环氧树脂灌浆与锚杆加固在隧道裂缝维修中的应用

环氧树脂灌浆与锚杆加固在隧道裂缝维修中的应用

彭高

中国水利水电第十工程局有限公司四川都江堰611830

摘要：两河口水电站[11#公路]瓦支隧道二次衬砌混凝土裂缝首次采用“环氧树脂+锚杆加固”相结合的方式进行修补，文中对裂缝修补所需的材料、设备及施工方法进行了详细叙述，为相关类似工程提供了实践参考经验。

关键词：环氧树脂锚杆加固裂缝施工

一、工程概况

两河口水电站交通工程【11#公路】瓦支隧道全长1090m，设计行车速度20km/h，路基宽度10.5m，路面宽度9.5m，路面结构型式为水泥混凝土路面，最大纵坡8％，隧道建筑限界为11.0×5.0m。

隧道二次衬砌混凝土于2010年11月底结束，2010年12月中旬混凝土开始出现裂缝，从现场观察，裂缝宽窄程度不一(缝宽0~1.5mm)，长短不一（缝长1.5~12.0m），以纵向裂缝居多，无环向裂缝，主要分部在两侧边墙及拱肩附近。经过6个月的连续观察，综合对裂缝基础观察资料的判断，裂缝未发现变形、发展等情况，公司组织专家到现场进行勘察分析后确定裂缝主要为温度裂缝及应力约束裂缝，并提出采用“环氧树脂灌浆+锚杆加强”的方法对裂缝进行处理。即所有的裂缝均采用环氧树脂灌浆，对于拱肩以上部位，长度超过6.0m的裂缝，距裂缝两侧50~80cm布设Φ22加强锚杆，孔深4.0m，间距1.5m，锚杆端头外露5cm。

二、环氧树脂灌浆施工

1.施工准备

（1）施工用风采用1台10m3电动移动式空压机，主要为锚杆造孔及裂缝清理。

（2）施工用水主要由洞外30m3水池经增压水泵向施工作业面供水。

（3）施工用电由已形成现有主供电网提供，由专业电工根据实际情况选取适合位置作为电源接入点。

（4）施工道路主要由已形成的洞内道路，及洞出口至上游拌和站的施工便道提供。

（5）专业测量人员对锚杆孔位进行定位标记。

（6）搭设施工平台：将原开挖时使用过的全断面施工作业台车进行改装，在台车上用脚手架搭设移动式操作平台，可根据裂缝的的具体位置进行前后左右及高度方向的调整。在台车四周设围栏并围上安全网。

（7）砂、石、水泥、环氧等材料供应到位。

（8）专业施工人员进驻现场，并作好相应施工准备工作。

2.施工设备及材料

（1）施工设备

环氧树脂灌浆采用的设备为：SL-500电动高压堵漏灌注机。

其特点有——

A施工快速：可在0~10秒内提升由0~15000spi工作压力，灌浆时间较比其它设备快。

B重量轻：机身本体重量仅7kg，携带省力，移动方便。

C持续增压：能将灌注料灌入到0.01mm以上的细微裂缝中。

锚杆钻孔采用的设备为：YT-28凿岩机。

（2）材料

灌浆材料为：SL-668疏水性单液型PU发泡止水剂和SL-1400环氧树脂灌缝胶。

考虑到裂缝段有渗水现象的裂缝较多，SL-668疏水性单液型PU发泡止水剂是目前化学灌浆采用比较普遍、技术比较成熟、效果比较理想的堵漏止水材料。其产品特性为：高膨胀率、高硬度、低韧性，与基材黏着力强且抗化学性佳（可抗饮用水、海水、废水、稀释之酸碱性化学品），不会有干缩现象，无毒。其物理性质见表2-1：

表2-1：SL-668疏水性单液型PU发泡止水剂物理性质

序号项目特性备注1外观棕褐色透明液体2密度，g/cm³1.0~1.23粘度，mpa.s200~8004发泡率，%≥1000~30005凝固时间，s10~500

SL-1400环氧树脂裂缝灌缝胶为双液型、低黏度、常温硬化型的环氧树脂注入式修补及结构加固的材料，广泛运用混凝土构造建筑物上，例如：隧道、桥梁的桥墩、桥面、梁柱、楼板、预制板、多孔性地板、结构壁体等裂缝加固。此环氧树脂不含溶剂、固体成分高，硬化后不收缩，接触性强，对裂缝起到修补或加固的作用。其物理性质见表2-2：

表2-2：SL-1400环氧树脂裂缝灌缝胶物理性质

序号项目特性备注1外观无色或棕褐色透明液体2固体含量≥99%3抗弯强度≥30mpa4抗拉强度≥20mpa5抗压强度≥50mpa

3.施工方法

环氧树脂灌浆施工工艺流程：缝面清理→裂缝检查及标注→钻孔→封缝→灌浆→玻璃纤维布补强→质量检查。

（1）缝面清理

对需处理的裂缝，将裂缝表面两侧5cm～10cm范围内的灰尘、浮浆用手铲、铁锤、钢刷、毛刷依次处理干净，视情况，用吹风机把裂缝中的杂质吹去，如遇裂缝部位不够干燥，采用喷灯烘干，将构件表面整平，凿除突出部分，然后清除裂缝周围的污渍，清洗时注意不要将裂缝堵塞。

