混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法

摘要

本申请涉及一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法，涉及混凝土坝体上裂缝修复的技术领域，其包括如下施工步骤：S1，一期上游堵水灌浆；在坝体本体位于上游的部分进行钻孔形成多个孔道，将这些孔道称为交缝孔；在交缝孔位置安装灌浆管道，通过灌浆管道对交缝孔灌注水溶性聚氨酯化学灌浆材料；S2，二期下游补强灌浆；依据预估裂缝分布及走向，在坝体本体位于下游的部分和坝后马道所在区域的坝体本体上钻取灌浆孔，对灌浆孔进行清洗；在灌浆孔位置安装灌浆管道，通过灌浆管道注入稀释剂将灌浆孔内的水压出；对灌浆管道内部注入环保型水下环氧灌浆材料，灌浆完成后，等待环保型水下环氧灌浆材料硬化。本申请具有防堵效果好和高强度的双重效果。

说明书

技术领域

本申请涉及混凝土坝体上裂缝修复的技术领域，尤其是涉及一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法。

背景技术

水利水电工程的大体积混凝土施工中，由于混凝土材料本身、施工控温、地质情况等原因，会导致浇筑完成后的使用过程中混凝土产生裂缝。混凝土坝体作为水中的大体积混凝土建筑物，如果其内部产生裂缝，则会降低混凝土坝体的抗渗能力，不仅对混凝土坝体的使用功能有不利影响，更会降低混凝土坝体的结构强度。而水下一般具有较大的水压，是的混凝土坝体上产生贯穿的较大的裂缝。因此，在具有较大水压且裂缝中有较大渗流的情况下，如何对裂缝进行有效的封堵，成为了工程界的难题。

目前，裂缝的封堵方式包括以下两种。其一，是采用普通水泥灌浆法，但是由于水泥浆液凝固后抗拉强度低，导致其堵水效果差，且难以满足封堵要求。其二，是采用化学灌浆工艺，如选用聚氨酯类浆液、环氧类浆液等常用的建筑浆液；但是化学浆液会与裂缝中的水发生反应或者被水冲散，即使防堵效果好，也会出现防堵后强度低的情况。

针对上述中的相关技术，发明人认为需要提供一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法，能够实现防堵效果好和高强度的双重效果。

发明内容

为了实现防堵效果好和高强度的双重效果，本申请提供一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法。

为了实现本申请的上述目的，采用如下的技术方案：

一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法，包括如下施工步骤：

S1，一期上游堵水灌浆；

在坝体本体位于上游的部分进行钻孔形成多个孔道，所有的孔道都与坝体本体上的裂缝交汇，并将这些孔道称为交缝孔；在交缝孔位置安装灌浆管道，并对廊道内壁上的可视裂缝进行封堵；

通过灌浆管道对交缝孔灌注水溶性聚氨酯化学灌浆材料，灌浆完成后等待水溶性聚氨酯化学灌浆材料硬化；

S2，二期下游补强灌浆；

依据预估裂缝分布及走向，在坝体本体位于下游的部分和坝后马道所在区域的坝体本体上钻取灌浆孔，并对灌浆孔进行清洗；在灌浆孔位置安装灌浆管道，并对廊道内壁和坝后马道所在区域的坝体本体上的可视裂缝进行封堵；通过灌浆管道注入稀释剂将灌浆孔内的水压出；接着对灌浆管道内部注入环保型水下环氧灌浆材料，灌浆完成后，等待环保型水下环氧灌浆材料硬化。

通过采用上述技术方案，采用一期上游堵水注浆和二期下游补强注浆结合的方式进行，使得补强的强度更高。水溶性聚氨酯化学灌浆材料具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂。水溶性聚氨酯化学灌浆材料遇水后先分散乳化，进而凝胶固结形成具有弹性切可遇水膨胀的形态，具有弹性止水和以水止水的双重功能。在二期游补强注浆时，由于一期上游堵水注浆已经完成，能够抵挡上游的水压，此时采用环保型水下环氧灌浆材料进行裂缝的封堵。环保型水下环氧灌浆材料具有低粘度、可灌性好、强度高等优点，但是其在水环境下固化时的强度不理想导致堵水效果差。本申请利用一期上游堵水注浆使得灌浆孔能够具备相对干燥的环境，再进行环保型水下环氧灌浆材料的灌注，从而获得优于水溶性聚氨酯化学灌浆材料固化后强度的补强效果。

