灌浆技术在中科院917大楼等建筑防水及修复中的应用
一、前言 对于具有防水要求的混凝土建筑物,如大坝、水工隧洞、楼房地下室、人防工程等,防水成败关系到建筑物的寿命和安危,以及用户的使用环境。但据调查,国内外大部分该建筑物都存在着不同程度的结构性损坏和导致的渗漏问题,包括集中渗漏和不同程度的表面渗水。由于结构渗水属于隐蔽性问题,一般渗漏调查手段有其局限性,从而限制了了解程度,所以从根本上解决渗漏的途径应是“表里结合,综合治理”。所谓表里结合是指结构内部缺陷和渗漏通道的修复同结构表层整体防水的实施相结合;综合治理是指多种方案比较、多种技术结合,以使技术上和经济上达到最优。灌浆是治理结构内部渗水和缺陷最有效、最根本的办法之一,绝大多数结构内部渗水隐患都能采用此技术处理,如:混凝土施工质量不良引起结构内部的松散、麻面、孔洞等产生的漏水处理,施工缝、伸缩缝的漏水处理,混凝土结构的局部裂隙漏水处理等。 本文根据对形成结构渗水通道原因的分析,提出了不同灌浆材料和工艺的适用范围,以及如何针对具体工程的特点,应采用的表面处理、灌浆防渗与结构补强等措施。实践证明:将过去我们所采用的高水头条件工作的水工防渗或补强灌浆技术应用于建筑工程地下室、人防工程的防水处理,同时考虑到这些工程的特点而作出相应的工艺技术改进,均已取得满意的处理效果。 二、工程问题的特征与对策 产生结构缺陷和渗漏水问题可归结为设计、施工、管理等原因及外界突发等因素,现分述如下: 1.设计原因 (1)结构自身设计不合理;如伸缩缝预留不合理,温度应力估计不足或基础的不均匀沉降造成结构的拉裂形成渗水通道。如大黑汀水库坝体横向裂缝、南海水库输水洞的环向裂缝主要由于温度变化造成;八一林隧洞(引滦输水工程)洞身裂缝主要是由地基不均匀沉降产生的;蓟县盘山电厂冷却塔环基及池壁施工后未及时蓄水而长期暴露在大气中有两年之久,温度应力和混凝土干缩造成沿环基的大量径向裂缝和池壁上的竖向裂缝。 (2)结构外部防水设计不合理或未进行外部防水设计:如砖混结构的人防工程大多数未进行防水设计而存在的普遍渗漏现象;或由于工程勘测时地下水位低而不作防水设计,仅作防潮处理而在启用过程中由于地表的严重滞水和地下水位的升高常常导致结构的渗水。秦皇岛热电厂水泵房淡水池池壁采用逆作法施工,前期施工中未作外防水致使蓄水后产生沿施工缝的大量漏水。 2.施工原因 施工质量的好坏对防水效果有着极其重要的影响。厚体混凝土并不设置专门防水,主要靠结构自身的防水。但由于混凝土施工中振捣不密实,会产生大面积渗漏水。如北京市塔院高知楼的箱型基础,1m厚的混凝土底板系冬季施工,因浇筑不密实而造成大范围的渗漏水。陆浑水库发电引水隧洞渗漏则是由于回填灌浆和固结灌浆孔的封孔不密实造成的。 3.管理原因 管理不善造成渗漏水是防水工程常有的事。在有防水要求的侧墙、底板上随意打孔、埋管而不精心进行防水处理,定会留下漏水点。如北京市双环旅社地下室在设备层设置穿墙管时产生了管道穿墙处的渗漏水。 4.外界突发因素 地震之类的非人为因素可造成结构破损,留下漏水隐患。如建于60年代初的中科院917大楼地下室底板及侧墙的漏水是在邢台地震后才产生的。 所以,对于渗水处理及缺陷修复,首先要对出现的问题进行认真地调查,弄清问题的症结,然后才能选择有效的处理材料与工艺,对症下药。如因管理不善和瞬间荷载产生的 渗漏裂缝与孔洞,一般只要将来水通道堵死即可,可采用非柔性材料处理,即补强灌浆或表面堵塞涂抹工艺。由于结构伸缩缝设计不合理产生的渗水,裂缝处理要选择柔性材料。