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摘要：裂缝是混凝土浇筑中常见的病害之一，若得不到及时合理的处理，很可能会影响到混凝土的使用功能和建筑物的质量。本文结合水利工程实例，介绍了化学灌浆技术在坝体混凝土裂缝处理中的应用，论述施工中的注意事项，为混凝土裂缝处理提供参考。
关键词：化学灌浆；坝体混凝土；裂缝；施工技术；注入量
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
混凝土是砂石骨料、水泥、水及其他外加材料的混合，是一种多项复合的非均质脆性材料。从目前使用现状来看，混凝土作为建筑材料，已被广泛应用，多见于海港城市建设，民用和工业建筑，水利及交通中。但由于混凝土自身特性问题，常常会导致混凝土在施工中出现不同程度的裂缝，这会使钢筋混凝土结构的承载力、耐久性及使用价值等被降低。因此，一旦发生混凝土出现裂缝，应采取科学合理的处理措施，以控制裂缝的发生。本文结合水利工程实例，探讨了化学灌浆技术在坝体混凝土裂缝处理中的应用。
1 化学灌浆技术原理
化学灌浆技术是将一定的化学材料配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理，保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。
2 工程概况
某水库大坝部分坝段横缝之间有互串现象，随后经巡视检查、横缝灌区压水、检查孔压水及数字成像等资料分析表明，各坝段出现裂缝，其中部分裂缝为贯通性裂缝。混凝土裂缝主要分布在坝高150m以下，裂缝产状在平面上基本为近平行拱圈方向分布，沿拱圈厚度方向在中西部区域较为集中，在拱圈方向有一定的连通性，高程方向为近铅直向且较为连通。
3 施工布置
根据坝体混凝土裂缝的性状分布及灌浆孔布置特点，主要利用坝后永久马道、临时栈桥、施工排架及检查廊道和帷幕灌浆廊道布设地质钻机和灌浆泵进行灌浆孔钻孔及化学灌浆。岸坡坝段主要在下游坝面打设水平灌浆孔，河床坝段主要利用检查廊道及帷幕灌浆廊道打设灌浆孔。
4 施工技术
施工程序：布孔→钻孔→洗孔→单孔压水试验及孔内物探成像→射浆管制作安装→灌区压水试验及外漏封堵→洗缝→模拟灌浆灌区压水试验→压缩空气排水→化学灌浆→灌后质量检查。
4.1 布孔
坝体混凝土裂缝化学灌浆孔间排距基本按6m(高差)×4m(间距)控制(穿过裂缝面时孔之间的距离)，且距横缝不小于3m，并视裂缝压水检查的串通性进行加密。
4.2 钻孔
化学灌浆孔钻孔使用地质钻机钻孔，钻孔孔径为φ60mm，钻孔孔斜偏差按小于孔深的1/30控制。钻孔时先钻先导孔，后钻后续孔。
4.3 洗孔
在钻孔孔深接近裂缝位置前，进行一次钻孔冲洗。所有钻孔完成后，均用清水将钻孔冲洗干净，验收合格后，孔口做好保护。
4.4 单孔压水试验检查及孔内物探成像
单孔乐水试验检查采用水压式栓塞自孔底向孔口分段进行压水检查，分段长度5m。压水压力0.5～1.OMPa。每4min测读一次压水流量，连续测读8个流量值。压水时间大于30min，取最后的流量值作为计算流量，并计算出相对应的透水率，为判断裂缝位置提供依据。
每个钻孔钻完并压水试验完成后，及时对钻孔进行孔内数字成像测试。根据孔内数字成像成果，结合压水试验成果分析判断裂缝分布的具体位置。
4.5 射浆管制作安装
