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水工隧洞在砼襯砌完成后，地下周圍裂隙水被封閉于砼襯砌外。使其形成較高的水頭壓力，常常會(huì)在襯砌砼的薄弱部位滲出而影響構(gòu)筑物的安全使用。本文就如何防治和出現(xiàn)滲水后的處理問題進(jìn)行論述。   


1概述  
　　  
　　全斷面砼襯砌埋藏式水工隧洞，在砼澆筑結(jié)束后，由于山體內(nèi)地下水的滲流通道被封堵，形成較高的外水壓力，使襯砌砼在施工縫、變形縫的薄弱位置產(chǎn)生滲漏。這是因?yàn)椋?nbsp; 
在砼澆筑時(shí)沒有采取有效的排水措施(如設(shè)置排水廊道、打排水孔等)進(jìn)行外水導(dǎo)排減壓。  
在砼襯砌完成后，因各種原因回填和固結(jié)灌漿不可能立即進(jìn)行時(shí)，當(dāng)襯砌砼水化熱完成后，襯砌與巖體之間實(shí)際存在一個(gè)較大的空隙。當(dāng)圍巖外水壓力梯度尚不足以形成新的滲流通道時(shí)，外壓力實(shí)際上是滲透水在圍巖和襯砌中產(chǎn)生的體積力。其計(jì)算公式為P=Byh、B=0.25-0.6。  
此時(shí)的外水壓力迅速升高，并直接作于襯砌砼上，導(dǎo)致砼薄弱面滲水，而影響襯砌結(jié)構(gòu)的安全。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如何控制外水壓力引起構(gòu)筑物的滲漏是十分重要的。尤其是特殊的隧洞結(jié)構(gòu)斷面的襯砌(如斷面形式、配筋限制等問題)不可能一次全斷面襯砌成型時(shí)，必須將底板和邊頂拱分開施工，對形成的施工縫止?jié)B防治是十分重要的。  

2水工隧洞工程特性  

　　某永久性水工隧洞采用城門洞形和矩形砼襯砌，全長1917米。標(biāo)準(zhǔn)段過水?dāng)嗝鏋?×7m，襯砌厚度為0.8~1.26m。雙層配筋、襯砌單元分塊長度為12m。襯砌砼標(biāo)號R28、300、D150、 S8。該處地質(zhì)狀況為：以淺灰色中粗粒閃長斜云花崗巖為主，整體呈塊狀結(jié)構(gòu)，屬Ⅱ類圍巖。沿洞向陡傾裂隙較為發(fā)育，裂隙面平直稍粗，閉合裂隙居多。充填物主要為綠簾石、風(fēng)化碎屑等。小斷裂較多，NW傾向陡傾節(jié)理與NE傾向緩傾節(jié)理發(fā)育。絕大多數(shù)為微風(fēng)化巖體，該洞段地下水較為富集，雨季洞壁局部明顯可見無壓滲水  
該隧洞的進(jìn)口段長為144米(計(jì)12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元塊)，襯砌形成為矩形，四個(gè)角上有半徑為50厘米的1/4圓弧。砼襯砌分底板和邊頂拱兩次施工，先澆底板，后澆邊頂。底板施工時(shí)，由于設(shè)計(jì)限制分縫位置必須在底板以上90  
厘米，因此在底板施工時(shí)就必須設(shè)置一部分 “吊腳模板”進(jìn)行部分邊墻的施工。詳細(xì)分縫位置見圖1。由于通道條件的限制，邊頂拱砼施工只有在底板全部完成以后才能進(jìn)行，第一塊邊頂拱砼澆筑完后，緊接著開始第二、三塊的施工，在第一塊邊頂拱砼完成后的第22天，邊墻與底板接觸位施工縫面出現(xiàn)潮濕印跡。當(dāng)?shù)?到第12塊邊頂拱砼在襯砌完成后的第18天—22天之間都分別出現(xiàn)了同樣的情況。最后整個(gè)進(jìn)口共12個(gè)單元塊都相繼產(chǎn)生了施工縫滲水，縫寬一般在0.1—0.33mm之間。可見砼襯砌與圍巖間形成的外水壓力時(shí)間在18~22天，而此時(shí)的砼強(qiáng)度未能達(dá)到理想值，外水壓力的存在對澆筑的砼不利。  

