化學(xué)灌漿法在地鐵結(jié)構(gòu)裂縫治理中的試驗(yàn)研究
【摘 要】 本文論述了化學(xué)灌漿法修補(bǔ)裂縫的特點(diǎn)、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(yàn)情況，證明了化學(xué)灌漿法是地鐵混凝土結(jié)構(gòu)裂縫治理的較優(yōu)方法。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)灌漿法 混凝土 裂縫
0緒言
地鐵主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，地下水就可以直接滲入到地鐵的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，不僅影響到地鐵結(jié)構(gòu)的正常使用，而且嚴(yán)重地危害到地鐵結(jié)構(gòu)的壽命。因此，地鐵主體結(jié)構(gòu)—旦出現(xiàn)裂縫，就必須對其進(jìn)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(jīng)過近20年運(yùn)營，其主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的缺陷與病害，例如：混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、局部剝落、露筋、沉降縫防水失效、結(jié)構(gòu)滲漏水等等。因此，在天津地鐵一號線工程實(shí)施過程中，就必須對既有線主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的缺陷與病害進(jìn)行全面徹底的治理。為此，天津地鐵公司與天津大學(xué)合作，在市建委立題《天津地鐵既有線主體結(jié)構(gòu)性能檢測及病害治理措施的應(yīng)用研究》，目的就是針對天津地鐵既有線主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(yōu)的改造方案。關(guān)于結(jié)構(gòu)裂縫的治理，我們通過在天津地鐵工程現(xiàn)場試驗(yàn)，確定化學(xué)灌漿法是治理天津地鐵既有線結(jié)構(gòu)裂縫的較優(yōu)方法。
化學(xué)灌漿法是修補(bǔ)和補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)缺陷或裂縫的常用方法之一，它是通過專用設(shè)備，向裂縫中注入高分子化學(xué)漿材，經(jīng)聚合、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)生成高聚物，使被處理的部位膠結(jié)、增強(qiáng)與加固并形成整體，達(dá)到防滲、堵漏和加固的目的。目前，化學(xué)灌漿法已被廣泛地應(yīng)用于大壩壩基基礎(chǔ)加固和防滲、地下隧道開挖、混凝土缺陷修復(fù)等諸多工程領(lǐng)域。
1 化學(xué)灌漿法的特點(diǎn)
根據(jù)灌漿的目的和用途，化學(xué)灌漿法可分為兩類：一類為補(bǔ)強(qiáng)灌漿，可向裂縫中灌人環(huán)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(zhì)素類等灌漿材料。
化學(xué)灌漿的特點(diǎn)是：可灌性好、滲透力強(qiáng)；充填密實(shí)，防水性好，漿材固結(jié)后強(qiáng)度高，且固化時間可以任意調(diào)節(jié)，能夠保證灌漿操作順利進(jìn)行。
2 化學(xué)灌漿法修補(bǔ)裂縫工藝流程與效果檢測
2.1工藝流程
現(xiàn)場裂縫調(diào)查→鑿縫→清縫→布孔埋管→封縫→灌漿→封孔
(1)現(xiàn)場裂縫調(diào)查
在進(jìn)行化學(xué)灌漿前，應(yīng)首先進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，了解裂縫的成因、地下水的滲漏情況、環(huán)境條件、地質(zhì)情況等，充分掌握現(xiàn)場第一手資料和數(shù)據(jù)，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(zhǔn)確位置、寬度、深度等情況。裂縫的寬度可用精確鋼尺進(jìn)行測量，也可用讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行量測。裂縫的深度一般用鋼絲和放大鏡進(jìn)行探測。對于混凝土結(jié)構(gòu)重要部位的裂縫，應(yīng)通過鉆孔取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，以確定其深度與走向。復(fù)雜條件下，可用鉆孔攝像、鉆孔電視或超聲波等方法進(jìn)行檢查。
(2)鑿縫
人工除去裂縫周圍砂漿保護(hù)層，將裂縫開鑿成u型槽，槽深3-5cm，槽寬應(yīng)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(nèi)的殘碴清除，并用棉紗擦干或用氧乙炔氣烘干，嚴(yán)禁縫槽內(nèi)有水或殘碴。
(4)布孔埋管
在裂縫兩側(cè)布置注漿孔，注漿孔位置預(yù)埋一定長度的注漿管，注漿孔的數(shù)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(huán)氧樹脂砂漿等)將裂縫封頂抹平。
(6)灌漿
在灌漿前，應(yīng)首先選擇灌漿材料，按工程需要將灌漿材料的粘度、固結(jié)體硬度及固化間的指標(biāo)通過試驗(yàn)調(diào)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(zhì)量，可采用真空灌漿技術(shù)，它是在裂縫的一端用真空泵對裂縫抽真空，使裂縫內(nèi)產(chǎn)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(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以提高裂縫灌漿的飽滿度、密實(shí)度和耐久度。
(7)封孔
灌漿達(dá)到要求后，切除高出混凝土表面的注漿管，并進(jìn)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(zhì)量。
(2)表觀檢查法
在灌完漿24h后，用肉眼或手觸摸補(bǔ)灌混凝土結(jié)構(gòu)的干爽情況，即可定性檢查灌漿質(zhì)量。
3 化學(xué)灌漿法在天津地鐵工程中的試驗(yàn)情況
天津地鐵工程某段主體結(jié)構(gòu)工后出現(xiàn)數(shù)道裂縫，寬度為0．2-0．4mm，長度為0．8-1．8m，多發(fā)生在結(jié)構(gòu)側(cè)墻，少量裂縫為貫穿裂縫，且已出現(xiàn)了不同程度的滲漏情況。對于出現(xiàn)的裂縫，我們采取先觀察后修補(bǔ)的原則進(jìn)行處理，即先觀察裂縫的發(fā)展情況，待裂縫發(fā)展較為穩(wěn)定后再進(jìn)行灌縫修補(bǔ)。試驗(yàn)采用丙凝、氰凝為主要材料對裂縫進(jìn)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(jìn)行鑿縫處理，形成“u”型槽，然后在“u”型槽中按方案設(shè)計(jì)的位置下注漿管(亦做導(dǎo)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(jìn)行，當(dāng)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(jìn)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(fēng)措施。
4 結(jié)束語
實(shí)踐表明：化學(xué)灌漿法是修補(bǔ)地鐵混凝土結(jié)構(gòu)裂縫較優(yōu)方法，它具有簡單、方便、快速、有效等諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以起到防滲堵漏的作用，而且還有一定的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固作用。此外，灌漿材料的選擇是保證裂縫修補(bǔ)效果的關(guān)鍵，合理的灌漿順序?yàn)橄裙酀B水量小的后灌滲水量大的；先灌外圍的后灌內(nèi)部的；允陜速后慢速；先低壓后高壓；穩(wěn)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(yīng)多次重復(fù)灌漿效果較為理想。
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