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化学灌浆法在地铁结构裂缝治理中的试验研究

【摘 要】 本文论述了化学灌浆法修补裂缝的特点、工艺流程和效果检测,并介绍了其在天津地铁工程中的试验情况,证明了化学灌浆法是地铁混凝土结构裂缝治理的较优方法。

【关键词】化学灌浆法  混凝土  裂缝

0、绪言 

    地铁主体结构出现裂缝后,地下水就可以直接渗入到地铁的主体结构内,不仅影响到地铁结构的正常使用,而且严重地危害到地铁结构的寿命。因此,地铁主体结构—旦出现裂缝,就必须对其进行治理。

   天津地铁一号线工程全长26.2km,该工程利用了7.4km的天津地铁既有线。既有线建成于1984年,经过近20年运营,其主体结构出现了不同程度的缺陷与病害,例如:混凝土结构裂缝、局部剥落、露筋、沉降缝防水失效、结构渗漏水等等。因此,在天津地铁一号线工程实施过程中,就必须对既有线主体结构出现的缺陷与病害进行全面彻底的治理。为此,天津地铁公司与天津大学合作,在市建委立题《天津地铁既有线主体结构性能检测及病害治理措施的应用研究》,目的就是针对天津地铁既有线主体结构出现的不同病害,提出具体可行的治理办法,为天津地铁既有线的改造寻求最优的改造方案。关于结构裂缝的治理,我们通过在天津地铁工程现场试验,确定化学灌浆法是治理天津地铁既有线结构裂缝的较优方法。

   化学灌浆法是修补和补强混凝土结构缺陷或裂缝的常用方法之一,它是通过专用设备,向裂缝中注入高分子化学浆材,经聚合、交联等化学反应生成高聚物,使被处理的部位胶结、增强与加固并形成整体,达到防渗、堵漏和加固的目的。目前,化学灌浆法已被广泛地应用于大坝坝基基础加固和防渗、地下隧道开挖、混凝土缺陷修复等诸多工程领域。

1、化学灌浆法的特点

    根据灌浆的目的和用途,化学灌浆法可分为两类:一类为补强灌浆,可向裂缝中灌人环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类等灌浆材料。另一类为防渗堵漏灌浆,可向裂缝中灌入丙烯酰胺类、木质素类等灌浆材料。

    化学灌浆的特点是:可灌性好、渗透力强;充填密实,防水性好,浆材固结后强度高,且固化时间可以任意调节,能够保证灌浆操作顺利进行。

2 化学灌浆法修补裂缝工艺流程与效果检测 

2.1工艺流程:现场裂缝调查→凿缝→清缝→布孔埋管→封缝→灌浆→封孔

   (1)现场裂缝调查

    在进行化学灌浆前,应首先进行现场调查,了解裂缝的成因、地下水的渗漏情况、环境条件、地质情况等,充分掌握现场第一手资料和数据,以利于施工。

    将裂缝周围的渗漏水排走或用棉纱吸擦干,以确定裂缝的准确位置、宽度、深度等情况。裂缝的宽度可用精确钢尺进行测量,也可用读数显微镜进行量测。裂缝的深度一般用钢丝和放大镜进行探测。对于混凝土结构重要部位的裂缝,应通过钻孔取样进行室内试验,以确定其深度与走向。复杂条件下,可用钻孔摄像、钻孔电视或超声波等方法进行检查。

   (2)凿缝

   人工除去裂缝周围砂浆保护层,将裂缝开凿成u型槽,槽深3-5cm,槽宽应以将松软漏水的混凝土清除为原则,宽度宜为2~3cm。

   (3)清缝

   将糟内的残碴清除,并用棉纱擦干或用氧乙炔气烘干,严禁缝槽内有水或残碴。

   (4)布孔埋管

   在裂缝两侧布置注浆孔,注浆孔位置预埋一定长度的注浆管,注浆孔的数量按裂缝越宽间距越大的原则布置,每条缝不得少于两个注浆孔。

   (5)封缝

    埋好注浆管后,用水泥水玻璃混合浆液浸缝,然后再用混凝土砂浆(或环氧树脂砂浆等)将裂缝封顶抹平。

    (6)灌浆

    在灌浆前,应首先选择灌浆材料,按工程需要将灌浆材料的粘度、固结体硬度及固化间的指标通过试验调整到最佳,用注浆泵(也可用手压泵或注缝器等)把浆材压灌入裂缝中。为了提高裂缝灌浆的质量,可采用真空灌浆技术,它是在裂缝的一端用真空泵对裂缝抽真空,使裂缝内产生0.1MPa的真空度,然后用注浆泵将灌浆材料从裂缝的另一端灌人。该工艺的技术优点是可以提高裂缝灌浆的饱满度、密实度和耐久度。

    (7)封孔

    灌浆达到要求后,切除高出混凝土表面的注浆管,并进行表面修整处理。

2.2效果检查

   (1)盖帽检查法

   在埋好注浆管12-24h后,用胶管套盖在注浆管头上,再用铁丝捆扎,然后观察周边是否还有水渗漏,即可判定埋管和封缝质量。

   (2)表观检查法

   在灌完浆24h后,用肉眼或手触摸补灌混凝土结构的干爽情况,即可定性检查灌浆质量。

3、化学灌浆法在天津地铁工程中的试验情况

    天津地铁工程某段主体结构工后出现数道裂缝,宽度为0.2-0.4mm,长度为0.8-1.8m,多发生在结构侧墙,少量裂缝为贯穿裂缝,且已出现了不同程度的渗漏情况。对于出现的裂缝,我们采取先观察后修补的原则进行处理,即先观察裂缝的发展情况,待裂缝发展较为稳定后再进行灌缝修补。试验采用丙凝、氰凝为主要材料对裂缝进行了灌浆处理,取得了较好的效果。

    施工采取的具体方法是:采用真空泵吸水降低裂缝处水压,并对裂缝进行凿缝处理,形成“u”型槽,然后在“u”型槽中按方案设计的位置下注浆管(亦做导水管用,将裂缝渗出的水引走),然后  用快硬性水泥砂浆将“u”型槽抹平。注浆按由下至上顺序进行,当裂缝中的水被全部排出、上部注浆管流出新鲜浆液时停止灌浆,然后进行下一施工段的灌浆工作。由于是地下工程,灌浆过程中采取了通风措施。

4、结束语

    实践表明:化学灌浆法是修补地铁混凝土结构裂缝较优方法,它具有简单、方便、快速、有效等诸多优点,不仅可以起到防渗堵漏的作用,而且还有一定的结构补强加固作用。此外,灌浆材料的选择是保证裂缝修补效果的关键,合理的灌浆顺序为先灌渗水量小的后灌渗水量大的;先灌外围的后灌内部的;允陕速后慢速;先低压后高压;稳压时间利、于15~30min为宜。渗水量较大的裂缝,其防渗堵漏工作难度较大,应多次重复灌浆效果较为理想。

            

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