3產(chǎn)生滲水的原因分析及防治措施  
　　  
　　施工縫面作為新、老砼的結(jié)合部因其所處位置較低，而在縫面的處理上及時(shí)采取了沖毛或鑿毛工藝，但由于現(xiàn)場條件的限制還存在一定的問題，比如邊、頂拱砼開倉前沖倉后會(huì)有少量的積水和一些細(xì)小的渣子難以徹底清除，再加上砼入倉前的砂漿攤鋪往往也難以全部覆蓋老砼面、結(jié)合面振搗不密實(shí)等等因素的存在，使該部位成為一個(gè)較為薄弱的地方。況且邊、頂拱砼澆完以后其強(qiáng)度增長還需要一定的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，外水壓力迅速增加必然從該處滲出。針對這一問題，采用“先引導(dǎo)”、“后排水”的方法，取得了一定的效果。先引導(dǎo)的目的是在未進(jìn)行二次砼澆筑時(shí)，預(yù)先設(shè)置導(dǎo)水孔，創(chuàng)造導(dǎo)排外水減壓的條件。后排水是在二次澆筑砼后，使無規(guī)的滲漏水通過引導(dǎo)水管變?yōu)橛幸?guī)的卸壓排水導(dǎo)流。使二次澆筑有足夠的強(qiáng)度增長時(shí)間，確保砼的質(zhì)量，最后通過注漿封閉導(dǎo)水孔達(dá)到止?jié)B的目的，其具體作法：  
1、 底板澆筑時(shí)，對于邊、頂拱巖壁有滲水的洞段，在底板砼施工時(shí)，在施工縫面上預(yù)留一個(gè)縱向槽（如圖2所示），預(yù)留槽的位置設(shè)在外層鋼筋與巖壁之間，并且留出6cm的鋼筋保護(hù)層。如果邊墻沒有足夠的超挖空間，則鑿除部分巖石，以保證該槽的形成。在縱向槽的底部與模板之間埋設(shè)一根PVC管作為導(dǎo)排水管，詳見圖2。在進(jìn)行邊頂拱澆筑時(shí)，縱向槽內(nèi)填充碎石，表面用鍍鋅鐵皮封蓋。邊頂拱澆筑完畢，鋼模臺(tái)車拆出后，要及時(shí)通開該P(yáng)VC管，以保證排水的暢通。  


2、 對于裂隙滲水或集中滲水的地方，則采用打排水管孔，孔內(nèi)插管排水的方案。排水孔沿著裂隙的走向打，孔深1.0M，孔徑Ф=42mm，間距2~3m，管子采用DPVC”管，其插入孔內(nèi)的部分用釘子開一些小孔，孔口用棉紗或砂漿堵塞。管子可順巖壁接到圖2中所示的縱向槽內(nèi)，也可穿過堵頭模板將水排到倉外。  
3、 邊頂拱澆筑時(shí)，倉內(nèi)的積水安排專人負(fù)責(zé)舀出，必須保證倉內(nèi)積水及時(shí)排出。  
4、 在邊、頂拱砼澆筑結(jié)束、模板拆出后，立即掃開頂部預(yù)埋的回填注漿孔，幫助排水減壓。  
5、 對留在槽內(nèi)的骨料的處理，可在最后進(jìn)行隧洞回填灌漿時(shí)，將所處埋的PVC排水管清除后，沿埋留孔進(jìn)行灌漿處理。  

