滲漏水等等。因此，在天津地鐵一號線工程實施過程中，就必須對既有線主體結構出現的缺陷與病害進行全面徹底的治理。為此，天津地鐵公司與天津大學合作，在市建委立題《天津地鐵既有線主體結構性能檢測及病害治理措施的應用研究》，目的就是針對天津地鐵既有線主體結構出現的不同病害，提出具體可行的治理辦法，為天津地鐵既有線的改造尋求最優的改造方案。關于結構裂縫的治理，我們通過在天津地鐵工程現場試驗，確定化學灌漿法是治理天津地鐵既有線結構裂縫的較優方法。
      化學灌漿法是修補和補強混凝土結構缺陷或裂縫的常用方法之一，它是通過專用設備，向裂縫中注入高分子化學漿材，經聚合、交聯等化學反應生成高聚物，使被處理的部位膠結、增強與加固并形成整體，達到防滲、堵漏和加固的目的。目前，化學灌漿法已被廣泛地應用于大壩壩基基礎加固和防滲、地下隧道開挖、混凝土缺陷修復等諸多工程領域。
1 化學灌漿法的特點
      根據灌漿的目的和用途，化學灌漿法可分為兩類：一類為補強灌漿，可向裂縫中灌人環氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類等灌漿材料。另一類為防滲堵漏灌漿，可向裂縫中灌入丙烯酰胺類、木質素類等灌漿材料。
      化學灌漿的特點是：可灌性好、滲透力強；充填密實，防水性好，漿材固結后強度高，且固化時間可以任意調節，能夠保證灌漿操作順利進行。
2 化學灌漿法修補裂縫工藝流程與效果檢測
2.1工藝流程
      現場裂縫調查→鑿縫→清縫→布孔埋管→封縫→灌漿→封孔
  (1)現場裂縫調查
      在進行化學灌漿前，應首先進行現場調查，了解裂縫的成因、地下水的滲漏情況、環境條件、地質情況等，充分掌握現場第一手資料和數據，以利于施工。
      將裂縫周圍的滲漏水排走或用棉紗吸擦干，以確定裂縫的準確位置、寬度、深度等情況。裂縫的寬度可用精確鋼尺進行測量，也可用讀數顯微鏡進行量測。裂縫的深度一般用鋼絲和放大鏡進行探測。對于混凝土結構重要部位的裂縫，應通過鉆孔取樣進行室內試驗，以確定其深度與走向。復雜條件下，可用鉆孔攝像、鉆孔電視或超聲波等方法進行檢查。
    (2)鑿縫
      人工除去裂縫周圍砂漿保護層，將裂縫開鑿成u型槽，槽深3-5cm，槽寬應以將松軟漏水的混凝土清除為原則，寬度宜為2～3cm。
    (3)清縫
    將糟內的殘碴清除，并用棉紗擦干或用氧乙炔氣烘干，嚴禁縫槽內有水或殘碴。
    (4)布孔埋管
    在裂縫兩側布置注漿孔，注漿孔位置預埋一定長度的注漿管，注漿孔的數量按裂縫越寬間距越大的原則布置，每條縫不得少于兩個注漿孔。

    (5)封縫
    埋好注漿管后，用水泥水玻璃混合漿液浸縫，然后再用混凝土砂漿(或環氧樹脂砂漿等)將裂縫封頂抹平。
    (6)灌漿
      在灌漿前，應首先選擇灌漿材料，按工程需要將灌漿材料的粘度、固結體硬度及固化間的指標通過試驗調整到最佳，用注漿泵(也可用手壓泵或注縫器等)把漿材壓灌入裂縫中。為了提高裂縫灌漿的質量，可采用真空灌漿技術，它是在裂縫的一端用真空泵對裂縫抽真空，使裂縫內產生0．1MPa的真空度，然后用注漿泵將灌漿材料從裂縫的另一端灌人。該工藝的技術優點是可以提高裂縫灌漿的飽滿度、密實度和耐久度。
   (7)封孔
      灌漿達到要求后，切除高出混凝土表面的注漿管，并進行表面修整處理。
2．2效果檢查
  (1)蓋帽檢查法
      在埋好注漿管12-24h后，用膠管套蓋在注漿管頭上，再用鐵絲捆扎，然后觀察周邊是否還有水滲漏，即可判定埋管和封縫質量。
  (2)表觀檢查法
      在灌完漿24h后，用肉眼或手觸摸補灌混凝土結構的干爽情況，即可定性檢查灌漿質量。
3 化學灌漿法在天津地鐵工程中的試驗情況
      天津地鐵工程某段主體結構工后出現數道裂縫，寬度為0．2-0．4mm，長度為0．8-1．8m，多發生在結構側墻，少量裂縫為貫穿裂縫，且已出現了不同程度的滲漏情況。對于出現的裂縫，我們采取先觀察后修補的原則進行處理，即先觀察裂縫的發展情況，待裂縫發展較為穩定后再進行灌縫修補。試驗采用丙凝、氰凝為主要材料對裂縫進行了灌漿處理，取得了較好的效果。
      施工采取的具體方法是：采用真空泵吸水降低裂縫處水壓，并對裂縫進行鑿縫處理，形成“u”型槽，然后在“u”型槽中按方案設計的位置下注漿管(亦做導水管用，將裂縫滲出的水引走)，然后  用快硬性水泥砂漿將“u”型槽抹平。注漿按由下至上順序進行，當裂縫中的水被全部排出、上部注漿管流出新鮮漿液時停止灌漿，然后進行下一施工段的灌漿工作。由于是地下工程，灌漿過程中采取了通風措施。
  4  結束語
      實踐表明：化學灌漿法是修補地鐵混凝土結構裂縫較優方法，它具有簡單、方便、快速、有效等諸多優點，不僅可以起到防滲堵漏的作用，而且還有一定的結構補強加固作用。此外，灌漿材料的選擇是保證裂縫修補效果的關鍵，合理的灌漿順序為先灌滲水量小的后灌滲水量大的；先灌外圍的后灌內部的；允陜速后慢速；先低壓后高壓；穩壓時間利、于15～30min為宜。滲水量較大的裂縫，其防滲堵漏工作難度較大，應多次重復灌漿效果較為理想。

參考文獻
【1】黃月文，區暉．高分子潲漿材料應用研究進展高分子通報，2001(4)：71—76
【2】冀玲芳，李養平，環氧樹脂砂漿在混凝土修補工程中的應用．天津建設科技，2001(4)：14—15
【3】程鑒基，程鑒添，程文漢．化學灌漿在混凝土防滲堵漏工程中的綜合應用．探礦工程，2000(2)：9—11

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