可选的，在S1的一期上游堵水灌浆中，对廊道内壁上的可视裂缝进行封堵后对灌浆管道内部进行压水，如果廊道内部出现渗水情况，对渗水位置进行补强；在S2的二期下游补强灌浆中，对廊道内壁和坝后马道所在区域的坝体本体上的可视裂缝进行封堵后，对灌浆管道内部压入有色水，如果廊道内壁、坝后马道所在区域的坝体本体出现渗水，对渗水位置进行补强。

通过采用上述技术方案，提高交缝孔和灌浆孔的密封堵，从而提高灌浆时的封堵效果。

可选的，所述补强方式如下：

对渗水位置进行开槽，并对槽底钻取斜孔，在斜孔内埋设用于排水的导管；利用防水砂浆对槽口进行封堵；对灌浆管道内部进行压水，如果没有出现渗水的情况，对导管内部注入防水浆液；待防水浆液硬化后，切割位于坝体本体外部的导管，并对导管的管口进行封堵。

通过采用上述技术方案，通过在渗漏的位置埋设导管使得水从导管排出，槽口封堵后对灌浆管道内部进行压水，如果槽口部分没有水渗出，说明补强效果能够达到防漏，此时对导管进行封堵从而完成补强。

可选的，在补强过程中，导管安装完成后，对槽底打入膨胀螺栓，膨胀螺栓一端位于槽内，再对槽口进行封堵。

通过采用上述技术方案，槽口封堵完成后，膨胀螺栓作为连接硬化后的防水浆液和坝体本体上混凝土的连接结构，能够提高两种材料之间的连接强度，从而提高补强效果。

可选的，在S2的二期下游补强灌浆中，先依据预估裂缝分布及走向，确定坝体本体位于下游的部分和坝后马道所在区域的坝体本体的钻孔位置，选取其中一部分的钻孔位置作为探缝区域；在探缝区域内，对对应的廊道内壁和对应的坝后马道所在区域的坝体本体进行钻孔，使得坝体本体内部形成多个探缝孔；对探缝孔进行电视，确定裂缝的真实走向，根据裂缝真实走向布置钻孔位置；对钻孔位置进行钻孔，将探缝孔和后期钻孔形成的孔道统称为灌浆孔。

通过采用上述技术方案，利用探缝孔确定裂缝的实际走向，从而提高灌浆孔开设的精准度，进而提高后期灌浆的封缝效果。

可选的，在S2的二期下游补强灌浆中，利用稀释剂将灌浆孔内的水压出后，对灌浆孔内吹送高压气体，对灌浆孔内壁和裂缝内壁进行风干。

通过采用上述技术方案，提高灌浆孔内壁和裂缝内部的干燥度，从而提高环保型水下环氧灌浆材料的固化强度，进而使得裂缝处理的效果更优。

可选的，在S1的一期上游堵水灌浆中，水溶性聚氨酯化学灌浆材料硬化后，对交缝孔的开口周围的坝体本体进行开凿扩孔，割除灌浆管道，利用防水砂浆将扩孔后的开口抹平；在S2的二期下游补强灌浆中，待环保型水下环氧灌浆材料硬化后，对灌浆孔的开口周围分的坝体本体进行开凿扩孔，割除灌浆管道，利用防水浆料将扩孔后的开口抹平，并对施工面灌浆残留物等进行清理。

通过采用上述技术方案，提高灌浆管道和坝体本体表面之间的连接强度，从而提高裂缝的处理效果。

可选的，在S2的二期下游补强灌浆之后，还包括S3，裂缝处理质量检查：根据裂缝位置布置裂缝跨缝化学灌浆的检查孔，对一期堵水部分、二期补强部分均布置检查孔，根据取芯和检查孔孔内的电视情况，判断灌浆效果。

通过采用上述技术方案，通过裂缝处理的检查确定裂缝封堵的效果，如果电视呈现出来的裂缝灌浆后的连接性良好，混凝土坝体就能够投入继续使用，如果连接情况不佳，则需要进行补强，从而保证其使用强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.设置一期上游堵水灌浆和二期下游补强灌浆，先利用水溶性聚氨酯化学灌浆材料对坝体本体位于上游的区域进行堵水，减小坝体本体下游部分的水压；再利用环保型水下环氧灌浆材料对坝体本体下游部分进行干燥状态下的补强；从而增强混凝土坝体的裂缝的封堵效果；