4施工縫的滲漏處理  

　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求：施工縫滲漏處理，層面縫及裂縫灌漿后粘接強(qiáng)度為帷幕線以上0.3~0.5mpa；帷幕線以下0.7~1.0MPa。表面縫口回填材料砼粘結(jié)強(qiáng)度≥1.0mpa，灌壓水試驗(yàn)檢查，透水率Q<0.1Lu。  
為確保處理效果，我們進(jìn)行了室內(nèi)粘結(jié)性能試驗(yàn)和現(xiàn)場施工性試驗(yàn)，并經(jīng)過檢測，現(xiàn)將采用嘉德牌EAA環(huán)氧防滲補(bǔ)強(qiáng)材料，試驗(yàn)的情況介紹如下:  
4.1處理的特點(diǎn)：  
該水工隧洞內(nèi)襯在0.8-1.2m之間。砼襯砌較一般地下工程厚，且周邊圍巖裂隙水豐富，在無防水措施的條件下進(jìn)行砼澆筑、其襯砌砼與圍巖之間的空隙有一定的連通性。在進(jìn)行化學(xué)注漿補(bǔ)強(qiáng)止水處理時(shí)，如控制不當(dāng)，漿液沿施工縫裂隙面流過，而不是充填飽滿縫隙，不但影響處理效果，同時(shí)造成材料的浪費(fèi)。  
4.2嘉德牌EAA環(huán)氧材料特性  
嘉德牌EAA環(huán)氧材料，由于加入復(fù)合的ENA改性劑和表面處理劑。材料具有粘度低、潤濕性強(qiáng)、綜合力學(xué)性能強(qiáng)度高、耐老化、無毒的特性。對水有良好的親和性，能克服被粘物界面的水膜對固體進(jìn)行粘結(jié)。  
表1 EAA漿材的物理性能表  
項(xiàng)目 表面張力  
達(dá)因/厘米 接觸角度 比重 粘度  
25℃/2小時(shí) 凝膠時(shí)間  
25℃小時(shí) 凝膠時(shí)間  
35℃小時(shí)   
指標(biāo) 30.2~34.2 15~29 0.873~1.063 1.3~37.4 30~85 13~29   

表2 EAA漿材的力學(xué)性能表  
項(xiàng)目 抗壓強(qiáng)度  
mpa 彈性模量  
mpa 抗剪強(qiáng)度  
mpa 劈裂抗拉強(qiáng)度  
mpa 抗拉強(qiáng)度  
mpa 抗沖擊強(qiáng)度  
mpa   
指標(biāo) 36.2~85.7 300~2154 10.0~32.7 5.7~23.9 9.9~17.3 4.1~4.2   

表3 EAA環(huán)氧防滲補(bǔ)強(qiáng)材料  
組份名稱 EAA主劑 EAA固化劑 EAA促進(jìn)劑   
配比 100 6 0．8   

4.3施工方法  
（1） 沿縫開“V”型槽，槽深×寬為4~5×4~5cm。  
（2） 沿縫鉆騎縫孔，孔距40cm，孔徑25~28mm，孔深約55cm，（設(shè)EAA漿液的擴(kuò)散半徑為20~25cm）。  
（3） 清縫、清孔，達(dá)到孔內(nèi)、槽縫無泥垢、碎碴。  
（4） 在孔內(nèi)布置注漿管及排氣管，注漿管長約45cm，管徑18mm；排氣管長約10cm，管徑8mm。  
（5） 采用速凝水泥嵌縫、埋管，要求嵌入均勻，孔內(nèi)壓貼密實(shí)、平整，不得有滲漏。  
（6） 注入丙酮漿液，記錄注漿壓力和注漿量。  
（7） 注入EAA環(huán)氧漿液，注漿第一次壓力0.8Mpa，第二次重復(fù)注漿1.0Mpa，采用逐級升壓施灌。  
（8） 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以達(dá)到結(jié)束壓力后，恒壓10~15分鐘，以不進(jìn)漿為結(jié)束。 