灌浆孔设置一根进浆管和一根回浆管。水平及下倾孔进浆管埋至孔底段，距孔底深度不大于50cm，孔口设置排气回浆管；上仰孔排气管埋至孔底段，距孔底深度不大于50cm，孔口设置进浆管。
根据各灌浆孔的孔深，孔口管外管用φ25mm、长1.2m的钢管。内套20mm钢管，用接箍连接到孔底作为射浆管。射浆管埋设到孔底，距孔底深度不大于lOcm。在孔口外端的内外管问的缝隙焊接封闭。φ25mm的外管焊接支管(设丝扣和阀门)作为排气管。孔口1m段用水泥砂浆封堵密实，防止浆液外漏。
4.6 灌区压水及外漏封堵
单孔压水及孔内数字成像完成后，通过灌区压水试验，分析各灌浆孔之间的串通性，为优化与完善灌浆工艺提供依据。灌区压水时将所有灌浆孔全部打开，先从低层灌浆孔开始压水，待中间层灌浆孔返水后，再从中间层灌浆孔压水。待上层灌浆孔返水后，关闭所有的灌浆孔，记录稳定流量。灌区压水的压水压力与单孔压水压力相同，均为0.5MPa。
灌区压水时若发现有渗漏部位，采取以下措施进行封堵：
(1)用混凝土切割机在混凝土裂缝两边切割两条基准缝，缝深为3cm，作为凿除时的基准线。
用电镐按照基准线，沿施工缝表面骑缝凿U形槽，U形槽凿至渗漏伸缩缝两末端各外延50cm。U形槽最小深度为10cm、最小宽度为15cm，缝处于U形槽的底部位置。
(2)根据混凝土裂缝具体情况布设排气孔，钻孔方式采用骑缝造孔，孔径φ16mm，孔深为25cm。
(3)采用风水轮换冲洗缝面，水压0.15MPa、风压0.15MPa。冲洗时孔口敞开，将风水管插入孔底轮换冲洗，待回水变清后结束。
(4)在混凝土黏结面涂刷一层丙乳净浆(丙乳浆液和水泥按一定比例配制而成)；将拌制好的丙乳防水砂浆嵌填在槽内，一次嵌填厚度不能太厚，每嵌填完一道后要抹平，嵌填必须密实。U形槽嵌填满后用抹子抹平。
(5)清理表面，用角磨机打磨平整，确保新回填的混凝土保持平整美观。
4.7 洗缝
灌区压水结束后，对相互串通的灌浆孔采用群孔冲洗。从高层排灌浆孔开始进水，其余串通孔打开。其他串通孔出清水20min结束该孔冲洗，另换一个孔作为进水孔重复进行冲洗。依次类推，直至全部串通孔冲洗完成。
对压水检查不串通的孔或串通性较差的孔，采用单孔脉动冲洗，冲洗方法：首先用高压水连续冲洗5min；再将冲洗压力在极短的时问突然降到零，形成反向脉冲流；当回水由混变清后，再升到原来的冲洗压力；持续5min后，再次突然降到零。如此一升一降，一压一放，反复冲洗，直至回水变清，并不少于5个循环。冲洗压力为0.4MPa。
4.8 模拟灌浆灌区压水
为更好地掌握化学灌浆时的情况，对于串通性好的灌区，灌浆前用水进行模拟灌浆。在灌区封闭压水完成后，结合灌区压水施工成果，对灌区串通情况进行有针对性的处理。将已查明灌区外漏封堵完成，灌区灌浆施工措施初步讨论后，按照初步确定的灌浆施工措施，自裂缝底部(灌区底层灌浆孔)通畅性最好的灌浆孔进水，在设计灌浆压力下，逐层上升进行模拟灌浆，进一步确认灌区的封闭性、外漏处理、孔内或坝体特殊情况孔段的处理结果是否满足设计要求，是否存在新的串漏情况及特殊情况、灌区总漏水量等，以便合理计划灌浆施工材料，保证灌浆施工效果。
4.9 压缩空气排水
(1)互相串通群孔压缩空气排水。压水检查后，打开所有灌浆孔，用压缩空气将孔内积水吹干。自顶层排气孔进气，待中问层灌浆孔积水排出后，依次關闭阀门，直至底层灌浆孔积水排干。风压不得超过0.2MPa，吹孔时间要确保孔内积水尽可能排出。