由于施工质量不好使混凝土不密实形成的洇渗水,除需要灌浆处理外,还要结合表层抹面材料处理,材料的选择也可分为柔性与刚性,并需设置保护层。对于继续发展的渗水通道,则要先消除渗漏的原因,后再作防水处理。 三、灌浆处理材料 (一)表面处理材料 表面粘结材料须具有封缝止浆和防水等综合效果,应具备较好的力学性能、抗渗性能和良好的施工适用性。表面处理材料与灌浆材料在防水工程中具有同等重要地位。过去工作中,我们推荐下述两类多系列材料。 1.快速堵漏型 该材料为改性硅酸盐类,适用于洇渗面的表层涂沫或动水条件下埋设灌浆孔口管,分为柔性与刚性两类。操作简便、价格适中、无污染,其力学性能和抗渗性能分别为: 抗压强度:27MPa; 渗透性:<10一。7cm/s 2.聚合物砂浆型 (1)SK—EA为环氧类聚合砂浆,具有较高的粘结强度,能在有水及低温条件下固化,可用于混凝土裂缝、砖混裂缝的表面处理,恢复结构的整体性,达到防渗补强的效果。主要性能如表1所列。 (2)SK—BS为不饱和聚酯类聚合砂浆,兼有SK一:EA的性能,即高的粘结强度,优良的抗渗性能。其显著特点是基质无色,可根据实际情况调配成不同的颜色及纹路,且有光泽,特别适合于有装饰性要求的防渗补强处理。其基本性能为: 抗拉强度:>IOMPa;粘结抗拉强度:>5.0MPa;渗透性:<10一7cm/s ┏━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┓ ┃ ┃ 抗拉强度 ┃ 粘结抗拉强度 ┃ 渗透性 ┃ ┃ ┃ 配方编号 ┃ ┃ ┃ ┃ 备 注 ┃ ┃ ┃ (MPa) ┃ (MPa) ┃ (cm/s) ┃ ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ (1) ┃ 15 ┃ >6.O ┃ <10一7 ┃ 一7℃养护4d ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ (2) ┃ 10 ┃ >5.O ┃ <10一7 ┃ 同上 ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ (3) ┃ 2.0 ┃ 1.O ┃ <10一7 ┃ 有流动水缝 ┃ ┗━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┛ (二)灌浆材料 1.超细水泥 超细水泥浆综合了普通水泥货源广、价廉、无毒性、结石强度高和高分子材料可灌性好(比表面为8000—8500)等特点,曾试验应用于二滩、克孜尔等水电站基岩灌浆,取得了良好的效果。我们拥有干法和湿法两种生产超细水泥的工艺技术。在对水泥浆与化学浆联合灌注的机理研究的基础上,我们又结合混凝土建筑结构的缺陷修补及渗漏处理进行了超细水泥与化学浆联合灌注的试验。在北京市塔院高知楼底板渗漏处理中应用的成果表明:超细水泥浆对于民建工程的防水与修复有其独到之处。 2.改性硅酸盐材料 硅酸盐灌浆材料历史悠久,具有无毒、价廉、流动性好及可灌性强等优点,能灌注粒状浆液不能渗入的微细裂隙和孔隙。但硅酸盐的耐久性即能否用于永久建筑物的基础处理,至今尚有争议。然而硅酸盐材料用于非永久性工程的防渗处理十分奏效。 改性硅酸盐灌浆材料,根据不同工程条件,选用不同的固化剂,可使硅酸盐材料具有较好的抗渗性和力学性能。其抗压强度为0.1~O.5MPa,渗透系数10-6~10—8mm/s。