浅谈南水北调大断面倒虹吸混凝土裂缝处理技术

摘 要大断面混凝土表面产生裂缝的原因复杂而繁多主要由于混凝土在硬化时，由混凝土内部温度与外界的温差过大产生约束力，从而产生裂缝。采用“环氧树脂”胶凝材料对裂缝进行化学灌浆处理，能够使构筑物的开裂面达到“防渗补强”的目的，取得了较好的内在质量和外观效果。


1工程概况
南水北调中线工程河渠交叉建筑物沧河渠道倒虹吸，总长度849m，倒虹吸管身横断面为3孔一联箱型钢筋混凝土结构，单孔净空尺寸为6.8m×6.8m（高×宽）。结构设计厚度：底板为1.2m，顶板为1.2m，边墙为1.2m，中墙为1.1m，单节长度14.5m。
2混凝土开裂情况简述
倒虹吸管身混凝土，采用大型液压布料机及大型钢模台车浇筑的方法施工，单仓最大浇筑方量为1500m3，属于大体积混凝土。底板混凝土浇筑脱模第3~43天后检查发现，部分边、中墙基本墙体的中间部位，产生了高度为2 m ~4m，缝宽为0.02mm~0.3mm的裂缝，裂缝倾角与地平面呈80°~90°，走向与水流方向基本垂直，开裂走向与倾角呈现规律性。经压水和超声波检测，一部分为半缝，一部分为贯通缝。
裂缝产生后，业主、设计、、监理、施工等多家单位的专家、教授，召开裂缝成因分析和处理专题研讨会，最终确定采用“防渗补强，外表美观”的裂缝处理原则。依据《水工建筑物化学灌浆施工规范》dl/t5046-2010，参照国内同类工程经验，编制施工方案和技术措施，开展裂缝处理技术研究。
3施工准备工作
3.1施工设备配置
施工设备配置表
3.2注浆材料
(1)胶凝材料
选用德聚牌“混凝土裂缝处理环氧树脂灌浆料”，由主剂和固化剂双组份组成。
(2)封缝材料
选用聚脂胶碳纤维布。
(3)灌浆嘴
选用裂缝处理化学灌浆专用产品。
4工艺流程
钻灌浆孔→清洁灌浆孔→清洁聚脂胶与混凝土结合面→黏贴封缝聚脂胶碳纤维布→安装灌浆嘴→封缝布待强→灌注浆液→浆液待强→质量检测→外观处理。
5化灌处理的工艺方法
5.1钻孔
⑴ 采用“钻孔灌注法”进行化学灌浆，依据《水工建筑物化学灌浆施工规范》“采用钻孔注浆法时，钻孔可布置在裂缝的一侧或两侧。斜孔孔径不小于12mm”的要求，钻孔形式采用斜向孔的方式进行，选用参数为：手电钻钻头直径为∮14mm，钻孔沿裂缝两侧各10cm～12cm布置，钻孔斜度45°～50°，孔距20cm～25cm，梅花型孔位。切实保证注浆孔与裂缝之间的通畅性和浆液的可灌度。
⑵钻孔如遇到钢筋立即停止，移动孔位，必须保证受力筋、构造筋不被破坏。
⑶采用自下而上注浆顺序，注浆孔上部每隔一个孔（孔距40cm～50cm）不装注浆嘴，以替代排气孔和注浆饱满度检查孔。
5.2清孔及混凝土与封闭布结合面清洁
⑴清孔
采用0.7mpa的高压风，将∮10mm软塑管插入接近孔底，由内向外，分段将孔内粉尘吹出，保证孔内清洁。
⑵混凝土与封闭布结合面清洁
封缝前，要将聚脂胶碳纤维布与混凝土结合面的乳皮、污染物打磨清理，用高压风吹干净后再粘贴封缝布。
⑶封缝及等待强度
封缝：采用树脂胶凝材料，均匀涂刷在碳纤维布上面（一布一涂）然后将布中线与裂缝开裂线重合，平整均匀的将其粘贴压实，保证封闭布与混凝土面粘结牢固。封缝宽度应≥10cm。
封缝布待强：为减少注浆压力下浆液从封缝布不外漏或少漏，加大缝内浆液扩散范围，提高填充饱满度，封闭缝完成后，等待强度时间不小于48小时（新乡地区四月份）。
5.3安装注浆嘴
注浆嘴选用裂缝化灌注浆专用产品，其具有安装、拆除方便，封闭性能好和逆止性的优点，也存在改进之处。
5.4注浆技术要求
⑴注浆机
采用d512型混凝土裂缝处理专用注浆机进行压力灌注。
(2) 注浆：采用自下而上逐嘴灌注顺序。贯通缝采用两台设备两侧同时对称灌注、交错上升。
(3)注浆压力
注浆时表压力控制为1mpa～10mpa。间歇加压按2mpa逐级提升。通过压力表监测，随时控制注浆机开关。以保证缝内浆液充分扩散和压力释放后及时升压,并防止压力过高造成二次开裂。
(4)排气、出浆检查孔
每个孔注浆时，其上部第三个及以上的注浆孔暂不安装注浆嘴，以替代缝内排气和检查浆液饱满与否的孔，自下而上，依此类推。
(5)单孔注浆结束标准
注浆表压力控制最大为10mpa。浆液从预留的出浆和排气孔流出，或压力不下降且保压5 min～8min，即可以结束本孔注浆。
5.5注浆后等待强度
(1)浆液材料使用说明，环境温度在15°以上，浆液固化龄期不少于7天，即可进行压水检测。
(2)根据4月上、中旬平均日气温低，为了保证注浆质量和提高早期强度，采用电热毯、棉被对裂缝及两侧范围包裹的升温保温措施，使混凝土开裂表面及缝内部分温度达到19℃左右，取得了较好结果。
6质量检测
6.1内在质量检测
按照上述工艺、方法对裂缝处理完成7天后，依据《水工建筑物化学灌浆施工规范》dl/t5046-2010中12.4.3条“检查孔压水试验其压力宜采用0.3mpa，并稳压10～20min结束后”的规定，对处理的裂缝随机抽样进行防渗质量压水检测。结果均达到和满足质量控制标准。
6.2外观质量检查
处理后表面平整度、光洁度、表面色差，与母体混凝土近似，外观效果好。
结束语：对于混凝土裂缝进行“防渗补强”的化学灌浆处理，注浆施工过程中的工艺参数、操作方法和有关标准等，受注浆设备型号的不同，特别是受环境温度低等不同原因的影响很大，其工艺、方法和有关参数等会有差异，化学灌浆前，应通过注浆试验验证后确定裂缝处理实施方案。