(2)未互相串通单孔压缩空气排水。不互相串通的单孔压缩空气排水时，空压机连接回浆管作为进气管，将孔内积水全部从进浆管排出。
4.10 化学灌浆
灌浆时选取灌区最底排串通性好的灌浆孔做为主进浆孔，采用101/min左右的进浆量对主进浆孔进行充容后，逐级升压灌浆，注入率不能大于2L/rain。同排孔返浆后按返浆次序依次并灌，其他高程的灌浆孔返浆后将其暂时关闭阀门。每4h进行一次排气、排水操作。最低排采用从小泵逐级升压至设计压力后稳压灌注直至该排屏浆结束；若最低排灌浆孔灌注时间已达15～20h后，开始上层灌浆孔充容。依次类推，直至最顶层灌浆孔灌浆结束，遵循“低压慢灌、逐级升压”的原则。
(1)化学灌浆基本顺序。互相串通群孔化学灌浆一孔内有裂缝、有漏量但不串通孔化学灌浆。
(2)灌浆压力及升压方式。灌浆采用全孔纯压式灌浆，灌浆乐力以进浆压力为主要控制指标，同时观测回浆管压力。回浆压力尽量达到0.3～0.5MPa，使浆液在压力作用下充分扩散、挤压和浸润。灌浆逐级升压，正常情况下控制在0.1MPa/(30～60)rain。但根据灌浆过程中注入率变化来进行升压速度，尽可能使注入量小于1kg/min或更小时，开始逐级升压。
(3)结束标准。串通孔灌浆结束标准：在灌浆压力0.5MPa下，灌浆注入量小于O.01kg/min，保持灌浆压力屏浆4h后，结束灌浆。
单孔灌浆结束标准：在灌浆乐力0.8MPa下，灌浆注入量小于0.01kg/min，保持灌浆压力屏浆2h后，结束灌浆。
4.11 质量检查孔
灌后质量检查孔孔数按总灌浆孔数的约1O布置。检查孔钻到裂缝部位时化灌龄期按大于60d控制。
检查孔孔径均为φ91mm，孔斜偏差不大于1/30，孔深原则上穿过裂缝lm后结束钻进。
检查孔钻孔完成冲洗干净后对裂缝段进行单点法压水试验。压水试验采用水压式栓塞。压水压力为0.5MPa。每4min测读一次压水流量，取最后流量值作为计算流量，并计算出相对应的透水率。一般情况下透水率合格标准为q≤O.2Lu。
5 文明施工与安全生产
(1)化学灌浆工作人员施工作业时，应穿好工作服，戴防毒口罩、护目眼镜和防护手套等劳保用品。
(2)化学灌浆施工应在通风条件良好的环境下进行。在室内操作和廊道、孔、洞内灌浆作业时，应布置鼓、排风设备；在室外进行灌浆作业，作业人员宜在上风处进行操作。
(3)严禁在施工现场进食和吸烟。化灌材料堆放区安排专人看护，并设置警示标志和灭火设施。
(4)一旦发生中毒，应立即将患者移至空气新鲜并流动处静卧、保温。必要时进行人工呼吸，并及时送医院医治。
(5)进入现场戴好安全帽。施工脚手架平台要检查其安全，确保牢周。上下吊物品时人要距吊物一定距离。施工部位设置警示标志、防火标志，防止非施工人员进入施下部位。
(6)化学灌浆材料的运输，应使用专车专运，不得与其他物品一起混装。
(7)现场化学灌浆材料应用人专门看护，防止泄漏。
(8)化学灌浆过程中产生的弃浆、废浆及废水集中储存，待灌浆结束后，对弃浆、废浆进行胶凝处理并运输至指定的地方掩埋。
6 结束语
总之，裂缝的产生对混凝土结构的危害是巨大的，若不进行有效的处理，则很可能导致严重的后果。实践证明，采用化学灌浆技术处理坝体混凝土裂缝，其效果十分明显，为以后水利工程的施工积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 陈晓东.化学灌浆技术在水工混凝土裂缝处理中的应用[J].河北水利,2010年07期
