某基础混凝土施工冷缝化学灌浆处理技术

云南水力发电

YUNNAN WATER POWER第33卷第4 期

某基础混凝土施工冷缝化学灌浆处理技术

周情春1，苏政宇2

（1.云南滇中引水工程建设管理局，云南 昆明 650041；2.中国水利水电第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041）摘　要：介绍某基础混凝土施工冷缝化学灌浆处理技术。施工冷缝会不同程度地影响建筑物的耐久性，影响建筑物的安全使用，甚至影响建筑物的使用寿命。为了确保建筑物的质量和使用功能，必须采取合适的措施对施工冷缝进行补强处理。通过专家现场论证，该基础混凝土冷缝采用中化798改性环氧灌浆材料（KH-3）进行化学灌浆是可行的，具有较强的操作性和实用性，可以满足基础长期运行使用要求。

关键词：施工冷缝；化学灌浆；补强处理；溶液性

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中图分类号：TV543.6 文献标识码：B 文章编号：1006-3951(2017)04-0046-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2017.04.013

2 冷缝的危害

在建设工程中，重要建筑结构和大体积钢筋混凝土浇筑过程是连续进行施工的，避免出现冷缝现象，因为冷缝会使混凝土结构中的钢筋氧化锈蚀，混凝土碳化，给钢筋混凝土结构带来重大隐患[1]。施工冷缝对建筑物造成的危害是显而易见的，尤其在重要的工程结构中是不允许施工冷缝存在的。冷缝的存在会影响建筑物的正常使用功能，减小混凝土对钢筋的握裹力；破坏钢筋混凝土结构的整体性；降低混凝土对钢筋的保护作用，降低建筑物的抗渗能力，降低混凝土的耐久性，并且影响建筑物的承载能力和使用寿命[2]。所以对混凝土冷缝要求严格和妥善地进行加固补强处理，确保建筑物的正常使用。

1 某基础混凝土浇筑状况

某基础混凝土浇筑施工过程一般是连续进行作业的，才能保证混凝土的整体性，更好地保证混凝土质量。然而，在实际施工中，会遇到一些特殊情况迫使混凝土浇筑施工中断，不能连续进行浇筑施工作业，并且中断时间超过混凝土的初凝时间，浇筑作业面也没有进行适当的处理，就会在混凝土的结合面处产生混凝土施工冷缝。

某基础采用圆形肋梁式基础，共计8条肋梁，钢筋47.69t，C35混凝土368.1m3（其中圆形扩展基础混凝土217m3、肋梁混凝土60m3，台柱混凝土91m3）,属于大体积混凝土施工。主体混凝土由拌和站两台JS75泵的拌合供料，一次性浇筑完成。基础浇筑过程中，因降雨导致路面泥泞湿滑，交通中断，混凝土罐车不能通行，导致混凝土浇筑施工被迫中断，降雨持续到第２天，导致混凝土浇筑完全停滞，产生冷仓现象（基础位置距离拌和站为4.50km的山路）。

冷仓发生前，现场已连续完成圆形扩展基础混凝土217m3、台柱混凝土11m3、两条肋梁混凝土15m3,剩余125.10m3待浇筑。基础冷仓呈现以下特点：未完成浇筑覆盖的钢筋表面凝结较多的细小混凝土肿块，将严重影响后续混凝土浇筑入仓的通道，导致混凝土离析，且与后续浇筑混凝土的连接较差，容易形成薄弱面，影响混凝土的整体强度。

3 某基础冷缝处理方案确定

鉴于某基础主体混凝土浇筑已完成243m3，占设计量（368.1m3）的66%，主要受力部位肋梁与底部圆形扩展基础连接处已浇筑完成，质量可靠。从现场工程整体特性分析，基础仅需做好冷仓前后混凝土的接缝处理即可满足基础质量要求。为确保工程质量，先按规范要求处理仓面，浇筑完成剩余混凝土后，采取化学灌浆处理方案对冷缝进行补强处理[3]。