2.二期下游补强灌浆在灌浆之前先设置探缝区域并钻探缝孔，从而确定坝体本体内部裂缝的真实走向，提高后期灌浆封堵的精准性。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图中，1、坝体本体；11、廊道；12、坝后马道；2、交缝孔；3、灌浆孔。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种混凝土坝体上、下游贯穿裂缝的处理方法。其中，混凝土坝体包括浇筑于水面以下的基础和建设于基础上方的坝体本体1。坝体本体1内部开设有多道沿水平方向设置的廊道11，廊道11两端贯通坝体本体1的两端。坝体本体1对应下游的一侧设置有坝后马道12，坝后马道12上能够布置钻机。

处理方法包括如下施工步骤：

S1，一期上游堵水灌浆；

S1-1，孔道施工；

S1-1.1，在坝体本体1位于上游的部分，利用地质钻在各层的廊道11内对廊道11内壁进行钻孔形成多个孔道，孔道呈倾斜设置，且同一个廊道11内的孔道呈梅花形布置。所有孔道远离对应廊道11的一端与坝体本体1的上游迎水面的垂直距离不小于3.0m。孔道的长度按照设计要求进行钻取，假如孔道钻取过程中遇到孔道和本体本体上裂缝交汇的情况，该孔道自交汇点再钻进50cm即可。所有的孔道都与坝体本体1上的裂缝交汇，并将这些孔道称为交缝孔2。

S1-1.2，交缝孔2冲洗；

利用坝体本体1上的裂缝与交缝孔2连通的特性，由于裂缝里面的涌水压力和流量均较大，通过裂缝内部的涌水压力对交缝孔2进行洗孔。

S1-2，灌浆管道安装；

S1-2.1，利用电视探头对交缝孔2内部进行探视，获得坝体本体1内部裂缝的位置和范围；

S1-2.2，按照坝体本体1内部裂缝的位置和范围，在每一层廊道11的交缝孔2的开口位置安装灌浆管路和排水管，并对廊道11内壁上的可视裂缝采用TS-G防水堵漏宝或者其他防水浆料进行封堵。

S1-2.3，对灌浆管道内部进行压水，压水的压强，用于检查管路通畅及缝面封闭情况。如果廊道11内部上出现渗水情况，对渗水位置进行补强。

补强方式如下：对渗水位置进行开槽，并利用取芯机对槽底进行斜孔的钻取。在斜孔内埋设用于排水的导管，在槽底位置沿垂直槽底的方向打入膨胀螺栓。膨胀螺栓一端位于混凝土内部，另一端位于槽内；相邻膨胀螺栓间距200mm。利用防水砂浆对槽口进行封堵，膨胀螺栓的设置能够提高防水砂浆和原混凝土之间的连接强度。对灌浆管道内部进行压水，如果没有出现渗水的情况，对导管内部注入防水浆液，如聚氨酯类化学材料、环氧浆材等。待防水浆液硬化后，切割位于坝体本体1外部的导管，并对导管的管口进行封堵。

S1-3，灌浆；

S1-3.1，对交缝孔2的开口位置的排水管中进行涌水压力和流量的测定，对灌浆管道内部注入稀释剂，稀释剂可以选用烷烃类稀释剂，使得交缝孔2和裂缝内的水被压出。对灌浆管道内部注入水溶性聚氨酯化学灌浆材料。灌浆的最大灌浆压力为涌水压力加上0.2Mpa，开灌压力为该交缝孔2的最大灌浆压力，待排水管中的渗水流量明显减小并且灌浆管道的灌浆阻力变大时保持此时的灌浆压力。

检查S1-2.3中补强位置的导管、廊道11内壁以及排水管是否流出水溶性聚氨酯化学灌浆材料，并观察出浆的浓度。由于水溶性聚氨酯化学灌浆材料是有色液体，因此通过出浆的颜色与注入的颜色对比获得浓度。当导管、廊道11内壁以及排水管出现的水溶性聚氨酯化学灌浆材料颜色与注入的水溶性聚氨酯化学灌浆材料颜色一致时，在出浆后持续灌浆15min，即可结束灌浆。

S1-3.2，灌浆完成后，等待5-7天使得水溶性聚氨酯化学灌浆材料硬化，具体等待天数根据当时的水温、气候等进行调整。接着，对交缝孔2的开口周围的坝体本体1进行开凿扩孔，割除灌浆管道，利用防水砂浆（如TS-G防水堵漏宝）将扩孔后的开口抹平，并对施工面灌浆残留物等进行清理。

