鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽防滲處理新技術(shù)及其效果

劉 漠

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）

（長沙理工大學(xué)水利工程學(xué)院 長沙市 410004）

前 言

湖南省在20世紀(jì)60～70年代建有大量的“U”型鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽，經(jīng)過40多年的運行，工程已嚴重老化，急需全面更新改造，據(jù)統(tǒng)計，全省目前共有鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽近10萬m，這些渡槽普遍存在著滲漏、碳化、破損等現(xiàn)象，但其中大約有3萬m鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽通過防滲和補強加固處理后還可以繼續(xù)運行使用，延長其使用壽命，使其能再正常服役20～30年。我們曾在多處渡槽采用目前國內(nèi)普遍采用的處理技術(shù)（如粘鋼、丙乳砂漿等）進行防滲或加固處理，但這些處理技術(shù)均存在價格高、效果差、施工難度大、耐久性不夠等問題，而意大利產(chǎn)的新型土工復(fù)合膜，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、抗老化、抗化學(xué)腐蝕等性能，特別是抗老化性能具有國際先進水平，技術(shù)性能穩(wěn)定可靠，已成功應(yīng)用于世界各國數(shù)千處工程，且施工方法簡單、維護方便、耐久性好、防滲效果顯著，是解決鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽防滲處理的先進材料和技術(shù)。該材料及技術(shù)不僅可解決鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽的防滲補強，還可廣泛應(yīng)用于地面輸水渠道、管道、大壩等水工建筑物的防滲及房屋建筑的屋面防水等，其推廣應(yīng)用前景廣闊。

1 土工復(fù)合膜物理性能指標(biāo)

意大利新型土工復(fù)合膜是由一層柔性聚氯乙烯（PVC）與一層針刺聚脂土工布通過熱粘結(jié)復(fù)合擠壓而成，具有優(yōu)良的不透水性,土工織物還提供了抗穿剌保護，降低了建筑物表面處理的準(zhǔn)備要求，摩擦角更大，在傾斜表面上具有自穩(wěn)定性，膜后土工織物還具有一定的排水功能。該膜料表面不需要任何保護措施，采用裸露式安裝和運行使用，具有很強的抵抗紫外線的能力。在潮濕的環(huán)境下，能夠抵抗侵蝕、有機物和細菌的生長惡化。該膜料具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、抗穿刺、耐磨蝕、高彈性、抗老化、抗化學(xué)腐蝕等性能，各項物理化學(xué)性能指標(biāo)均優(yōu)于國家防總規(guī)定儲備物資質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其最大優(yōu)點是抗紫外線、耐老化性能，其產(chǎn)品使用年限可達30年以上，意大利產(chǎn)商對本項目供貨的土工復(fù)合膜材料性能提供10年的質(zhì)量保證。其主要物理性能指標(biāo)見附表。

2 工程防滲設(shè)計

渡槽防滲設(shè)計前，應(yīng)對渡槽進行現(xiàn)狀調(diào)查和混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測，檢測渡槽結(jié)構(gòu)混凝土剝落、露筋、裂縫、漏水、接頭位移及排架、端肋等質(zhì)量情況，重點檢測渡槽、端肋、排架及橫梁等混凝土強度、碳化深度以及外觀破損程度，以了解渡槽混凝土結(jié)構(gòu)強度是否滿足安全使用要求，如不滿足還應(yīng)考慮進行加固補強設(shè)計。如滿足安全使用要求，僅是局部部位存在混凝土剝落或鋼絲網(wǎng)銹蝕的現(xiàn)象，則可直接進行渡槽防滲設(shè)計，對混凝土剝落嚴重、鋼絲網(wǎng)銹蝕嚴重的局部部位，可在土工復(fù)合膜進行防滲處理前進行局部補強加固。必要時，也可以在渡槽處理前先進行“靜水法”測滲或采用其他方法進行測滲，以了解渡槽的滲漏狀況，便于防滲處理前后進行對比。

附表 土工復(fù)合膜材料物理性能指標(biāo)

