弹性聚氨酯浆液在北拒马河暗渠结构缝渗水处理中的应用.doc

1、弹性聚氨酯浆液在北拒马河暗渠结构缝渗水处理中的应用摘要：北拒马河暗渠工程每隔 1015m 设一道结构伸缩缝，缝内设橡胶止水一道。由于施工中存在赶工现象以及施工控制管理不到位等原因，造成部分结构缝存在止水缺陷，当箱涵顶部回填层含水量丰富时（比如雨季） ，箱涵顶部结构缝内有不同程度的渗滴水现象。本文采用弹性聚氨酯浆液化学灌浆处理，使浆液固化后自成一道弹性防渗体系，弥补预埋止水的缺陷，已达到处理后的施工缝不再出现渗滴水情况，通过对弹性聚氨酯浆液的成功应用，给同类工程提供了参考和借鉴。 关键词：暗渠；结构伸缩缝；止水缺陷；渗漏、弹性聚氨酯浆液；化学灌浆 中图分类号：S152.7+2 文献标识码：A 1

2、、工程概况 北拒马河暗渠工程是南水北调中线总干渠进入北京的第一个设计单元工程，本段总干渠长 1781.05m。北拒马河暗渠工程由渠首枢纽、暗渠、退水系统三部分组成，为等工程，主要建筑物为级建筑物，设计地震烈度 7 度。设计流量为 50m3/s，加大流量为 60 m3/s。 北拒马河暗渠工程包括节制闸闸室段、渐变段和渠身段三部分。其中，暗渠渠身段长度 1686.05m，渠首底板高程 57.00m，纵向坡降i=0.0001645，标准断面为 2 孔 5.65.0m（宽高）方涵。采用 C30 钢筋砼结构，底板厚 0.80m，两边墙和顶板厚 0.70m，中隔墩厚 0.60m。砼标准段分段长度 15.0

3、0m，暗渠分别横穿北拒马河中支和北支河道，在BH1+134.793BH1+404m 范围横穿北拒马河北支河道，对横穿河道段在方涵顶部采用砌石对原河床护底。暗渠混凝土箱涵每隔 1015m 设一道结构伸缩缝，缝内设橡胶止水一道。 2、存在问题及原因分析 2008 年 4 月 20 日北京地区持续普降中雨，在对暗渠方涵内部进行验收检查时发现暗渠多处结构缝出现渗水、滴水现象，其中渗水部位 55 处，12 处滴水严重。暗渠混凝土箱涵每隔 1015m 设一道结构伸缩缝，缝内设橡胶止水一道。经分析，从 2007 年 4 月份开始，至 10 月份基本完成了暗渠混凝土施工，在过程中，存在赶工现象以及施工控制不足

4、等原因，造成部分结构缝存在止水缺陷，当箱涵顶部回填层含水量丰富时（比如雨季） ，箱涵顶部结构缝内有不同程度的渗滴水现象。 2、处理方案 根据暗渠方涵内部渗滴水情况，结合以往经验并征求业主、设计和监理意见后制定了处理方案。处理方案主要是通过钻孔向渗水的结构缝灌注弹性聚氨酯浆液，浆液固化后自成一道弹性防渗体系，弥补预埋止水的欠缺。 结构缝渗水化学灌浆处理方案示意图见图 1。 图 1：结构缝渗水化学灌浆处理方案示意图 3、聚氨酯灌浆材料 结构缝的缝宽会随着结构受力及温度等因素的变化而变化，这类缝俗称“活缝” 。 “活缝”的特点要求选用弹性材料进行防水和封闭处理。根据施工经验，水溶性弹性聚氨酯是活缝渗

5、漏处理的首选材料，具有良好的亲水性，遇水可分散、乳化进而凝固，其固结体是一种弹性体，伸长率达 300%。而且遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水双重功能，是水工建筑物结构缝渗水处理的首选材料，该材料主要特点如下： （1）具有良好的亲水性，水既是稀释剂，又是固化剂。浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结； （2）粘度低，可灌性好，可在潮湿或涌水情况下进行灌浆； （3）固结体无毒，可用于饮水工程，并具有较高的力学性能。 浆液的主要性能指标见表 1： 表 1 聚氨酯浆液主要性能指标 项 目 指 标 粘度（厘泊）25 75100 比重（g/cm3） 1.10 潮湿面粘结强度（MPa） 2.40 抗拉强度（MP

