水利水电工程混凝土裂缝修补技术分析

Abstract: In this paper, the author discusses the water conservancy and hydropower engineering grouting construction technology, and analyzes the grouting technology construction process, for your reference.

Key words: water conservancy and hydroelectric power; construction technology; analysis

中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

随着建筑施工技术飞速发展，现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。大体积混凝土的裂缝多由变形变化引起的，即结构要求变形，当变形受到约束不能自由变形时产生应力，当该应力超过混凝土抗拉强度时就引起裂缝。大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度一般可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种。贯穿裂缝切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性较严重。

在水利水电工程施工中，灌浆施工技术在大坝及大坝基础的加固和其他工程的防渗中有较多的运用。灌浆施工技术的控制过程十分复杂，它的控制系统也包括了各种因素。因此本文在这里主要阐述了灌浆技术修复混凝土裂缝、无塞灌浆技术、控制灌浆质量子系统等方法。它的其他技术还有待于以后的研究和发展。

1 灌浆技术修补混凝土裂缝

刚开始，只有大坝等水利建筑物中应用灌浆技术来修补混凝土裂缝，发展到后来建筑工程中也开始运用这种技术。特别是在青铜峡水库建设工程中，我国的水利部门以甲凝化学灌浆材料为混凝土坝体的裂缝进行灌浆，这是大体积混凝土裂缝灌浆的首次应用，为以后混凝土灌浆技术奠定了基础。也就在这一个时期，化学灌浆技术在混凝土裂缝修补中应用开来。

经过多年来在实际工程中的应用，环氧灌浆法的作用和效果已经充分得到大家的肯定。它是利用环氧胶粘剂来填充和弥补宽度不小于0.1mm的混凝土裂缝的。这种方法不仅在修补混凝土裂缝技术上被认定是合理可行的，还具有良好的经济效益。它为我们提供了一种新的方法来修补建筑工程中的各种混凝土裂缝。随着社会的发展，环氧灌浆法被广泛的应用到各种建筑物的施工、修补过程中。从首都到地方，从工业厂房到民用建筑，从公路到桥梁、从铁道遂洞到小型水坝等各种建筑都应用过这种修补填充方法。在这一次又一次的应用中它又被不断的改进，不断的完善，到现在为止它已经发展成为加固和修补混凝土构筑物的主要方法。1961年环氧树脂压力灌浆的综合报告面向世界公布，虽然此时国外的混凝土裂缝灌浆技术已有二十几年的历史。但是这是首次发布意义深远。修复裂缝采用的技术是灌注环氧树脂来填补裂缝的方法。此技术是采用下面方法来处理裂缝:第一步，开缝吹净碎块，沿着裂缝开凿出6×12mm的浅缝,接着用压缩空气将散落的碎块吹干净;第二步，钻孔封闭，沿裂缝每隔30厘米钻一个19毫米深孔，并且在每个钻孔内用环触变性固定短管,等到短管下去后再用环氧胶粘剂封闭裂缝口。

2 无塞灌浆技术

无塞灌浆法的主要特点是应用了“无塞”灌浆技术。它以前称之为“从上往下、循环连续式、不需等待凝固、封闭孔口”灌浆法。具体操作方法如下：首先钻出一个直径为76mm的孔，只比56mm的帐幕灌浆孔大20mm，这个孔的深度要求为1.5m～2.5m。接着只要下入一根射浆管，射浆管可以是无缝钢管或钻杆，与以前相比不需要下入一套很复杂的灌浆塞，因此节省人力物力。最后用钻杆和孔壁之间的空隙来充当回浆管循环灌浆，剩下的灌浆流程与通常的帐幕孔口封闭灌浆技术相同。

等到灌浆结束后就可以进行接下来的灌浆段的施工。把钻杆拔出后,换上新的钻具时没有必要等待灌浆的凝固。在接下来的施工中，绝不可以冲洗钻具，因为在一个灌浆段内连续灌浆的过程中，钻孔当中由于产生了岩粉，从而大大减小了对裂隙堵塞的影响。

3 控制灌浆质量的子系统

控制灌浆质量的目的随着水利工程的性质改变与设计施工的要求变化而改变。在灌浆质量控制的子系统中包括砂浆灌入的能力，可塑性大小与它的强度要求等主要参数。控制灌浆质量的方法如下:首先，选择灌浆材料使其能满足预期的控制目标;接着协调各方面的关系，包括水文地质条件、温度场、灌浆材料性质与施工工艺、坝堤基础与混凝土的渗流场等因素。综合分析选择最优的控制方法，同时还要参考以下几种灌浆定理：

3.1 尺寸效应定理。它是指渗透灌浆材料的颗粒大小d必须小于灌入缝内的缝隙Dp或者其中的孔隙大小介质R,因此称之为灌浆的尺寸效应。其表达式如下：

灌浆时考虑到群粒在作用时可能产生堵塞，从而导致累加影响,在施工控制时上面公式则被修改为下面的公式使用：

值得特别注意的是,当灌浆的浆液为粒状时, 尺寸效应定理不仅控制它的渗流状态,同时流变效应也对它产生影响。

3.2 定向劈裂定理。在应用劈裂灌浆方式的方法进行灌浆的时候,在载体最小的主应力垂直面平上必然会首先出现劈裂现象。

3.3 判别劈裂定理。数值法是我们判别灌浆载体发生水利劈裂的方法，同时也是我们判别劈裂灌浆法性质的主要依据。因此只要对钻孔压水试验的结果进行可靠的分析,便可得出以下三类情况:

3.3.1 流量大小与水头变化呈正比关系，此时灌浆载体没有发生水力劈裂，因为在裂隙中水是呈层流状态的;

3.3.2 流量大小与水头变化呈平方根函数,此时，裂隙中填充的材料很可能被压密实，还有可能是因为裂隙被堵塞，因此渗流会呈现出紊流状态;

3.3.3 流量的增长大小大于水流的增长大小，此时，可能是因为载体劈裂、填充物被冲走或者裂隙变形等因素造成渗流断面扩张。

3.4 吸渗反应定理。吸渗作用是指化学浆液在渗透低透介质时主要是运用自身对载体的湿润能力与亲和能力，而不是以前所谓的压渗作用。我们用浆液与载体的接触角来表示湿润角,当浆液显现出载体的润湿相时,它们的接触角θ>90°，同时产生的亲和力F>0,吸渗作用显而易见;当灌入浆液时要借助外力灌浆时，它们的接触角θ<90°,不会产生吸渗作用。

4 结束语

水利工程的灌浆施工技术是一项重要的复杂的技术、对工程设计者和施工人员有很大的要求，为此，我们要仔细研究水利工程灌浆技术的各项指标，优化设计程序，确保水利工程的质量、安全性和效果。因此,要想将灌浆过程的施工做好,就必须先将一系列的施工控制做好,并在施工过程中,采用科学、合理的施工技术和控制手段,并达到预期的灌浆施工目的。灌浆施工技术在水利水电工程中具有十分重要的实际意义，它的控制系统十分的复杂，并且涉及到各个方面。在灌浆施工过程中，施工控制包括了各个方面，例如：施工具体参数、控制手段、控制方法等。只有做好这些工作，才可以有效控制隐秘灌浆的过程，从而达到灌浆施工前预期的效果。

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