意大利新型土工復(fù)合膜為卷材，可根據(jù)用戶的需要生產(chǎn)不同厚度和不同規(guī)格的產(chǎn)品。采用該技術(shù)對渡槽進行防滲處理比較簡單，通常采用粘貼法固定土工復(fù)合膜，既采用環(huán)保型且耐老化的280環(huán)氧樹脂膠將土工復(fù)合膜與渡槽內(nèi)壁粘貼固定在一起。沿渡槽內(nèi)壁縱軸線方向設(shè)計四條粘接帶，布置在渡槽內(nèi)壁左右兩側(cè)上沿和渡槽內(nèi)壁底部兩側(cè)，分別用于粘接固定渡槽內(nèi)壁土工復(fù)合膜的上沿和土工復(fù)合膜的底部，對于粘接固定底部土工復(fù)合膜的部位，也可以視情況選擇梅花狀粘接點，以防止土工復(fù)合膜移動。一般情況下：總粘貼面積占土工膜安裝面積的10%～15%即可，粘接帶的寬度可根據(jù)渡槽的斷面和土工復(fù)合膜粘貼的范圍確定，一般為（100～150）mm，土工復(fù)合膜的粘貼高度應(yīng)超過設(shè)計過水?dāng)嗝嫠睿?50～300）mm 既可。

采用土工復(fù)合膜對薄殼渡槽進行防滲處理，可以不考慮膜后排水系統(tǒng)。通常鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽經(jīng)過幾十年的運行，存在多處滲漏部位，特別是伸縮縫、水平裂縫、縱向裂縫均存在不同程度的滲漏。對渡槽進行防滲處理時，不必對這些滲漏部位進行單獨封堵，可作為膜后滲水的排水途徑。根據(jù)土工復(fù)合膜已建水利工程的靜水法檢測，對于接縫焊接和安裝合格的防滲工程的水利用系數(shù)可達0.997，可以說基本不漏，即使有少量的滲壓水，可以通過渡槽原已存在的滲漏部位和途徑排出，不會影響渡槽的結(jié)構(gòu)安全，且比較經(jīng)濟合理。

3 安裝技術(shù)要求

3.1 土工復(fù)合膜安裝技術(shù)要求

（1）土工復(fù)合膜料安裝施工應(yīng)包括以下工序：準(zhǔn)備工作、鋪設(shè)粘貼、壓膜支護、接縫焊接、質(zhì)量檢查。

（2）應(yīng)密切注意防火，安裝施工時不得抽煙。

（3）施工人員應(yīng)穿無釘鞋或膠底鞋。

（4）膜料的裁剪：要求土工復(fù)合膜料裁剪必須統(tǒng)一規(guī)整，按渡槽橫斷面鋪膜長度定制模板，用定制模板在卷材上準(zhǔn)確剪裁，四角成直角，裁面平滑、順直。

（5）粘結(jié)劑攪拌充分，配比適合：要求280環(huán)氧樹脂與速凝劑配比為2∶1，攪拌要充分，二種材料混合均勻。

（6）涂膠均勻，粘貼面積滿足強度要求：要求涂膠厚度約2 mm，粘貼面積不少于土工膜安裝面積的10%。

（7）支護及時、牢固：要求涂膠后，迅速鋪膜，并用可靠材料進行充分支護，支護拆除后，膜不能從槽壁撕開。

3.2 接縫焊接技術(shù)要求

（1）膜料搭接長度滿足要求：前后鋪設(shè)的兩幅膜料之間應(yīng)預(yù)留搭接長度（100～150）mm，鋪膜時要盡量對齊，因施工誤差，搭接長度不少于80 mm。

（2）焊接充分牢固：要求搭接部位焊接要按步驟進行，用大功率扁嘴熱風(fēng)焊槍依序加熱膜料，并壓合密實，焊接部分無空氣泡、無漏焊現(xiàn)象，且注意調(diào)節(jié)焊接溫度，膜料不能燒壞、起皺、打折。