该系列材料曾用于河南洪山水库、鲇鱼山水库的基础防渗处理和北京市安贞小区住宅楼地下室外墙防水帷幕的施工。 3.AC—MS材料 以丙烯酰胺为主剂的防渗堵漏化学注浆材料——丙凝(AM-_9),曾广泛应用于中细砂层和细裂隙岩石的注浆。由于毒性原因,日本已于1974年开始限制使用,美国也于1978年停止生产,我国虽然至今仍在一些工程中使用丙凝,但其毒性问题也正日益受到关注。 AC—MS材料的灌浆性能与丙凝相似,其主剂为丙烯酸盐类,但毒性非常低(仅为丙凝的O.9%一1.0%),曾在鲇鱼山水库、陆浑水库、葛洲坝电站等工程中试用,效果良好,也成功地应用于安贞小区住宅楼地下室的防水处理。浆液的基本性能如下所示: ┏━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┓ ┃ 粘度 ┃ 凝结时间 ┃ 抗压强度 ┃ 抗挤出能力 ┃ 渗透性 ┃ 渗透稳定性 ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫ ┃0.002一 ┃ 数秒至几 ┃ ┃ 在如.9~3mm圆 ┃ ┃ 连续120d,在i= ┃ ┃ ┃ ┃ O.1—0.5MPa ┃孔中i=300—400无 ┃10~10一8mm/s ┃79时,不发生渗透 ┃ ┃O.005Pa·s ┃小时 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃挤出现象 ┃ ┃破坏 ┃ ┗━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┛ 4.SK—E型材料 SK—E型灌浆材料属环氧类,主要用于修补混凝土裂缝和岩基加固处理。该材料粘度低、强度高、毒性和刺激性低,可在低温状态下固化。现场应用证明,SK一E型浆材对混凝土裂缝灌浆补强、防渗效果良好,曾先后成功地应用于湖南东江拱坝裂缝处理、浙江汀 下水库大坝、大黑汀水库溢流坝闸墩及重力坝、官厅水库溢洪道闸墩、韩城电厂厂房基础、珠窝水库坝体等裂缝处理。在北京市塔院高知楼地下室底板及侧墙的防渗和补强处理中,均取得了良好的效果。 SK-一E型浆材主要性能指标如下: 浆液粘度:0.006~O.0038Pa·s 纯浆体屈服抗压强度30.0~75.OMPa 强性模量1.4×103~3.5×103MPa, 抗拉强度8.65。9.69MPa 潮湿面粘结抗拉强度大于4.0MPa 劈裂抗拉强度1.53~1.93MPa 5.SK型聚氨酯材料 SK型聚氨酯浆材是一种粘度低,不污染环境,遇水即反应,并具有二次扩散能力的化学灌浆材料,主要用于堵动水。 6.SK—EU材料 SK—EU浆材是在SK—E型和SK型聚氨酯浆材的基础上研制的一种新型化学灌浆材料,较SK-一E材料有更好的弹性,较SK型聚氨酯材料有更好的力学性能。其显著特点是在大的动水条件下灌注,并在水下固化。固结体有良好的力学性能,特别适合于民建工程的薄壁混凝土裂缝及结构缺陷的修复。SK—EU力学性能为:抗压强度t>2.0MPa,粘结抗拉强度≥2.5MPa,延伸率≥150%。 四、处理工艺特点 建筑结构防水与缺陷修复的灌浆技术不完全类同于大坝基础的帷幕灌浆与固结灌浆,主要表现在以下几方面: (1)对于结构渗漏问题,需增加引、导水工序,先将面漏化为线漏,再将线漏变为点漏,而后进行处理。 (2)孔位布置:一般情况下不需形成一片帷幕或整体防渗膜。布孔主要是在渗漏点或结构缺陷部位。没有固定的孔距与排距,在平面上显得零乱,但形乱而实有序,这种“序”是遵照渗水规律安排的。 (3)处理工序:对裂缝处理,在一般情况下分两道工序进行,竖向缝为自下而上进行,平面缝则自两端开始隔孔进行。对于漏水点或不规律的结构缺陷修复,可不明显分工序。一般是先堵大漏水点、小孔洞,后堵小漏水点、小孔洞。一次处理完毕后观察一段时间,再补钻孔处理。要反复几次,直至彻底解决问题。 (4)灌浆压力控制,根据结构症状,选择压力范畴。如大体积混凝土、钢筋混凝土结构可选用较高压力(0.4—1.0MPa);砖混结构选用压力要小(0.1~0.3MPa)。应根据耗浆量大小取值,大耗量采用低限压力,小耗量用高限压力。 (5)灌浆机具为轻便型,如手摇泵、液压注浆泵、电动隔膜泵、气压泵结合储浆罐;罐浆材料配制按少量多次进行。 五、工程实录 1.单一防渗处理 陆浑水库发电引水隧洞在初建时曾进行过回填灌浆和固结灌浆,由于多种原因造成有200个原灌浆孔出现不同程度的漏水,影响隧洞安全,需进行补充灌浆和再封孔。由于水库已蓄水,施工是在高水位下进行的。不少钻孑L内都存在0.05—0.22MPa的水压力,加上水泥颗粒可灌性的限制,用普通水泥灌浆处理难度较大,经采用AC—MS防渗浆材与普通水泥浆材相结合的处理措施解决了上述问题。灌浆设计与工艺:机钻孔深入岩石内1.7m,先灌水泥浆后灌AC—MS浆,手摇泵施灌,灌浆标准单位吸水量为0.03L/min·m·m。多年的运行考验和几次高水位下关闸断水观察均表明,被处理的孔达到了滴水不漏状态,说明AC一MS浆材具有较好的防渗能力和耐久性。 北京市某人防工程,系砖混墙体与现浇混凝土拱顶组合结构,未作防水层设计。竣工后的几年里,由于地下水位较低,地表滞水不严重,渗漏问题并未暴露出。1991年的5—6月间连续几场大雨造成了侧墙及拱顶与侧墙交接缝的多处严重漏水。在宽1.5m通道的两侧的漏水孔射出的水流可达对面的墙壁。部分砖混结构从缝隙中返出大量黄泥,严重威胁着工程的安全。防渗施工是在雨天进行的。控制钻孔深度不穿过墙体。选用堵漏型防渗灌浆材料(SK_EU系列),并结合采用了水泥浆,灌后在砖混结构表面增设了一道柔性防水层。现已经过十几场大雨至暴雨,工程安然无恙。有关部门为证实处理效果,曾刨土挖开隐患处,经观察表明灌人的材料在陷患周围形成一道较为完整的防渗带。 2.防渗与补强相结合的处理 大黑汀水库主体结构为混凝土宽缝重力坝,最大坝高52.8m,1979年蓄水。近年来发现左岸重力坝25个坝段中有不同程度的裂缝,主要为出现在坝块中部的横向裂缝及施工缝形成的水平缝。沿缝面有渗水,下游面邻近裂缝的混凝土呈冻融破坏。由于缝两侧部位混凝土质量不好,使混凝土冻融破坏和水力冲蚀有所加剧,影响到坝体的稳定和寿命。在选择裂缝处理方案时,考虑到津唐地区用水,水库不能放空,从上游面进行潜水检查及处理难度较大,工程费用高,所以传统的缝面止浆、骑缝或夹缝钻孔灌浆措施难以施行。经技术论证和现场试验,我们采用了坝顶打深孔灌浆,下游面表层嵌缝导水和止浆,必要时在下游面布浅孔灌浆的综合治理方案。该方案的关键是合理地设计孔位、灌浆压力和调节浆材性能。鉴于坝体横缝开裂随水位及气温变化,水平缝(亦系温度应力产生)的渗水来源与横缝及混凝土缺陷有关,据记载施工中该部位部分混凝土未达到设计强度等级,所以要求灌浆材料具有足够的粘结强度和弹性。灌浆的目的在于恢复坝体的整体性和灌人有水细缝及不密实的混凝土,因而要求灌浆材料能在低温条件下固化。