4 冷缝处理方案

对基础混凝土浇筑造成冷仓后，制定了具体处理方案，进行基础的修复加固和补救，处理方

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收稿日期：2017-05-02

作者简介：周怀春（1967），男，云南昆明人，高级工程师，主要从事水利水电工程建设工管理工作。

周怀春，苏政宇 某基础混凝土施工冷缝化学灌浆处理技术47

案共分4个阶段。以下对具体方案进行阐述。4.1 第1阶段—停仓后复工仓位处理

1）拆除模板，以满足凿毛操作空间及排渣需求。

2）用铁锤敲除钢筋表面滞留的混凝土肿块，确保钢筋表面洁净，敲击时以轻敲为宜，避免钢筋变形和移位[4]。

3）清除模板上的混凝土，确保模板表面洁净。4）用电钻清除冷仓混凝土表面的乳皮、松渣和松散混凝土，至露出粗骨料。

5）凿毛处理完毕后，人工清仓，用高压水枪冲洗仓面，确保仓面洁净，无浮渣堵塞潜在的孔、隙。

6）置安模板。

4.2 第2阶段—仓内预埋导向灌浆管

1）放样定位。测量放样定位前，由项目总工程师组织技术交底，施工人员根据布孔图纸布孔，由现场技术人员复核无误后实施。

2）采用内径50mm薄皮钢管做预埋导向灌浆管，预埋管埋至停仓缝以上20cm，用扎丝绑固在仓位钢筋上，确保钻孔避开钢筋；混凝土振捣时要注意预埋灌浆管的保护，严禁振捣器触碰灌浆管。混凝土浇筑后导向灌浆管上部和混凝土齐平，若高出混凝土面的预埋导向灌浆管，灌浆完成后应切除外漏部位[5]。

4.3 第3阶段—后续混凝土浇筑4.3.1 仓位准备

浇筑前均从混凝土的拌合和运输、人员组织、机械设备、天气情况及混凝土温控、养护充分考虑，以确保混凝土的浇筑质量、可行性和连续性。4.3.2 浇筑顺序

混凝土浇筑前，缝面先铺设一层同标号砂浆。后续混凝土浇筑时，先浇筑核心筒位置，再浇筑肋梁混凝土，分层循环浇筑，从低处向高处，由内向外浇筑。

4.3.3 浇筑方法及布料要求

在混凝土浇筑时应采用斜面分层、薄层浇筑、自然流淌、连续浇筑到顶的方法。混凝土浇筑应满足整体连续性的要求，依据布料顺序分层振捣混凝土，责任到人，避免混凝土形成冷缝和振捣不密实，保证质量。

4.4 第4阶段—后续混凝土浇筑后化学灌浆处理化学灌浆可以对结构整体性有影响或有防渗

要求的混凝土裂缝进行修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的[6]。

1）化学灌浆处理的主要作用是：①对基础施工冷缝的补强加固；②防止地下水沿冷缝渗透到基础内部，使混凝土内部钢筋锈蚀，影响基础质量[7]；③修复基础完整性，恢复建筑物使用性能。2）第4阶段的施工特性：①施工工期：2016年8月31日到9月10日，雨季施工，对化学灌浆施工有一定影响。②工程量小，各工序均需准备到位，操作复杂。③施工现场无任何风、水、电设施设备，均需重新设置。4.4.1 主要施工工序

化学灌浆施工在后续混凝土浇筑完成7d后进行，施工程序如下：施工准备→（放样定位）→（预埋灌浆导向管）→（后期混凝土浇筑）→钻孔→钻孔清理→安装射浆管、回浆管、孔口封闭→灌区压水→渗漏点封堵→吹孔→化学灌浆→灌后处理(带括号部分工序在混凝土阶段完成)。4.4.2 化学灌浆材料

1）化学灌浆材料的选择。化学浆材选择：①浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的；②浆材的耐久性，所选用的材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与岩石裂缝有足够的粘结强度，不易脱离分开。冷缝处理的化学灌浆浆材采用中化798改性环氧灌浆材料（KH-3），裂缝封堵材料选用堵漏灵。材料特性见下表表1和表2。

表1 中化798改性环氧灌浆材料（KH-3）特性表

项 目指 标浆液密度/（g/cm3）1.05粘度/（20℃, mPa.s）20可操作时间/（20℃，h）

>8抗压强度/MPa>60抗拉强度/MPa>11粘结强度/MPa>2.50渗透压力比/%>300抗渗压力/MPa

>1.10

表2 堵漏灵特性表

抗拉强度抗压强度粘结强度(混凝土)抗折强度/MPa/MPa/MPa/MPa≥10≥40≥1.208.504.4.3 风、水、电及施工场地布置

1）施工用电：施工配置1台120kW发电机，1台24kW发电机，施工现场发电。

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2）施工用风：施工现场配置1台3m3空压机，用高压风管直接接入工作面。