（3）焊縫要求光滑、平整、密實、牢固，無空縫、無燒傷、不透水。

（4）每一條焊縫焊接完成后，應(yīng)隨后用小起子對焊縫進行沿縫檢查，如未達到要求，應(yīng)立刻進行返工重焊。

4 現(xiàn)場安裝施工

4.1 安裝施工準(zhǔn)備

（1）完成渡槽表面處理。用錘子輕輕敲擊渡槽內(nèi)表面，檢查是否有混凝土松動部位，對混凝土松動部位和已明顯起殼的混凝土剔除掉并保持清潔。剔除松動的混凝土后，用電動鋼絲刷對渡槽混凝土表面進行打磨，并用高壓水槍對打磨后的渡槽混凝土表面進行清洗，不留任何塵土和雜質(zhì)。

（2）放線。按照設(shè)計要求，在渡槽內(nèi)壁兩側(cè)頂端鋪膜上沿部位及渡槽內(nèi)壁底部鋪膜處，施工人員用卷尺量好尺寸，確定涂膠位置，并用墨線在涂膠位置按涂膠寬度放好線。

（3）備料。將土工膜及環(huán)氧膠等施工材料運到施工現(xiàn)場附近進行儲存，并由專人看管，避火、避水，做到安全存放；在干凈、平整場地將土工膜卷材按渡槽鋪膜尺寸裁剪并卷好，按施工進度搬運到渡槽內(nèi)并在施工段均勻擺放；將施工當(dāng)天需用的280環(huán)氧樹脂、速凝劑及安裝所用支護木條、襯板等施工用材和攪拌器、膠刷等施工用具運到施工段渡槽內(nèi)備用。

4.2 現(xiàn)場安裝施工

整個現(xiàn)場安裝施工在施工前各項準(zhǔn)備工作到位無誤后，按以下工序進行施工：

（1）環(huán)氧膠攪拌。施工人員按粘貼材料配比試驗成果，每次專用膠桶將280環(huán)氧樹脂膠和固化劑按一定比例混合（一般為2∶1），迅速用電動攪拌器將材料攪拌均勻。

（2）涂膠。將攪拌均勻的環(huán)氧膠在涂膠位置均勻涂抹，膠厚2 mm。每次涂膠為一塊土工膜的鋪膜長度。

（3）粘貼土工復(fù)合膜。貼膜位置涂膠完畢后，迅速將裁好的土工膜進行粘貼，粘貼時，土工膜兩端要對齊槽壁頂部涂膠邊線，并順直平鋪，防止貼膜中部起皺。同時，前、后膜的焊接搭接長度要按要求予以確保，一般為（100～150）mm。

（4）壓膜支護。貼膜完成后，迅速安裝好木板壓條，并用木方支護、緊固，確保膜料與涂膠充分結(jié)合擠緊，不讓其移位。

（5）接縫焊接。土工復(fù)合膜安裝支護12 h后，膜料與環(huán)氧膠即已結(jié)合牢固，此時，可將支護木條去掉，進行接縫焊接。用大功率扁嘴熱風(fēng)槍分次依序加熱膜料，邊加熱邊用橡木滾動槌將接縫壓合密實，按接縫技術(shù)要求確保焊接質(zhì)量。

（6）粘貼和接縫檢查。土工復(fù)合膜安裝完畢并去掉支護木方后，現(xiàn)場技術(shù)人員及監(jiān)理人員對安裝質(zhì)量進行檢查，對膜料與環(huán)氧膠結(jié)合不牢固的地方要撕開重新涂膠、支護壓緊，確保膜料與環(huán)氧膠結(jié)合密實、牢固。接縫焊接完成后，現(xiàn)場技術(shù)人員及監(jiān)理人員對接縫質(zhì)量進行檢查，檢查有無漏焊、焊縫有無氣泡、有無膜料燒壞及焊縫是否平整、密實、光滑，對質(zhì)量不合要求的，應(yīng)予以返工，對燒壞部分要予以修補。

（7）整理和修剪。一座渡槽鋪膜完畢及接縫焊接完畢后，施工技術(shù)人員應(yīng)對整個鋪膜情況進行檢查，對因渡槽尺寸不規(guī)范而引起的貼膜超出設(shè)計貼膜位置的，用專用刀片予以修剪和整理，確保土工膜安裝整齊、美觀。