综合上述工程特点,我们选用SK—E系列浆材;灌浆钻孔在缝线两侧布置,并设置部分与缝面斜交孔,为使浆液充分渗入缺陷混凝土,又不致沿缝跑浆严重,设计灌浆压力为0.6—0.8MPa,采用单液法全孔灌浆,灌浆开始时利用浆液密度大于水的特点以浆顶水排除孔内积水,再在孔内加入一定程度的洁净砾石以减少孔内占浆,最后在孔口卡塞加压灌浆。下游面表层处理采用 了聚合砂浆SK—EA,并采取了引、导水工艺。灌后检查表明,处理坝段的防渗能力已经恢复(下游坝面干燥无水),结构得到了补强。本工程采取的综合治理思路及其系列浆材与工艺技术,为在低温条件和不放空水库的动水条件下,对混凝土裂缝渗漏与缺陷进行处理提供了有益的经验。 北京市塔院高知楼系24层塔楼,箱型基础,地下埋深6.0m,基础底板及侧墙的混凝土浇筑系在冬季进行。由于施工质量控制不严,混凝土密实度差,底板及侧墙虽经表层涂抹处理但未根除隐患,在交付使用前即有大量漏水,在持续排水情况下,地下室内积水水深在严重时可达40cm,使原设计用作办公间及旅馆的900m2地下室浸泡达两年之久。漏水不仅严重影响地下室的使用,且将危及楼身安全。针对工程特点,采取了表里结合的原则处理。其方案是:底板及侧墙钻孔灌浆堵住来水通道和补强结构缺陷,表层部分则设置防渗(潮)层。由于底板孔洞连通性强、耗浆量大,灌浆材料选用了超细水泥结合SK—E型浆材,侧墙裂缝及漏水点处理采用SK—E型浆材,表层处理采用改性硅酸盐防水涂料与堵漏型表面粘结材料相结合。底板钻孑L深浅结合,变化于25~70cm之间(底板厚1m),灌浆压力0.4—0.6MPa,对大耗量孔先灌超细水泥至进浆量较小且达到设计灌浆压力时。改灌SK-一E型浆材。侧墙钻孔25~30em,灌浆压力0.2~0.4MPa灌浆孔布置结合漏点进行,整个地下室底板共钻孔550个,灌超细水泥浆7159.5L,SK—E型浆材1812.4L。在灌注过程中,渗水串通现象严重,最远串通距离达20m,可见底板混凝土的不密实程度。表面防水层的布设主要在已经过灌浆处理的原不密实的混凝土部位,以起双重保险作用。灌后整个地下室达到滴水不漏,现已经过四个雨季(1990~1993年)的考验。 某部科研试验楼,高18层,片筏基础,钢筋混凝土底板厚40cm,,由于基础系冬季浇筑,施工质量控制不严,混凝土振捣不密实,三元乙丙橡胶外防水铺设质量又不合格,给工程留下了漏水隐患,为此增设一层内防水,底板满设,在侧墙设置高度1.5m,局部底板明漏点预先采用灌浆堵漏,灌浆材料为丙凝。但值得一提的是施工单位为了早日交工,减少投资,在第二次防水设计过程中并没有充分认识到结构缺陷的严重性,使第二次防水的实施中未从根本上解决工程隐患,仅仅是表层处理,即使是丙凝灌浆也仅是为了给表层处理创造条件。所以在连续几场暴雨后,地表滞水严重,加上该地段地下水位较高,渗水压力将一个十来平米房间的底板防水层及保护层顶裂,造成工程事故,经粗略测量最严重 漏水点流量达101L/min,喷出水头达1.Om。针对本工程具体情况,吸取前面几次防水的经验,我们提出用堵漏补强材料进行全面积灌浆处理。灌浆材料为SK—EU系列,以提高底板混凝土密实度,确保工程安全。试验性施工表明,在14m2的单元内耗注浆材量高达148L,由此可见对底板进行加固性防渗处理的重要性。 秦皇岛热电厂水泵房淡水池池壁采用逆作法施工,在蓄水池外侧长期作用有8m的海水头,前期施工中未作外防水致使蓄水后产生沿施工缝的大量漏水,加上施工过程中混凝土振捣不密实造成漏水,蓄水池无法利用。某防水施工单位采用在池壁内侧满布一层环氧玻璃丝布作为防水层,但当有8m的海水头作用时池壁内侧的防水层基本失效。