市政工程地下综合管廊结构裂缝的原因与防范措施

高栋

【摘要】地下钢筋混凝土结构裂缝是影响混凝土结构耐久性能的主要因素之一，近十多年来，随着钢筋混凝土结构的长大化和复杂化，以及商品混凝土的大量推广和混凝土强度等级的提高，結构裂缝出现机率大大增加，有些已危及结构的安全性和耐久性，有的地下工程裂缝已影响其使用功能，采用化学灌浆等方法进行混凝土裂缝修补，是较为快捷有效的手段。河西南部地区江东南路地下综合管廊工程，采用化学灌浆和环氧树脂对其贯穿裂缝进行防渗修补，经多年随访观察，防渗效果良好。

【关键词】化学灌浆环氧树脂

1.工程概况

南京市河西南部地区某建设工程综合管廊分热力仓和水电仓两部分组成，为钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构出现裂缝是不可避免的，在保证结构安全和耐久性的前提下，裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来，随着钢筋混凝土结构的长大化和复杂化，以及商品混凝土的大量推广和混凝土强度等级的提高，结构裂缝出现机率大大增加，有些已危及结构的安全性和耐久性，有的地下工程裂渗已影响其使用功能。建设部对此十分重视，召开多次学术研讨会，工程界各方专家提出许多技术措施，认为控制裂缝是个系统工程。针对地下工程裂渗问题比较普遍的现象，我国研制许多新型防水材料，建设部提出今后主要开发应用环保型的中、高档防水材料，刚柔结合，全面提高我国防水工程的质量和耐久性。

2.裂缝产生地原因

（1）跨段管廊下穿地下通道，混凝土浇筑层为大体积混凝土，厚度不一，底板最厚处达1m，侧墙最小壁厚为15cm，由于混凝土厚薄不均，混凝土一次浇筑后，产生应力集中。混凝土浇筑时气温偏高，入模温度控制不好，水化热大，拆模后内外温差大，形成表面裂缝，产生渗漏点。

（2）跨段管廊下穿地下通道，结构复杂，钢筋布置较密，特别是在弯道处，底板收口位置钢筋更密，混凝土振捣不到位、不密实，并且使用的商品混凝土水灰比偏大，因此，混凝土浇筑后，该位置成为薄弱处，易产生裂缝。

（3）土建施工过程中工期控制较紧，拆模后即覆砂回填，造成混凝土浇筑后养护不到位、不及时，而易产生表面收缩裂缝。

3.裂缝的处理技术

化学灌浆“ChemicalGrouting”是将一定的化学材料，无机或有机材料，配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理，加固补强、防渗堵漏，保证工程质量的一项特种技术。化学灌浆所用的灌浆液主要有：环氧树脂类浆液、甲基丙烯酸酯类浆液、聚氨酯类浆液等。为保证修补质量和施工安全，灌浆材料必须满足下列要求：黏度小，可灌性好；浆液固化后的收缩性小，抗渗性好；浆液固化后的抗压、抗拉强度高，且有较高的粘结强度；浆液固化时间可以调整、灌浆工艺简单；浆液为无毒或低毒材料。

环氧树脂浆材粘接强度高、稳定性好、因此是固结灌浆最常用的浆材。该浆材毒副作用主要来自所采用的固化剂和溶剂。在过去的近20年中，对环氧浆材胺类固化剂的降低毒性研究已取得一些成果，国内生产出的T31，810，X-89，CD等毒副作用较低的一批改性胺类固化剂，对环氧浆材的推广应用起了较好作用。环氧树脂一般粘度较大，制成化灌浆材要添加有机溶剂，但很多有机溶剂不但气味难闻，而且具有毒副作用（如糠醛），添加后往往会产生环境问题。因此，人们在研究无毒作用环氧固化剂的同时，也展开了无溶剂型环氧浆材的研制。无溶剂型环氧浆材的研究将得益于环氧树脂工业的发展，国产的低分子量环氧树脂粘度仅（20～25）MPa.s，这对今后无溶剂环氧化灌浆的发展开辟了较好的前景。

自动压力灌浆器是一种袖珍式可对混凝土微细裂缝进行自动灌浆注入的新型工具，配有灌浆底座、灌浆连接头（注浆嘴）、灌浆堵头、灌浆软管等一次使用配件。该机具构造新颖，灵巧、轻便轻巧，不需使用空压机，手压泵等配套设备，无噪音、操作简便、快捷，可在水平、垂直等任何方向及高空使用。在灌浆时根据裂缝长度可数个或数十个同时并用，不断注入树脂，并可用肉眼直接观察和确认注入情况，避免了灌注不满、不密实等缺点，质量易于保证与控制。同时，灌器内弹簧压力经科学试验确定，适合各种裂缝的化学灌浆。灌浆器擦拭干净后能够重复使用，可节约成本，降低工程造价。

（一）施工步骤如下：

（1）用裂缝放大镜正确观察裂缝宽度；

（2）基层处理：清除裂缝表面的灰尘、油污；

（3）确定注入口：一般按15～20cm距离设置一个注入口，注入口位置尽量设置在裂缝较宽、开口较通畅的部位，贴上胶带，预留；

（4）封闭裂缝：采用快干型封缝胶，沿裂缝表面涂刮，留出注入口；

（5）安设塑料底座：揭去注入口上胶带，用封缝胶将底座粘于注入口上；

（6）安设灌浆器：将配好的灌浆树脂注入软管中，把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上；

（7）灌浆：松开灌浆器弹簧，确认注入状态，如树脂不足可补充再继续注入；

（8）注入完闭：待注入速度降低确认不再进胶后，可拆除灌浆器，用堵头将底座堵死（用过的灌浆器应立即用酒精浸泡清洗保存，以便下次使用，切不可以用其他稀料清洗）；

（9）树脂固化后敲掉底座及堵头，清理表面封缝胶

（二）使用参数

（1）本灌浆器适合修补0.05～3mm的裂缝，由于利用低压及毛细管现象注入低粘度树脂，因而可以解决微细裂缝的充填；

（2）机具内弹簧压力为6kg，注入起始压力60kPa；

（3）软管可装树脂量为50g，有效注入量为40g，一次注入不足时可继续补充；

（4）确定树脂注入量，可根据裂缝宽、深、长度计算： w=a×b×c×d

式中：w-理论注入树脂量（g）；a-裂缝长度（cm）；b-裂缝宽度（cm）；c-裂缝深度（cm）；d-树脂比重。

根据经验，实际需用树脂约为理论量的1.3倍以上，某些振捣不密实的混凝土注入量可达理论量的数倍。

4.结束语

南京河西南部地区江东南路地下管廊裂缝采用上述化学灌浆法处理，工艺简单，工期短，满足设计要求；至今处理部位未发生渗漏现象。

【参考文献】

[1]《地下工程防水技术规范》

[2]全国基岩与混凝土裂缝化学灌浆处理学术研讨会论文集中国科学院广州化学研究所主办《广州化学》，2002Vol. 27