S2，二期下游补强灌浆；

S2-1，探缝确定钻孔位置；

S2-1.1，依据预估裂缝分布及走向，确定坝体本体1位于下游的部分和坝后马道12所在区域的坝体本体1的钻孔位置，选取其中一部分的钻孔位置作为探缝区域；

S2-1.2，在探缝区域内，对对应的廊道11内壁和对应的坝后马道12所在区域的坝体本体1进行钻孔，使得坝体本体1内部形成多个探缝孔。孔道呈倾斜设置，且同一个廊道11内或者同一个坝后马道12上的探缝孔呈梅花形布置。采用有压单孔脉动冲洗探缝孔，首先用0.3Mpa的压力对探缝孔连续冲洗10min的水，然后将压力骤降至0，形成反向脉冲流，当探缝孔内回水变清，再重复加压冲洗。如此循环至少5次，保证探缝孔内回水完全变清方可结束。

S2-1.3,利用电视探头对探缝孔进行电视，确定裂缝的真实走向。若裂缝的真实走向和预估裂缝分布及走向相差不大，则按照S2-1中的钻孔位置进行施工；若裂缝的真实走向和预估裂缝分布及走向相差较大，则重新布置钻孔位置。

S2-2,灌浆孔3施工；

S2-2.1，按照S2-1.1中探缝孔的施工方式对钻孔位置进行钻孔形成孔道，将S2-1.2中钻取的探缝孔也作为灌浆孔3后期进行灌浆，并对新开的孔道采用S2-1.2中的有压单孔脉动进行冲洗。将新开的孔道和S2-1.2中钻取的探缝孔统称为灌浆孔3。

S2-3，灌浆管道安装；

S2-3.1，在灌浆孔3的开口位置安装灌浆管路，并对廊道11内壁和坝后马道12所在区域的坝体本体1上的可视裂缝采用TS-G防水堵漏宝或者其他防水浆料进行封堵。

S2-3.2，对灌浆孔3以0.4-0.5Mpa的压力从灌浆管道压入有色水，有色水可以采用高锰酸钾水溶液或者其他有色试剂和水的混合溶液，能够获得有颜色的水即可。如果廊道11内壁、坝后马道12所在区域的坝体本体1出现渗水，则采用S1-2.2中的补强方式对渗水的位置进行操作。

S2-4，灌浆；

S2-4.1，对灌浆管道内部注入稀释剂，稀释剂可以选用烷烃类稀释剂，使得灌浆孔3和裂缝内的水被压出。再利用空压机对灌浆管道吹送高压气体，对灌浆孔3内壁和裂缝内壁进行风干，有利于环氧浆材与混凝土之间的粘接。

S2-4.2，对灌浆管道注入环保型水下环氧灌浆材料进行灌浆，环保型水下环氧灌浆材料由直接采购的改性环氧树脂和固化剂根据设计配比而成。灌浆的顺序采用自坝体本体1下方向坝体本体1上方进行灌浆，而同一个廊道11或者坝后马道12上的灌浆管道采用自一端向另一端的顺序进行灌浆。灌浆压力参考化学灌浆相关规范，按照低压慢灌的原则。在灌浆过程中，根据排环境温度和操作时间等因素，按照设计要求进行环保型水下环氧灌浆材料中改性环氧树脂和固化剂的配比调整。在灌浆过程中达到最高设计灌浆压力的情况下，如不吸浆或吸浆率≤0.01L/min，且持压20min，即可结束灌浆。

S2-4.3，灌浆完成7d后，对灌浆孔3的开口周围分的坝体本体1进行开凿扩孔，割除灌浆管道，利用防水浆料（如TS-G防水堵漏宝）将扩孔后的开口抹平，并对施工面灌浆残留物等进行清理。

S3，裂缝处理质量检查；

S3-1，裂缝化学灌浆结束且达到设计要求的龄期后，根据裂缝位置布置裂缝跨缝化学灌浆的检查孔，对一期堵水部分、二期补强部分均布置检查孔，根据取芯和检查孔孔内的电视情况，判断灌浆效果。

S3-2，检查孔钻孔、取芯后，先对检查孔内部压入水进行压水试验。压水试验采用单点法，即施加一段时间的单一水压力，水压力值和持续时间按照实际情况进行确定。压水实验时，对检查孔内的裂缝段进行检查，试验段按检查孔的孔内电视呈现的孔内裂缝位置及长度确定，并通过裂缝的透水量和给水时间计算透水率，比较透水率是否满足设计指标。

S3-3，裂缝化学灌浆结束且达到龄期后，在坝后马道12对应的坝体本体1区域以及坝体廊道11内的坝体本体1上进行钻孔取得混凝土芯样，检测混凝土芯样的劈拉强度，比较劈拉强度是否满足设计指标。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。