6、a） 7.80 抗渗性能 S15 遇水膨胀倍数 250% 4、灌浆施工工艺 灌浆施工采用不凿槽封缝的“无损灌浆”工艺。灌浆区域限定在过流面和止水之间，利用止水和缝口嵌填的聚硫密封膏限制浆液扩散范围。采用低压限量灌浆工艺（灌浆压力小于 0.3MPa） ，在压力注浆过程中，少量泄渗的浆液遇水快速固化，阻止缝内浆液进一步外渗，保证压力闭浆。总体工艺流程为：寻找渗水点 钻孔 洗孔灌浆观察渗点重新分布情况补孔并重复以上过程 封孔 结束 （1）钻孔：采用小孔径（16mm） ，钻深 40 cm 以上的钻孔设备，自缝一侧约 10 cm 开孔，孔斜和孔深的确定以在过流面与橡胶止水之间相交为原则（大约 20cm

7、深） ，并注意不损坏橡胶止水。 （2）洗孔：钻孔完成后，泵压清水冲出孔内粉屑。 （3）灌浆：逐孔灌注，当临孔出浆时，封闭原孔，自临孔灌注。终孔结束标准为：灌注区不再渗水(或 0.3 Mpa 压力下不吸浆)。 （4）依据渗点重新分布情况补孔灌浆：若一个循环灌浆结束后，渗点重新分布，需要补孔再灌，直至整个结构缝无渗水点。 （5）封孔：灌浆完成并等浆液固化后可拆除灌浆塞，拆除灌浆塞后孔口有 6.0cm 深未被浆液充填，需进行封孔，封孔材料采用干硬性预缩水泥砂浆，强度 M40 以上，采用的配比为：水灰比 0.320.3，灰砂比1：21：2.5，拌好后堆放 30min 后使用。 （6）灌后效果检查 灌浆

8、结束后要对施工部位进行效果检查，结构缝渗水灌后效果检查最有效直接的方法是雨季或人工制造降雨环境观察缝面，若整道结构缝再无渗点出现，为合格。 5、实施情况 根据监理部下发的北拒马河暗渠方涵结构缝渗水处理方案审查专题会议纪要意见，暗渠方涵砼结构缝渗水选择两处渗滴水较严重部位进行试验性施工，以验证聚氨酯处理暗渠方涵混凝土结构缝渗水的效果，总结施工参数及工艺流程后进行剩余渗水部位处理施工。 根据 2007 年 4 月 22 日观察记录的结果，结合 5 月 3 日北京地区的降雨情况， 5 月 4 日对其重新进行了现场查勘，决定选择具有代表性的，且渗滴水现象比较严重的暗渠左孔第 5、9 条结构缝作为试验区

9、域，对应桩号为 BH0+155.0m、BH0+213.684m（选择的部位对应暗渠顶部浆砌石护砌结构缝，且顶部有水源） 。 5 月 7 日上午，在得到监理批准后，开始对暗渠 BH0+155.0 和BH0+213.684 桩号左孔结构缝进行试验灌浆，同时在试验区域采用在结构缝对应的暗渠顶部 24 小时人工洒水，人为造成渗滴水情况，并在渗滴水的部位有针对性的钻孔，采取边洒水边灌浆处理方案。灌后采用人工制造降雨环境观察缝面检查效果，效果明显，整道结构缝再无渗点出现，并得到业主和监理的肯定。 根据试验情况，初步拟定的参数满足处理要求，对剩余渗滴水部位进行处理后的施工缝均未再出现渗滴水情况，效果较好。 6、结论 （1）沉降缝止水带偏位造成漏水比较普遍,由于缝中橡胶止水胶带不易固定牢靠,浇筑混凝土时经常跑位,有的跑位严重,特别是顶板和底板止水带常落到下层钢筋上。以及水平止水带下方混凝土不易密实,常形成沟洞、蜂窝、麻面等。因此,施工中应加焊钢筋骨架将止水带固定在准确位置上,待水平止水带下方混凝土浇捣密实后,再固定止水带，同时应加强过程控制，需重点关注止水安装、混凝土浇筑质量等，避免质量缺陷发生。 （2）水溶性弹性聚氨酯作为继丙烯酰胺和环氧树脂类浆材后出现的一种新型防渗堵漏固结材料，在北拒马河暗渠结构缝渗水处理中的应用为类似工程提供了依据，且施工设备简单,投资费用少。