3）现场布设6个水缸和8个储水桶，从山下运水4m3，供施工使用，水温度不高于40℃[8]。

4）化灌施工平台布设在基座混凝土基面上。5）在基面上搭设1个遮阳棚，作为灌浆站和浆材的存放地。4.4.4 施工设备配置

1）钻孔设备：手风钻2把。

2）灌浆设备：SNS一10／6化学注浆泵1台。3)供风设备：移动式打气泵1台。

4)计量用具：天平、电子称、小量杯、温度计。4.4.5 钻孔

1）钻孔按预埋50mm的导向灌浆管进行造孔。

2）采用手风钻进行钻孔，孔径为42mm，穿过施工冷缝以下20cm深。4.4.6 钻孔清理

灌浆孔在灌浆前进行钻孔清理，以提高灌浆效果。一般采用压力水冲洗。用压力水把孔内杂质冲洗干净，冲洗水压力为0.30MPa，直至回水清澈、无杂质为止。

4.4.7 射浆管、回浆管安装及孔口封闭

1）用切割机切除露出基面的薄皮导向管，与基面平齐。

2）取0.80～3.80m高压管若干根，将高压管放入灌浆孔中，直到高压管底部碰触孔底时，将管回拉20cm，此管作为射浆管。

3）射浆管在孔口的外漏部分必须大于30cm。4）回浆管外漏部分必须大于20cm。5）用专用孔口封堵材料进行孔口封闭。 4.4.8 灌区压水试验

1）灌区压水试验。灌区压水是对灌区进行模拟灌浆式的压水检查，在灌区查找空隙相通的灌浆孔、有裂缝的漏点。找出孔与孔、孔与缺陷、孔与渗漏通道的位置，标明灌区的漏点，便于化学灌浆施工前封堵所有的渗漏通道，在灌浆过程中减少浆材浪费，避免在灌浆作业中停止施工，造成施工中断，影响施工进度。通过对灌区压水资料分析，可以更进一步优化本灌区的灌浆施工工艺，更合理、更科学地排列本灌区的注浆孔孔序，对完善本灌区的灌浆施工组织方案可以提供一定的技术支撑。

2）灌浆管网性能的测试与验收。通过模拟灌

浆试验，能够对灌区内各孔口的封闭性能起到全面检查和验收作用。根据模拟灌浆压水施工，更进一步对基础渗漏点的检查，确保灌浆时不漏、不爆、不浪费浆材的目的。4.4.9 渗漏点封堵

对于压水产生的渗漏点采用堵漏灵进行有效封堵，厚度不小于3cm，成“龟背”状，待凝时间不小于8h，待凝后进入下一道施工工序。4.4.10 吹孔

采用高压空气进行吹孔，尽量吹除灌浆孔中的内部和冷缝中的水份，避免水份填充冷缝，化学浆液被稀释或浆液无法充分填充冷缝，影响化学灌浆质量。

4.4.11 化学浆材及配比

化学浆材选用中化798改性环氧灌浆材料。

浆材配比按质量比为：甲组份:乙组分=10:1、14:1两个配比，进行双液灌浆。制浆时，每次采取5kg、10kg、20kg的甲组份配以相应的乙组份的方式。浆液配制根据需要多少就配制多少的原则，避免配好的浆液长间不用造成浪费。4.4.12 化学灌浆

1）灌浆原则：①灌浆采用纯压式全孔1次灌注，由低至高，由内向外逐个灌浆孔进行灌注；②根据压水情况，先灌串通性好的孔，其它各孔均打开。以该孔为中心进行灌浆，待与其相通的孔出纯浆后，逐个关闭串浆孔；待压力升至0.35MPa时，稳住压力进行灌注，进浆量小于0.05L/min·m时，持续10min结束灌浆孔；③以“低压慢灌”为原则，灌浆压力控制在0～0.35MPa。

2）灌浆方法：①灌浆前准备工作：接通电源，安装好灌浆设备，连接输浆管，排除设备及输浆管路内的空气，打开所有灌浆咀；②灌浆：采用0.01MPa稳压慢灌、依序灌浆施工方法，根据进浆量适当调节灌浆压力，当进浆量小于1L/min时，每次升压0.01MPa，直到0.35MPa的最大上限。回浆管出纯浆时，关闭回浆管。每孔纯灌时间一般不小于10min，当进浆量小于0.05L/min·m时，可结束灌浆，开始进行下一孔灌浆施工。施工时先将第1个灌浆咀接上输浆管，开始灌注，当灌浆时间没有达到规定时间而邻近的灌浆孔串纯浆时，视情况可对其串浆的灌浆咀（管）注浆，第1孔可视进浆量大小，继续灌浆直到达到屏浆标准。当第1个灌浆咀灌浆达到规定标准后，接上第2个灌浆咀（此时，第1个灌浆咀处于屏浆状态），