（2）裂缝的检查及标注

裂缝灌浆前，必须查清裂缝发生的部位及裂缝宽度、长度、深度和贯穿情况，并了解裂缝含水及渗漏情况，并做好记录和标志，以便做好各项准备工作。

用钢卷尺沿裂缝走向测量并标注灌浆点位，根据裂缝走向、缝宽等具体情况，确定灌浆点位间距为15～30cm。

（3）钻孔

人工手持电钻机，在裂缝两侧5~10cm处，倾斜45度，朝裂缝方向钻进，孔径12mm，孔深为砼结构的2/3为宜（即30cm左右），孔距15~30cm。孔身与裂缝相交。水平裂缝钻孔孔位布置在裂缝下方；竖向裂缝循序由低处往高处钻。整条裂缝钻孔全部结束后，再一次性埋设好灌注针头，每个孔埋设一枚灌注针头。

在缝体上每隔20~40cm钻设一个排气孔，孔径12mm，孔深15~20cm。

（4）封缝

在缝体上涂刷一层环氧树脂灌缝胶，将除排气孔外的缝体全部封闭，局部缝隙较宽处可根据情况补刷一层。

（5）灌浆

将单液型PU止水剂或裂缝灌缝胶倒入高压灌注机的料杯内，盖紧杯盖。将高压灌注机的灌注头对准灌注针头用力插紧。人工用手将针头扶稳，先开灌注开关，再开启电源开关，将浆料持续增压注入结构体内，灌浆压力保持在0.15~0.3Mpa之间，直至浆料从裂缝表面排气孔溢出为止，然后关闭电源开关，再关闭灌注开关，开关阀上下左右摆动松脱拔出。将灌注头换至下一针头重复以上过程，以此类推。竖向裂缝的灌注顺序为由下往上进行灌注。

（6）玻璃纤维布补强

灌浆结束48h后，即可进行玻璃纤维布的粘贴施工。将裂缝两侧10cm的范围清理干净，均匀刷一层环氧树脂灌缝胶，然后贴一层玻璃纤维布，玻璃纤维布剪切宽度为10cm，贴前用环氧树脂灌缝胶充分浸润，人工用塑料胶轮对玻璃纤维布均匀辗压平整，玻璃纤维布的搭接长度为20cm，并超出裂缝两端约10cm，玻璃纤维布粘贴好后，在其面上再刷一层环氧树脂灌缝胶补强。

（7）质量检查

灌后质量检查在灌浆结束7d后进行。

随机抽选若干裂缝，现场布骑缝孔，冲击钻造孔(孔径18～20mm、孔深20～30cm)，用高亮手电筒观察裂缝灌浆饱满程度，必要时可用专用设备进行取蕊检查。

三、锚杆施工

环氧树脂灌浆结束3天后即可进行锚杆施工。

1.布孔

沿裂缝走向，在距裂缝左右两侧50~80cm的位置，布设锚孔位，锚杆孔距1.5m，两侧对称布置。用红油漆作好标记。

2.钻孔

拱肩以上长度大于6.0m的裂缝需进行锚杆孔钻设施工。专业施工人员系安全绳站在操作平台上，手持YT-28风动凿岩机，在标记好的孔位处，垂直于结构面进行钻孔，孔径42mm，孔深4.0m。

3.清孔及检查

用高压风吹净孔中的石屑及细小石块，利于浆液与岩壁的充分接触，并检查孔深是否满足要求。

4.锚杆加工

锚杆采用Ⅱ级Φ22螺纹钢，按4.05m的长度下料，将外露端头5cm范围内攻丝，其丝口深度和成型后直径与锚杆端头垫板匹配。垫板尺寸为15cm×15cm×6mm钢板。

5.锚杆安装

在锚杆杆体上系上Ф6塑料通气管，通气管长度与锚杆长度相等，人工先将锚杆植入孔内，孔口用木楔塞住，以防滑落。在孔口埋设一带阀门的铁制注浆管，插入孔口5cm，为方便插入，可将一端适当敲扁，然后迅速用预先拌和好的速凝砂浆将孔口密封牢实。待速凝砂浆形成强度后，随即进行灌浆工作。注浆采用BW250灰浆泵，注浆压力0.1～0.3Mpa。浆液材料为1：1.5水泥砂浆，砂浆采用现场砂浆拌合机拌合，拌合时间不少于3分钟。注浆时匀速注入，直至排气管浆液均匀流出时，则注浆饱满。

6.上垫板及螺母

砂浆锚杆强度达到80%时，先将外露的通气管割除，锚杆与砼结构交结面用电动手砂轮打磨平整，将垫板套入锚杆紧贴砼结构面，外侧用M20螺母紧固，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定，螺母外侧用焊点焊牢实。用白水泥按适当比例配出与原结构面颜色相近的水泥浆对垫板及螺母进行粉刷施工，粉刷前垫板及螺母应刷防锈漆。

四、结束语

裂缝处理“环氧树脂灌浆+锚杆加强”的方法率先在瓦支隧道进行了实践应用，通过专业部门的多次检测及多年来的观察表明这种加固形式为安全、稳固、具有良好的推广价值。这种新型的组合修补模式，为后续类似工程提供了必要的施工参数及参考依据。

作者简介：彭高，男(1977~)，四川乐山人，1997年至今在中国水利水电第十工程局有限公司工作，工程师，长期从事水利水电工程建设施工及管理工作。