问题定义
在矿山法隧道、地铁基坑或地下室侧墙等工程中,遇到混凝土结构裂缝呈股状涌水或大面积淋水时,水泥基注浆材料常因颗粒粒径大于裂缝宽度而难以注入,聚氨酯浆材遇水发泡后体积稳定性不易控制。丙烯酸盐注浆材料凭借与水相近的粘度和超低表面张力,可渗透进0.1毫米级细微裂缝,并在预设时间内凝胶形成高弹性止水塞。但它的成功应用高度依赖对涌水状态、注浆压力和凝胶时间的精确匹配,任何一个环节失配都会导致浆液被水流冲出裂缝,无法形成有效封堵。
常见错误
最常见的是在未查明涌水压力和路径的前提下直接注浆,浆液凝胶时间与水流速度不匹配,浆液来不及反应就被冲散流失。另一种是追求快速堵水,将凝胶时间调得过短,浆液在注浆管内即发生胶凝,堵塞管路并损坏设备。还有一种是在同一裂缝段反复注浆,前一次凝胶体被后续注浆压力挤出裂缝,造成裂缝越注越大、出水量不减反增。部分操作人员在停止注浆后立即拆除止水针头,浆液尚未完全凝胶,裂缝内压力释放过快,凝胶体被水流顶出。
工具与材料
双液灌浆泵一台,可等体积同步输送A、B组分;手持式电钻配直径14至18毫米钻头;止水针头若干,长度根据结构厚度选择;注浆软管和快速接头。红外测温仪和秒表用于现场测温和凝胶时间调试。丙烯酸盐注浆材料A组分为丙烯酸盐单体溶液,B组分为引发剂溶液,两组分常温下均为低粘度液体,按体积比1:1混合。辅助材料包括快凝堵漏材料用于封缝和固定针头,以及棉纱或破布应急封堵涌水。
步骤分解
第一步,涌水状态评估。记录裂缝走向、长度、涌水形态是股状喷射还是线状流淌,用容器接流并计时推算单点涌水量。水温对凝胶时间影响显著,现场取裂缝涌水样品做凝胶试验,在水温和室温条件下调整B组分用量,使初凝时间控制在30至90秒之间。涌水量大、流速高的部位凝结时间偏短,反之偏长。
第二步,钻孔与清孔。沿裂缝两侧梅花形布孔,孔径14至18毫米,孔深以钻穿裂缝或进入裂缝深度不小于结构厚度一半为准,孔距根据浆液扩散半径和裂缝宽度取200至400毫米。钻孔完成后用高压空气吹出孔内碎屑和残余水,确认孔内通畅。
第三步,埋设止水针头。将止水针头旋入孔内,用快凝堵漏材料将针头周围孔隙和裂缝表面全部封闭,仅留注浆通道。封缝料需养护至强度足以抵抗注浆压力,通常在15至30分钟后可开始注浆。沿裂缝由低向高、由一侧向另一侧依次注浆,每个针头对应一个注浆点。
第四步,注浆操作。将A、B组分分别吸入双液泵两侧入口,先以低压0.3至0.5兆帕开始注浆,观察针头周边封缝材料有无渗漏和浆液从相邻针头溢出的情况。当相邻针头有浆液溢出时,表明裂缝已连通填充,停止当前针头注浆,转至下一针头。注浆压力平稳上升至0.8至1.2兆帕并持压30秒不再进浆,或压力快速陡升表明该段已饱满,即可停机。全程压力不可超过1.5兆帕,避免凝胶体被压碎或裂缝扩展。
第五步,稳压与拆针。停注后保持压力30秒以上,待凝胶体充分反应硬化,再卸压拆除注浆管路。止水针头待凝胶完成、无回流水渗出后取出,所留孔洞用堵漏材料填实抹平。
第六步,效果检验与补充。注浆完成后观察裂缝表面,若有微量渗水,用棉纱拭干后等待5分钟再次检查,仍见渗水则在渗点旁补钻孔注浆。全部止水后清除表面封缝料,恢复基面平整。
注意事项
施工现场应保持良好通风,注浆操作人员佩戴护目镜和防滑手套。丙烯酸盐浆液对金属有轻微腐蚀性,注浆完成后及时清洗泵体和管路,避免残留浆液固化堵塞设备。气温高于35摄氏度时凝胶反应加速,可用冰水冷却B组分以维持适用期。涌水裂缝注浆应在出水点处于稳定状态时进行,大雨或地下水补给的峰值期应暂停注浆,待水量稳定回落再作业。
案例演示
某地下综合管廊标准段侧墙施工缝出现线状涌水,涌水量约每分钟2升,此前两次聚氨酯注浆均因发泡体被水压挤出而失败。改用丙烯酸盐注浆,现场取水调适凝胶时间为45秒。沿缝布置7个注浆孔,从最低点开始依次注浆,注浆压力从0.3兆帕逐步升至0.8兆帕,第三个孔注浆时相邻第四个孔溢出浆液,随即切换注孔。全部注浆完成后稳压40秒撤管,30分钟后检查裂缝表面全干。恢复使用一年至今该缝未再渗水。此次注浆堵水的关键在于依据水温和流速现场精准调试凝胶时间,以及低压慢注让浆液充分填充裂缝全程。