很显然这种防水设计是不合理的,因为防水层是布设在临空面上,无根基,不可能堵住大的明漏水,在海水头作用下势必会造成防水层的顶开。设计及施工单位委托我们进行施工咨询,我们提出从结构自身出发采用灌浆工艺处理明漏水,再作表面防水层进行防渗处理的方案,灌浆材料以水泥浆为主,并结合硅酸盐材料进行。实践证明这种处理方案及工艺措施是可行的。 六、防水处理典型工程实例 (一)工程概况 中科院917大楼始建于1960年,主体为七层钢筋混凝土框架砖混结构。地下室分属地理所、遗传所、中考会三个单位使用,建筑面积约2200m2,为现浇钢筋混凝土底板、外墙、梁、板、柱结构,条形基础,底板厚度20~30cm经受邢台、唐山两次地震影响,地下室底板及侧墙损坏严重。据介绍地下室漏水始于邢台地震之后,严重时水深可达40cm。由于年久失修,底板混凝土长期受到污水浸泡,对混凝土耐久性、密实性有较大影响,地面面层冻融起鼓碎裂。为充分利用地下室的有效空间,排除隐患,进行该楼地下室的改造,改造工程中首要项目是防水,在处理好渗漏的基础上才能进行后续项目。 经施工钻探进一步表明,混凝土底板之下的垫层掏空严重,淤泥强度很低,时刻威胁着大楼的使用安全。经两个月的施工共处理侧墙裂缝24条,积水坑及探坑9个,底板洇湿53处,化学灌浆钻孔1102个,机灌水泥浆钻孔74个,共灌入水泥134t,化学浆液1784L。 (二)工程特点与处理方案 917大楼建造时间较早,地下室受水浸泡时间长,混凝土质量损害较严重。对于这类工程防水处理除单一防渗要求外,较大程度上需要补强功能。表面涂抹不能修复结构缺陷,地基内部的井点降水同样没有补强结构功能,低强度材料的灌浆亦不能起到补强作用。所以要求灌浆材料有好的灌人性、防渗性、并有足够的胶结强度。侧墙渗漏水严重,如中考会所属地下室三个漏水孔(孔径8mm)实测漏水量均超过3Lmin;底板积水坑渗漏量更大,如遗传所所属地下室的原积水坑渗漏水需一台潜水泵连续向外排出。因而灌浆材料还需具备好的堵漏性能。 地下室外墙和内墙墙体砖混结构占有较大比例,墙体的混凝土部分厚度较小,为避免材料大量渗入砖缝中造成浪费,要求灌浆材料的可控性较强,灌浆工艺控制便利。 地下水位较高,底板下空洞大,需要改善地基的承载力,填补大面积空洞。因而要求灌价廉的水泥浆材,鉴于水文条件和土的渗透性能限制,浆液中的水排除困难,所以需采用稳定性好的水泥浆,施工中同时采用必要的排水措施。 底板混凝土厚度20~30cm,又长时间受水浸泡,所以无论是在底板下的外设防渗层的水泥灌浆,还是底板自身的防渗、补强化学灌浆均应严格控制灌浆压力,以防损坏底板。 鉴于上述工程状况,对原始资料掌握有限,防水施工季节不宜,潜在着一些未暴露的问题,施工工期紧等多方面原因,所以对灌浆工程只能采取边施工边调整工艺的技术方案,以达到高的工程质量。 根据917工程的特点,我们选用了灌浆技术进行处理,在内外墙和底板共计约5000m2的防渗面积上采用大面积与局部灌浆相结合的经济灌浆方案。总的构思为:在底板外层通过水泥灌浆设一水平防水层,起到加固淤泥质地基和隔断地下水渗透途径之功用;在底板上的裂缝和渗、洇点采用化学灌浆处理;对内外墙的裂缝则采用水泥或化学浆液的局部防渗、补强灌浆。灌浆施工拟采取分片处理,先侧墙后底板,先灌水泥后补化学灌浆的整体部署进行。 (三)灌浆处理 1.灌浆孔位布置 由于结构渗水属于隐蔽性问题,一般渗漏调查手段有局限性,加上地质资料、水文资料掌握程度有限,限制了对建筑结构渗漏的了解程度。