（9） 第一次注漿結(jié)束后5小時(shí)，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人進(jìn)行孔口檢查，如發(fā)現(xiàn)孔口漿液不飽滿，即進(jìn)行第二次注漿，至孔口飽滿為止。  
經(jīng)室內(nèi)粘結(jié)試驗(yàn)和現(xiàn)場抽芯取樣檢測，有關(guān)部門認(rèn)為：試驗(yàn)表明采用水泥和化學(xué)材料復(fù)合灌漿措施，在漿材、設(shè)備和工藝及參數(shù)擇用恰當(dāng)?shù)臈l件下、補(bǔ)強(qiáng)處理可以達(dá)到預(yù)期的效果。  
表4 室內(nèi)粘結(jié)后劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)  
項(xiàng)目 原砼試件劈裂抗拉強(qiáng)度Mpa EAA材料粘結(jié)后劈裂抗拉強(qiáng)度Mpa 備注   
灌EAA材料 2.7 3.5   
涂刷EAA材料 3.1 3.5   

粘結(jié)條件：在砼粘結(jié)界面注漿或涂刷EAA材料粘結(jié)固定后，置35~40℃烘箱內(nèi)3天后進(jìn)行測試，研究報(bào)告提供值5.7~23.9Mpa ，為1個(gè)月25~35℃的固化強(qiáng)度。  
室內(nèi)檢測抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果，為0.9Mpa時(shí)，縫面無滲水，平均滲水高度2.2cm。  
表5 現(xiàn)場抽芯檢查巖芯強(qiáng)度及抗?jié)B結(jié)果  
項(xiàng)目 設(shè)計(jì)要求值 現(xiàn)場抽芯試件   
灌后滲透值 帷幕以上劈裂抗拉強(qiáng)度MPa 帷幕以上劈裂抗拉強(qiáng)度MPa 表面縫口回填材料與老砼粘結(jié)強(qiáng)度MPa 劈裂抗拉強(qiáng)度MPa 抗壓強(qiáng)度MPa 抗?jié)B試驗(yàn)MPa 抗?jié)B試驗(yàn)MPa   
指標(biāo) q≤0.1Lu 0.3~0.5 0.7~1.0 ≥1.0 1.11~2.1  
平均1.52 46.2 滲透高度70mm 滲透高度35~70mm   
5結(jié)果與討論  

　　在富水區(qū)圍巖中建筑水工隧洞，應(yīng)充分意識到水對工程的影響。尤其是當(dāng)施工難度增加時(shí)，現(xiàn)實(shí)的施工條件無法達(dá)到設(shè)計(jì)的操作要求時(shí)，對該類水工隧洞的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：  
1、 施工縫的位置可盡量設(shè)在底板水平面上，以免設(shè)置吊腳模板，這樣可使模板的支撐體系盡量減少。以避免底板砼表面產(chǎn)生氣泡及相應(yīng)的砼空蝕和空化問題。即使該部位的剪力或彎矩較大亦可通過增加鋼筋或界面尺寸的辦法來解決，而不應(yīng)限制在該部位設(shè)縫。  
2、 如因結(jié)構(gòu)需要，施工縫需設(shè)在邊墻上，可考慮在分縫位置上設(shè)置沿洞軸線方向的止水措施（如可便固定的橡膠止水條）。  
3、 對隧洞的襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)考慮設(shè)固結(jié)灌漿，充分利用圍巖與襯砌體共同受力、減少配筋。  
4、 如出現(xiàn)滲漏，通過試驗(yàn)證明，可采用嘉德牌EAA環(huán)氧材料結(jié)合水泥注漿進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)，以達(dá)到后處理的目的，確保工程使用效果。  
5、 根據(jù)水工隧洞和富水圍巖的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)可從結(jié)構(gòu)上考慮如何控制砼的收縮產(chǎn)生的滲漏。不但確保工程質(zhì)量，同時(shí)可大大減少后處理的費(fèi)用。