[2] 曹海;劉涛;夏世法.混凝土坝体裂缝化学灌浆处理及效果分析[J].水力发电,2010年05期
关键词：化学灌浆；坝体混凝土；裂缝；施工技术；注入量
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
混凝土是砂石骨料、水泥、水及其他外加材料的混合，是一种多项复合的非均质脆性材料。从目前使用现状来看，混凝土作为建筑材料，已被广泛应用，多见于海港城市建设，民用和工业建筑，水利及交通中。但由于混凝土自身特性问题，常常会导致混凝土在施工中出现不同程度的裂缝，这会使钢筋混凝土结构的承载力、耐久性及使用价值等被降低。因此，一旦发生混凝土出现裂缝，应采取科学合理的处理措施，以控制裂缝的发生。本文结合水利工程实例，探讨了化学灌浆技术在坝体混凝土裂缝处理中的应用。
1 化学灌浆技术原理
化学灌浆技术是将一定的化学材料配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理，保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。
2 工程概况
某水库大坝部分坝段横缝之间有互串现象，随后经巡视检查、横缝灌区压水、检查孔压水及数字成像等资料分析表明，各坝段出现裂缝，其中部分裂缝为贯通性裂缝。混凝土裂缝主要分布在坝高150m以下，裂缝产状在平面上基本为近平行拱圈方向分布，沿拱圈厚度方向在中西部区域较为集中，在拱圈方向有一定的连通性，高程方向为近铅直向且较为连通。
3 施工布置
根据坝体混凝土裂缝的性状分布及灌浆孔布置特点，主要利用坝后永久马道、临时栈桥、施工排架及检查廊道和帷幕灌浆廊道布设地质钻机和灌浆泵进行灌浆孔钻孔及化学灌浆。岸坡坝段主要在下游坝面打设水平灌浆孔，河床坝段主要利用检查廊道及帷幕灌浆廊道打设灌浆孔。
4 施工技术
施工程序：布孔→钻孔→洗孔→单孔压水试验及孔内物探成像→射浆管制作安装→灌区压水试验及外漏封堵→洗缝→模拟灌浆灌区压水试验→压缩空气排水→化学灌浆→灌后质量检查。
4.1 布孔
坝体混凝土裂缝化学灌浆孔间排距基本按6m(高差)×4m(间距)控制(穿过裂缝面时孔之间的距离)，且距横缝不小于3m，并视裂缝压水检查的串通性进行加密。
4.2 钻孔
化学灌浆孔钻孔使用地质钻机钻孔，钻孔孔径为φ60mm，钻孔孔斜偏差按小于孔深的1/30控制。钻孔时先钻先导孔，后钻后续孔。
4.3 洗孔
在钻孔孔深接近裂缝位置前，进行一次钻孔冲洗。所有钻孔完成后，均用清水将钻孔冲洗干净，验收合格后，孔口做好保护。
4.4 单孔压水试验检查及孔内物探成像
单孔乐水试验检查采用水压式栓塞自孔底向孔口分段进行压水检查，分段长度5m。压水压力0.5～1.OMPa。每4min测读一次压水流量，连续测读8个流量值。压水时间大于30min，取最后的流量值作为计算流量，并计算出相对应的透水率，为判断裂缝位置提供依据。
每个钻孔钻完并压水试验完成后，及时对钻孔进行孔内数字成像测试。根据孔内数字成像成果，结合压水试验成果分析判断裂缝分布的具体位置。
4.5 射浆管制作安装
灌浆孔设置一根进浆管和一根回浆管。水平及下倾孔进浆管埋至孔底段，距孔底深度不大于50cm，孔口设置排气回浆管；上仰孔排气管埋至孔底段，距孔底深度不大于50cm，孔口设置进浆管。
