包钢供电厂04#变电所电缆隧道加固防水堵漏技术研究

黄老师

前言 地下电缆隧道因渗漏、受载、不均匀沉降等因素引起的结构承载力不足、渗漏积水等损坏现象是普遍存在的。由于隧道都分布于工业厂区地下，地上常有车间、厂房、铁路等设施，给隧道的外部开挖维修造成了很大困难，有些地方甚至是无法实施的。而电缆隧道是工业生产的命脉，保证其安全可靠的供电是保证生产的前提条件。隧道一但出现损坏，如不及时维修治理，就有可能造成漏电放炮等事故，给生产带来安全隐患。如何在正常生产供电的条件下，从隧道内部完成对隧道的结构加固、防水堵漏综合治理，成为研究解决隧道维修问题的实用有效途径。我们以包钢供电厂04#变电所电缆隧道为试点，研究完成了一整套适用于地下电缆隧道结构综合治理的技术方案和措施，在04#变电所电缆隧道加固、防水堵漏工程中取得了满意的效果。
1.04#变电所电缆隧道损坏情况
　　包钢供电厂04#变电所电缆隧道位于铁路、道路边的地下，建于50年代末，为地下箱形现浇砼结构。经结构可靠性鉴定，发现部分隧道顶板受水浸严重，砼钢筋保护层脱落，钢筋锈蚀严重，由原来的Ф12mm减小至Ф8mm，这部分顶板损坏程度已达C、D级，不适于继续承载，必须对顶板部分采取修补加固措施。漏水情况集中在三个方面：一、结构伸缩缝止水带全部损坏，环缝均有漏水现象；二、侧壁和顶板有局部面渗，呈明水流挂状态；三、与隧道走向垂直的环向非受力裂缝，缝宽为2～3mm，漏水严重。隧道地面长期多处积水，深度达200～400mm。针对隧道结构损坏及渗漏情况，需采取合理的加固补强和防水堵漏措施，使隧道具有承载和自防水能力。
2.顶板加固方案
　　依据《建筑结构荷载规范》，计算隧道顶板荷载设计值为250KN/m2,顶板钢筋因锈蚀由Ф12mm减小至Ф8mm，承载能力已不能满足原设计值，根据芳纶纤维片材加固砼结构有关技术规程，设计采用芳纶纤维布对C、D级顶板进行加固。经计算，顶板粘贴两层100mm宽纤维布，间距为350mm，即可满足承载设计要求。在粘贴芳纶纤维布前，需对顶板外露钢筋进行防锈处理和缺损部位砼补平。加固方案如下：
　　2.1　钢筋除锈
　　用机械除锈法将外露钢筋表面锈层除去，露出金属光泽，周围砼松动部分凿除，使基层坚实。
　　2.2　钢筋防锈
　　采用包头冶金建筑研究院研制的BJ-872钢筋防锈剂，在钢筋表面涂刷两遍，使防锈层厚度达到0.5mm。BJ-872钢筋防锈剂可在钢筋表面形成强碱性涂层，有效地阻止外界对钢筋的锈蚀，涂层密实、抗渗、难碳化，[论文网 www.ap5u.com]与钢筋砼有极好的粘接性能，在钢筋表面涂刷这种新型防锈材料后，能够与砼修补材料连为一体，不会出现脱层现象。
　　2.3　缺损部位修补
　　在孔洞和缺损部位，先涂刷BJ-893界面剂水泥浆，用BJ-501乳胶水泥修补料进行聚合物水泥砂浆修补，找平基层。聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑修补工程中得到了广泛应用，这种以胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强了抗渗性、抗碳化性和抗冻性。
　　2.4　芳纶纤维加固。
　　对需加固的部位，表面粘芳纶纤维进行补强。芳纶纤维布是芳纶纤维单向或双向排列形成的一种片材，质轻、柔软、耐久、耐腐蚀，具有修补补强材料应有的特性，特别适合于耐疲劳性能要求高的构件。它的拉伸强度是钢板的5倍以上，比重仅为钢板的1/5，并且具有良好的耐候性、绝缘性、耐水性、耐热性、耐腐蚀性，它不会对建筑物和基础产生附加荷载。
　　芳纶纤维加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续芳纶纤维，排列成束，用环氧树脂浸渍形成芳纶纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，芳纶纤维即可与原结构共同受力。由于芳纶纤维分担了部分荷载，降低了钢筋混凝土结构的应力，从而使结构得到补强加固。
3.防水堵漏方案
　　采用多道设防的方法，解决隧道壁渗漏及裂缝、伸缩缝防水问题。从内部完成隧道壁外防水层、内防水层的施工。
　　3.１　顶板外防水抗渗层