（8）整體質(zhì)量檢查。當(dāng)完成一座渡槽土工復(fù)合膜安裝施工后，由業(yè)主單位組織施工方、監(jiān)理人員、質(zhì)量監(jiān)督管理人員對整體施工質(zhì)量進行全面的檢查，并作好記錄和質(zhì)量檢測評定，發(fā)現(xiàn)問題，及時限期整改。

5 工程應(yīng)用實例

本項目選擇湘潭縣花石水庫灌區(qū)馬垅和見樓兩渡槽作為推廣應(yīng)用工程。馬垅渡槽長1 080 m，由90跨組成，每跨長12 m，槽身為帶拉桿的鋼絲網(wǎng)薄殼簡支結(jié)構(gòu)，凈寬2.0 m，排架為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最大高度12 m左右，設(shè)計通過流量為1.65 m3/s。見樓渡槽長108 m，由9跨組成，每跨長12 m，槽身為帶拉桿的鋼絲網(wǎng)薄殼簡支結(jié)構(gòu)，凈寬1.4 m，排架最大高度10 m，設(shè)計通過流量為0.8 m3/s。以上兩渡槽由于興建時資金短缺，施工質(zhì)量差，經(jīng)過近40年運行，工程老化，槽身滲漏嚴重。槽身厚40 mm，混凝土碳化深度為20 mm以上，且槽身和接縫存在多處滲漏，進一步加劇了鋼筋和鋼絲網(wǎng)的銹蝕，再加上多處混凝土剝落和露筋露網(wǎng)，如不采取措施，將減小有效受力斷面積，威脅槽身安全。

針對馬垅和見樓渡槽存在的問題，采用引進意大利新型土工復(fù)合膜對槽身內(nèi)壁進行防滲漏處理，槽身外壁結(jié)合丙乳砂漿補強加固。根據(jù)本項目補強加固設(shè)計：馬垅渡槽內(nèi)壁頂部250 mm采用丙乳砂漿補強加固，頂部250 mm以下部分全部采用粘貼土工復(fù)合膜覆蓋，土工復(fù)合膜接縫處均采取焊接，馬垅渡槽共完成鋪膜長度為1 080 m，鋪膜面積為3 830 m2。見樓渡槽內(nèi)壁頂部100 m采用丙乳砂漿補強加固，頂部100 mm以下部分全部采用粘貼土工復(fù)合膜覆蓋，土工復(fù)合膜接縫處均采取焊接，見樓渡槽共完成鋪膜長度為108 m，鋪膜面積為330 m2。兩座渡槽共完成土工復(fù)合防滲面積4 160 m2。工程處理完成后，渡槽的渠道水利用系數(shù)由原來的0.81提高到0.997，解決了槽身和接縫存在多處滲漏的問題。采用意大利新型土工復(fù)合膜防滲與丙乳砂漿補強加固相結(jié)合，達到了防滲與補強的雙重效果，較好地解決了鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽的防滲和修復(fù)問題，為鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽的修復(fù)和合理延長其使用壽命探索了一條新途徑。

6 結(jié)語

采用意大利土工復(fù)合膜對鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽進行防滲處理，膜料表面不需要任何保護措施，采用裸露式安裝和運行使用。該膜料具有很強的的抵抗紫外線的能力，并在潮濕的環(huán)境下，能夠抵抗侵蝕、有機物和細菌的生長惡化。由于土工復(fù)合膜粘貼于渡槽內(nèi)壁混凝土表面，對內(nèi)壁混凝土起到全封閉保護作用，避免了渡槽內(nèi)壁混凝土直接與空氣和水的接觸而引起的銹蝕、碳化及滲透破壞，減緩了渡槽的老化進程，延長了渡槽的使用壽命，且該技術(shù)具有施工方法簡單、維護方便、耐久性好、防滲效果顯著、造價低等特點，是一種經(jīng)濟適用的鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽防滲治理的新技術(shù)。其次,采用該項技術(shù)處理鋼絲網(wǎng)薄殼渡槽能有效的提高渡槽的渠道水利用系數(shù)，節(jié)約寶貴的水資源，保障供水安全，與常規(guī)處理方法相比，可節(jié)省工程除險加固投資，其經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益顯著。