根据各灌浆孔的孔深，孔口管外管用φ25mm、长1.2m的钢管。内套20mm钢管，用接箍连接到孔底作为射浆管。射浆管埋设到孔底，距孔底深度不大于lOcm。在孔口外端的内外管问的缝隙焊接封闭。φ25mm的外管焊接支管(设丝扣和阀门)作为排气管。孔口1m段用水泥砂浆封堵密实，防止浆液外漏。
4.6 灌区压水及外漏封堵
单孔压水及孔内数字成像完成后，通过灌区压水试验，分析各灌浆孔之间的串通性，为优化与完善灌浆工艺提供依据。灌区压水时将所有灌浆孔全部打开，先从低层灌浆孔开始压水，待中间层灌浆孔返水后，再从中间层灌浆孔压水。待上层灌浆孔返水后，关闭所有的灌浆孔，记录稳定流量。灌区压水的压水压力与单孔压水压力相同，均为0.5MPa。
灌区压水时若发现有渗漏部位，采取以下措施进行封堵：
(1)用混凝土切割机在混凝土裂缝两边切割两条基准缝，缝深为3cm，作为凿除时的基准线。
用电镐按照基准线，沿施工缝表面骑缝凿U形槽，U形槽凿至渗漏伸缩缝两末端各外延50cm。U形槽最小深度为10cm、最小宽度为15cm，缝处于U形槽的底部位置。
(2)根据混凝土裂缝具体情况布设排气孔，钻孔方式采用骑缝造孔，孔径φ16mm，孔深为25cm。
(3)采用风水轮换冲洗缝面，水压0.15MPa、风压0.15MPa。冲洗时孔口敞开，将风水管插入孔底轮换冲洗，待回水变清后结束。
(4)在混凝土黏结面涂刷一层丙乳净浆(丙乳浆液和水泥按一定比例配制而成)；将拌制好的丙乳防水砂浆嵌填在槽内，一次嵌填厚度不能太厚，每嵌填完一道后要抹平，嵌填必须密实。U形槽嵌填满后用抹子抹平。
(5)清理表面，用角磨机打磨平整，确保新回填的混凝土保持平整美观。
4.7 洗缝
灌区压水结束后，对相互串通的灌浆孔采用群孔冲洗。从高层排灌浆孔开始进水，其余串通孔打开。其他串通孔出清水20min结束该孔冲洗，另换一个孔作为进水孔重复进行冲洗。依次类推，直至全部串通孔冲洗完成。
对压水检查不串通的孔或串通性较差的孔，采用单孔脉动冲洗，冲洗方法：首先用高压水连续冲洗5min；再将冲洗压力在极短的时问突然降到零，形成反向脉冲流；当回水由混变清后，再升到原来的冲洗压力；持续5min后，再次突然降到零。如此一升一降，一压一放，反复冲洗，直至回水变清，并不少于5个循环。冲洗压力为0.4MPa。
4.8 模拟灌浆灌区压水
为更好地掌握化学灌浆时的情况，对于串通性好的灌区，灌浆前用水进行模拟灌浆。在灌区封闭压水完成后，结合灌区压水施工成果，对灌区串通情况进行有针对性的处理。将已查明灌区外漏封堵完成，灌区灌浆施工措施初步讨论后，按照初步确定的灌浆施工措施，自裂缝底部(灌区底层灌浆孔)通畅性最好的灌浆孔进水，在设计灌浆压力下，逐层上升进行模拟灌浆，进一步确认灌区的封闭性、外漏处理、孔内或坝体特殊情况孔段的处理结果是否满足设计要求，是否存在新的串漏情况及特殊情况、灌区总漏水量等，以便合理计划灌浆施工材料，保证灌浆施工效果。
4.9 压缩空气排水
(1)互相串通群孔压缩空气排水。压水检查后，打开所有灌浆孔，用压缩空气将孔内积水吹干。自顶层排气孔进气，待中问层灌浆孔积水排出后，依次關闭阀门，直至底层灌浆孔积水排干。风压不得超过0.2MPa，吹孔时间要确保孔内积水尽可能排出。
(2)未互相串通单孔压缩空气排水。不互相串通的单孔压缩空气排水时，空压机连接回浆管作为进气管，将孔内积水全部从进浆管排出。
4.10 化学灌浆