所以作为治理结构内部渗水和防水工程缺陷最有效、最根本的办法之一的灌浆措施,其孔位布置应分组进行,第一组应是漏水最严重、防水工程缺陷(裂缝、孔洞)程度最厉害的地方布孔;然后根据灌浆处理效果和一些灌浆现象及资料分析进行加密灌浆布孔,以后各组孔的布设方法同样如此。 水泥灌浆孔(74个),一组化学灌浆孔(522个)。二组化学灌浆孔为一组孔的加密孔,孔数共472个。三组孔以后的各组孔为补灌孔,指在有明漏点上补钻孔,共计150个。所有水泥灌浆孔灌入水泥134t,一组化学灌浆孔统计灌浆量为1514.4L。 2.表面处理材料 表面处理材料需具备封缝止浆和防水等综合效果。一般要求其具备较好的力学性能、抗渗透性能、早强和良好的施工适用性,根据具体渗漏情况和部位,我们选用了四种先机材料。 (1)快速堵漏型材料 该材料为改性硅酸盐类,适用于动水条件下埋设灌浆孔口管,用于导流(引水)水工序中,其主要性能如下表示。 l号堵漏材料性能 凝结时间(IIlin) I 抗压强度(Ⅷ,a) l 抗折强度(MPa) l 抗渗等级 初 终 I (28d) I (28d) I (3d) 60 83 l 26.1 l 4.60 l P10 对于动水流量较大的部位,如中考会所属地下室内墙墙体和墙脚部位灌浆,则采用2号速效堵漏材料,主要性能如下表所示。 2号堵漏材料性能 凝结硬化时间 1 抗压强度(MPa) l 粘结强度(MPa) l 抗渗等级 (min) l (1d) (28d) I (1d) I (1d) 2~5 l >lO >30 J >0.5 I >P10 (2)适用于表面洇渗部位的处理材料 抹面材料主要与堵漏性材料配合使用,使表面涂抹层形成刚柔兼备的防水复合体,有长期良好的防水效果。抹面材料与1号、2号速效堵漏材料配合使用。其性能如下表所示。 表面洇渗处理材料性能 凝结时间 l 抗压强度(MPa) I 抗折强度(MPa) l 粘结力(MPa) (h) l (7d) I (7d) I (7d) 1.5—2.5 I 17.6~22.O I 4.0~4.5 l O.25—1.6 3.灌浆浆材 (1)水泥浆材 鉴于底板下空洞大,渗漏严重,材料耗量大(实际发生的最大单孔耗量达6t以上),所以底板下应优先采用水泥浆或廉价的水泥粘土浆的预灌浆方案。普通水泥灌浆具有强度高,造价适中,工艺实施简便,但析水稳定性差,在排水条件受限制的情况下不利于充填孔洞。水泥粘土浆则价格低廉,强度适中(0.4~2.3MPa),浆体中胶体饱满利于软土地基的孔隙充填。但考虑到当时材料货源不足,工期紧,不允许有充裕的时间作施工准备,在当时特定条件下只好选用了低标号普通水泥小水灰比纯浆体的灌浆方案。为改善浆体的流动性,对水灰比0.6以下的浆体掺用了UNF__5型分散剂,掺量为水泥重量的0.2%~O.5%。 (2)化学灌浆材料 针对结构设计要求,堵漏、加固方案应具备强度储备,所以在施工中对结构裂缝灌浆采用了SK型材料和SK—EU型材料。 4.灌浆工艺特点 针对侧墙裂缝和底板渗漏点的不同特点,采取了不同的灌浆工艺,现分述如下: (1)干缝处理 这类裂缝发生于砖混结构的内、外侧墙上,往往与砖缝相通。处理过程中选用sK型材料,限制灌浆压力(0.05一O.10MPa),小灌浆速率,漏量过大时采用水泥浆液与SI卜EU浆液结合,进行复合灌浆。 (2)漏水缝处理 漏水缝一般出露在底板上方2.2m范围内,采用SK-EU浆材,施工中引水工序是关键,进行灌排(灌浆与排水)结合,灌浆工序为自下而上,先大漏后小渗;先灌注连通孔,后处理孤立孔。