　　采用化学灌浆的方法，通过隧道顶板向土层注入化学灌浆材料，在土层中形成立体网状结构，与土层形成固结体，达到加固和防渗漏的目的。本工程选择丙凝作为化学灌浆材料。它具有粘度低、可灌性好、抗酸碱，凝胶体的渗透系数小等优点。经试验可提高砼抗渗压力0.3MPa 。
　　使用丙凝，关键要掌握好胶凝时间。胶凝时间受到引发剂、促进剂、阻聚剂、环境温度、PH值等多种因素的影响，需要选择各种因素的最佳参数。通过几十次的反复调试，找出了促进剂加量与胶凝时间的关系、以及阻聚剂加量对                                [/td][/tr]                [/table]
胶凝时间的影响、PH值对胶凝时间的影响等，最终确定出适用于本工程的配合比。 化学灌浆能否取得预期效果，除需要选择合适的材料和最佳配合比外，还需确定灌浆工艺中的各种参数。在现场地质条件下，设计孔距，调配好丙凝胶凝时间，做灌浆压力与扩散半径的试验，保证形成连续防水层。 经试验，灌浆压力在２kgf/cm2、３kgf/cm2时，固结体扩散半径低于孔距的一半，不能连接在一起，而灌浆压力在4kgf/cm2、5kgf/cm2时，固结体即能连成一体，但由于灌浆压力在5kgf/cm2时，扩散半径很大，耗浆量也大，很不经济。所以选择灌浆压力为4kgf/cm2。
　　3.2　内部防水
　　3.2.1　隧道内壁裂缝防水
　　采用压力注浆法注氰凝，氰凝是一种高效能防水堵漏灌浆材料，遇水后即发生化学反应，放出CO2气体，使浆液向四周渗透扩散，产生二次渗透现象，推动浆液向裂缝深处扩散，并形成耐水膨胀体，将裂缝挤实，达到堵漏目的。
　　3.2.2　伸缩缝防水
　　伸缩缝的防水堵漏不同于一般裂缝堵漏，在完成治理后需要同时具备结构伸缩和防水防漏的功能，因而伸缩缝治理难度较大。在多年的伸缩缝修复治理工程实践经验基础上，采用多种防水堵漏材料和多道施工措施相结合，总结出了成功修复伸缩缝防水的技术方法。如图1所示，首先沿缝剔槽，通过压力注浆在深层灌注氰凝或聚氨酯完成第一道防水。再填入优质橡胶止水条形成第二道防水堵漏层，用聚合物水泥砂浆补平后喷涂两遍密实防水剂，最后刷BJ-707防水涂膜厚度2～3mm，完成最后防水层。
根据04#隧道伸缩缝设计宽度及最大伸缩量，对所使用的橡胶止水条及BJ-707涂膜性能进行了选择和试验研究。
　　04＃隧道设计伸缩缝间距为30m，设计规范规定伸缩宽度为30mm。按冬夏温差为60℃计算，温差伸缩量应不大于30mm，膨[论文网 www.ap5u.com]胀橡胶止水条在冬季隧道结构收缩时应有至少30mm的膨胀量来补充收缩缝隙，这就要求橡胶止水条的膨胀率至少为200%。同时BJ-707涂膜也应有至少30mm的伸长量，BJ-707涂膜的延伸率应大于200%。
　　据此，选择高膨胀橡胶止水条，其扯断伸长率大于400%。通过试验掌握BJ-707防水涂料粉液比和涂膜厚度对抗拉强度、延伸率、低温柔性的影响。研制了适用于伸缩缝防水要求的BJ-707防水涂料。
　　
　　3.2.3　隧道内壁表面整体防水层
　　在经基层处理后的内表面（包括处理后的裂缝、伸缩缝表面），先喷涂两遍高渗透型密实防水剂，渗入砼壁3～5mm，以堵塞表面渗水孔道。再涂刷4～6遍BJ-707防水涂料，使涂膜厚度达到1.2～1.5mm，完成隧道整体内表面防水层。
４.工程完成情况
　　经过对包钢供电厂04#变电所电缆隧道的检查、鉴定、治理方案设计和材料性能试验，在不停电和不影响生产的情况下，完成了04#变电所电缆隧道的综合治理施工任务，隧道结构得到了加强，不再有漏水、积水情况，消除了输电线路的放炮、跳闸等事故隐患，避免了停电对炼钢系统造成的经济损失。
５.结语
　　５.１　包钢供电厂04#电缆隧道的加固堵漏施工，综合应用了多种材料和施工技术，为解决隧道和地下构筑物的加固施工和防水堵漏施工提供了新的思路和技术手段。体现了地下工程防水“以防为主，防排结合，刚柔并举，多道设防”的设计思路。
　　５.２　采用丙凝化学灌浆技术对顶板的土层进行了加固和防渗漏处理，完成了从背水面施工在迎水面形成防水层的施工技术研究，完善了地下建筑物防水施工技术。
　　５.３　开发完成了全面系统治理地下电缆隧道损坏的施工方案和技术，对其它地下构筑物的加固和防水堵漏具有实际的指导意义。
　　

　　


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