灌浆时选取灌区最底排串通性好的灌浆孔做为主进浆孔，采用101/min左右的进浆量对主进浆孔进行充容后，逐级升压灌浆，注入率不能大于2L/rain。同排孔返浆后按返浆次序依次并灌，其他高程的灌浆孔返浆后将其暂时关闭阀门。每4h进行一次排气、排水操作。最低排采用从小泵逐级升压至设计压力后稳压灌注直至该排屏浆结束；若最低排灌浆孔灌注时间已达15～20h后，开始上层灌浆孔充容。依次类推，直至最顶层灌浆孔灌浆结束，遵循“低压慢灌、逐级升压”的原则。
(1)化学灌浆基本顺序。互相串通群孔化学灌浆一孔内有裂缝、有漏量但不串通孔化学灌浆。
(2)灌浆压力及升压方式。灌浆采用全孔纯压式灌浆，灌浆乐力以进浆压力为主要控制指标，同时观测回浆管压力。回浆压力尽量达到0.3～0.5MPa，使浆液在压力作用下充分扩散、挤压和浸润。灌浆逐级升压，正常情况下控制在0.1MPa/(30～60)rain。但根据灌浆过程中注入率变化来进行升压速度，尽可能使注入量小于1kg/min或更小时，开始逐级升压。
(3)结束标准。串通孔灌浆结束标准：在灌浆压力0.5MPa下，灌浆注入量小于O.01kg/min，保持灌浆压力屏浆4h后，结束灌浆。
单孔灌浆结束标准：在灌浆乐力0.8MPa下，灌浆注入量小于0.01kg/min，保持灌浆压力屏浆2h后，结束灌浆。
4.11 质量检查孔
灌后质量检查孔孔数按总灌浆孔数的约1O布置。检查孔钻到裂缝部位时化灌龄期按大于60d控制。
检查孔孔径均为φ91mm，孔斜偏差不大于1/30，孔深原则上穿过裂缝lm后结束钻进。
检查孔钻孔完成冲洗干净后对裂缝段进行单点法压水试验。压水试验采用水压式栓塞。压水压力为0.5MPa。每4min测读一次压水流量，取最后流量值作为计算流量，并计算出相对应的透水率。一般情况下透水率合格标准为q≤O.2Lu。
5 文明施工与安全生产
(1)化学灌浆工作人员施工作业时，应穿好工作服，戴防毒口罩、护目眼镜和防护手套等劳保用品。
(2)化学灌浆施工应在通风条件良好的环境下进行。在室内操作和廊道、孔、洞内灌浆作业时，应布置鼓、排风设备；在室外进行灌浆作业，作业人员宜在上风处进行操作。
(3)严禁在施工现场进食和吸烟。化灌材料堆放区安排专人看护，并设置警示标志和灭火设施。
(4)一旦发生中毒，应立即将患者移至空气新鲜并流动处静卧、保温。必要时进行人工呼吸，并及时送医院医治。
(5)进入现场戴好安全帽。施工脚手架平台要检查其安全，确保牢周。上下吊物品时人要距吊物一定距离。施工部位设置警示标志、防火标志，防止非施工人员进入施下部位。
(6)化学灌浆材料的运输，应使用专车专运，不得与其他物品一起混装。
(7)现场化学灌浆材料应用人专门看护，防止泄漏。
(8)化学灌浆过程中产生的弃浆、废浆及废水集中储存，待灌浆结束后，对弃浆、废浆进行胶凝处理并运输至指定的地方掩埋。
6 结束语
总之，裂缝的产生对混凝土结构的危害是巨大的，若不进行有效的处理，则很可能导致严重的后果。实践证明，采用化学灌浆技术处理坝体混凝土裂缝，其效果十分明显，为以后水利工程的施工积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 陈晓东.化学灌浆技术在水工混凝土裂缝处理中的应用[J].河北水利,2010年07期
[2] 曹海;劉涛;夏世法.混凝土坝体裂缝化学灌浆处理及效果分析[J].水力发电,2010年05期