周怀春，苏政宇 某基础混凝土施工冷缝化学灌浆处理技术49

依此类推，依序进行，直至最后1个灌浆咀灌浆不进浆时（或小于0.05L/min·m）稳压进行屏浆；③闭浆：当最后灌浆孔进浆量为零（或小于0.05L/min·m）时，屏浆30min即为结束标准[9]。3）特殊情况处理：①化学灌浆过程中发生冒浆、外漏或出现爆咀时，应根据具体情况采用低压、限流灌注等措施进行处理。如效果不明显，关闭输浆管，暂停灌浆，凿除封堵材料，用丙酮清洗处理后再用堵漏灵封堵，待凝后继续灌浆。②化学灌浆过程中当灌浆压力达到设计值，而进浆量和注入率仍然小于预计值，且缝面张开度或抬动（变形）值未超设计规定时，经设计同意可适当增加灌浆压力；③化学灌浆应连续进行，因故中断应尽快恢复灌浆，因材料可操作时间长，必要时可在24h以内进行补灌；④若裂缝与混凝土内部的预埋件或预设孔发生串通时，应采取阻隔、限压、限量等方式进行控制措施，并采用冲洗等有效措施防止预埋件被堵塞。4.4.13 灌后处理

灌后凝胶14d后，用砂轮机切除灌浆咀管，磨平至基面。

4.4.14 化学灌浆注意事项

1）工作人员在施工作业时，要穿好防护工作服，戴防毒口罩、护目眼镜和防护手套。

2）施工要求在通风条件良好的环境下进行，作业人员要在上风口处进行作业。

3）化学材料的运输，运输工具必须配置应急处理器材和防护用品。运输人员要了解和掌握所运输化学材料的性质、危害特性、包装容器的使用特性和发生意外的应急措施。

4）储存材料要根据材料的种类、特性，在库房等作业场所设置相应的监测、通风、防晒、防火、灭火、防潮、防泄漏、防盗等安全设施和设备。

5）施工过程中产生的废弃物及废水不得随意排放，要集中储存，待施工结束后，对废弃浆液进行胶凝处理，对废弃的化学品包装袋、罐（桶）和废水，按照国家及行业的相关标准进行处理。4.4.15 灌浆成果

1）压水成果。①压水试验中T5、T9两个灌浆孔回浆管不回水，其它灌浆孔孔容充满后，回浆管回水，均无进水。经过T5、T9两个灌浆孔反复多次压水，累计时间达3h以上，边做压水边巡查平台四周，不见漏水点，确定压水水量均入基础土层；②经过压水试验，已发现T5、T9两个灌浆

孔注入率比较大，为使灌浆质量得以保障，同时节约灌浆材料，采用以“间歇式”灌浆法灌注，待凝时间8h；③具体压水情况见压水成果统计表表3。

表3 压水成果统计表

工程灌浆孔数钻孔总灌浆总最大透水最小透水平均透水部位类型/个长/m长/m率/Lu率/Lu率/Lu某基础化学

混凝土

灌浆

6716933.501.420.110.97

2）灌入量情况。本次化学灌浆共灌注化灌材料403kg。其中灌入量比较大的两个孔分别为T5孔灌注65.3kg，T6孔灌注58.7kg。具体灌入量情况见灌入量成果统计表表4。

表4 灌入量成果统计表

工程灌浆孔数

钻孔灌浆

总耗

最大单耗最小单耗平均单耗

部位

类型/个

总长总长

灰量/m/m

/kg/(kg/m)/(kg/m)/(kg/m)

某基础化学

混凝土灌浆6716933.50

403

130.60

2.20

12.03

5 结语

通过专家现场论证，该基础混凝土冷缝采用中化798改性环氧灌浆材料（KH-3）进行化学灌浆是可行的，具有较强的操作性和实用性，可以满足基础长期运行使用要求。施工冷缝缝较窄，只有溶液性的化学灌浆材料才能够渗透，并在一定的灌浆压力作用下，进行长时间的渗透灌浆，才能达到补强加固目的，而水泥材料颗粒比较大，是根本无法灌入冷缝缝隙的。混凝土冷缝的防渗和加固处理，采用化学灌浆是普遍的方法。

参考文献：

[1] GB50496-2009 大体积混凝土施工规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部联合发布，2009-5-13:36-37.

[2] GB50300-2013 建筑工程施工质量验收统一标准[S].中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布，2016-11-01:4-5.

[3] GBJ107-2010 混凝土强度检验评定标准[S].中华人民共和国城乡建设环境保护部、中华人民共和国国家计划委员会联合发布，2010-12-1:5-9.

[4] GB50164-2011 混凝土质量控制标准[S].中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布，2011-4-2:7-23.

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[7] 程鉴基,程鉴添.化学灌浆在建筑防水堵漏工程中的综合应用[J].土工基础，1998(03):16-18.

[8] SL62-94 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].中华人民共和国水利部发布，1994-10-01:4-6.

[9] DL/T 5406-2010 水工建筑物化学灌浆施工规范[S].国家能源局发布，2010-05-24:10-14.