侧墙裂缝上的布孔有骑缝孔和斜交孔两种形式。骑缝孔孔深20~25cm,斜交孔孔深30~45cm,角度25。一35。。灌浆压力一般变化于O.2~0.4MPa。 (3)渗漏点处理 对于底板上的渗漏点,往往是与地下渗水相通,灌浆孔间连通可能性小,所以排除孔内积水是关键。“以浆顶水”工艺在特定的条件下(地层渗透性低、孔口止浆困难)难以实施,而采用小号(管径小于孔口灌浆管内径)射浆管人孔底、通过压浆快速排除孔内积水的施工工艺,然后压力灌浆,孔深为20—25cm。 底板上洇渗点布直孔进行化学灌浆。 (4)底板洇渗缝处理 由于地震作用,底板内的钢筋与混凝土握裹力减弱,结合不牢靠,地下水从这一薄弱结合处渗出,在底板上表现为一条洇渗缝。在不破坏结构强度的前提下,灌浆钻孔深度只能达到钢筋顶部。为根除洇渗隐患,采用加密灌浆孔灌浆,结合表面嵌缝材料涂抹进行处理。 在处理洇渗缝的灌浆孔上一般采取骑缝孔与斜交孔交替布置,为增加浆液渗入范围, 骑缝孔布置中有意设置沿缝面的斜孔。在灌浆前的吹孔工作需细致进行,孔内积水要充分排除。灌浆压力可适当加大,注浆时间要长些。在灌浆后还需采取表面凿缝涂抹处理,先用l号、2号堵漏材料作缝内底层封堵,然后在其表面用洇渗处理材料进行涂抹。 (5)水泥灌浆施工 孔口灌浆管选用φ20mm,输浆管为φ25mm,采用稳定性好的水泥浆液,低压(<0.2MPa)、限率(<30L/min)、灌排结合(一孔灌浆群孔排水),水灰比为0.8:1~0.6:1~0.5:l,前两级配比定量为200L。由于浆液较浓、输浆管路较长,原采用孔口循环式灌浆效果不好,回浆管易于堵塞,后改用填压式灌浆,在孔口设置三通阀门以及时卸压。 水泥灌浆孔一般都穿过混凝土底板,即孔深为20cm或30cm。灌后采取两种措施进行处理:对死孔(无洇水孔)采用水泥球封孔;对有洇渗水的孔补灌化学浆。 应当指出的是,在水泥灌浆过程中,灌排结合措施很重要。由于灌量较大,渗水在短时间内由地层排出较困难,在无排水出路的情况下过多的渗水将被挤进墙体上,给施工中的监测带来困难。所以在灌浆过程中,有意识地让渗水从后续灌浆孔中排出。渗水通过钻孔从底板上排出还有利于浆液在地层中流动的引导,提高灌浆工效。 (6)特殊部位处理 原有积水坑和施工前的探坑给防水施工带来极大不便,表现在:漏水量大,封堵止浆困难,长时间抽水或渗漏造成局部掏空严重。为此,先在坑内预埋梅花管导水,以速凝砾石混凝土填实积水坑,待凝48h以上;在灌浆处理积水坑前,在坑周以从外环到内环的工 序灌注浓水泥浆以驱水于坑中排出,并形成环状帷幕带,然后集中处理坑内渗水。采取的措施是先间歇灌注浓水泥浆,待漏量大幅度减小后,再在坑洞所在位置布孔,用SK—EU材料灌浆处理。从处理过程中可看出,预注水泥浆在地层中的流线大体上以坑洞为“汇”,后序坑内渗水处理浆液则以坑洞为“源”流动。实践证明这种存在“汇、源”的复灌措施是处理类似有较大面积集中渗水通道的地层较为行之有效的办法。 七、结语 过去的工程实践表明,建筑结构的渗漏问题起因于多种因素,在治理过程中应针对问题的症结从结构上来加以解决,达到防水与修复的综合功能。按表里结合、综合治理的原则,将灌浆手段与表层处理技术相结合,可从根本上解决结构渗漏和修补结构的缺陷。灌浆材料的选取应与工程具体情况紧密结合,达到技术上和经济上最优。防水处理技巧性较强,方案设计是最主要的,施工队伍素质同样也很重要。
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