高壓輸水隧洞環向結構縫噴涂聚脲封閉施工工藝

李 霞， 王 吉 成， 胡 詩 魁

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

穿黃隧洞為采用盾構法施工的大型雙線、壓力為0.55 MPa的高壓輸水隧洞，設計流量為265 m3/s，加大流量為320 m3/s，穿行于黃河典型游蕩性河段，單洞全長4 250 m，其中過河隧洞段長3 450 m，有四分之三的洞段穿行在砂層或上砂下土的地層中。為解決地質條件復雜、河槽擺動、河床沖淤及地震作用下高壓輸水的安全問題，設計單位開發了新型預應力復合襯砌結構。新型預應力復合襯砌結構采用雙層襯砌，內、外襯由墊層分隔，分別獨立工作；外襯為拼裝式鋼筋混凝土管片結構(圖1)、內襯為現澆預應力混凝土結構(圖2)。

圖1 隧洞外襯管片環典型剖面圖

圖2 隧洞預應力內襯典型剖面圖

穿黃隧洞內襯結構環縫總計為460段。根據原設計方案，穿黃隧洞內襯分段接縫設置了三道防水。由里向外，第一道為聚硫密封膠，第二道為遇水膨脹橡膠止水條，第三道為傳統的紫銅片止水。但根據隧洞內、外層襯砌分別承受內、外水壓力的設計要求和隧洞內襯結構縫壓水檢查結果，為減小風險，對環向結構縫表面采用聚脲噴涂進行封閉的防滲加強措施。

2 施工方案

由于聚脲對施工環境要求非常高，特別是噴涂聚脲對工作面無塵、混凝土基面含水率、基面干凈清潔、基層溫度等均有要求。但穿黃隧洞為地下深埋式高壓輸水隧洞，對采用噴涂聚脲還是手刮聚脲進行環縫封閉都需進行試驗、檢驗后方能決定。內襯環向結構縫為滿足高壓條件下持續輸水不滲水的要求，通過進行多次地面及洞內的模擬試驗，最終確定了適合穿黃隧洞條件的噴涂聚脲進行環向結構縫的封閉施工(圖3)。

圖3 隧洞內襯環向結構縫聚脲布置圖

3 施工工藝

3.1 清理刻槽打磨

對結構縫自縫口向里剔除深度為20 mm的閉孔泡沫板，并采用砂輪打磨兩側縫面，磨出新鮮的混凝土面且不留階坎。對局部性缺陷采用強度不小于45 MPa的水泥砂漿進行修補，待其要求達到強度后再次打磨，打磨完后用吸塵器吸灰。

3.2 底涂施工

(1)底涂是涂刷在混凝土表面、起到封閉針孔、排除氣體、增加聚脲與基層附著力的一種涂層材料。底涂適用于10 ℃～45 ℃氣溫條件下潮濕基面的底涂處理，但不能有水。

(2)底涂涂刷時一定要保證其均勻、全面。涂刷時應用力在被涂表面反復拉動或轉圈揉涂，將有助于漆液對其表面進行充分潤濕，增強漆膜的附著力。

(3)底涂涂料現配現用，嚴格按照說明書要求準確稱量。一般每m2不宜低于0.4 kg。

(4)第一道環氧底涂施工后一般干燥12 h以上，待其充分干燥后方可進行下一道工序。

(5)第二道底涂為聚氨酯底涂，涂刷方式同3.2。聚氨酯底涂涂刷完成后需對底板進行保護，干燥4 h后進行下一道工序，第二道底涂施工后一般需在24 h內完成下一道工序。

使用20倍放大鏡檢查填縫是否有裂紋會穿透針孔，對于不合格的需立即整改。

3.3 貼 邊

為了避免對噴涂工作面以外的混凝土面造成污染，同時，為保持聚脲噴涂面的整潔，需要對聚脲噴涂面兩側使用雙面膠粘合牛皮紙或其他材料進行貼邊處理。

貼邊時需嚴格按照兩側倒三角槽的走向粘貼紙張，以保證噴涂面的順直、美觀。

待噴涂完成后，使用壁紙刀沿倒三角槽外延平割保護紙張，使聚脲涂層無突兀，外側順直、美觀。

3.4 聚脲噴涂的施工

(1)噴涂前，使用儀器測量并記錄洞內及基面的溫、濕度，噴涂宜在10 ℃～50 ℃的環境溫度、相對濕度小于80%的條件下進行。基面溫度應高于露點溫度3 ℃～5 ℃，混凝土水分含水率小于8%。

(2)噴涂前，必須嚴格確定吐出量是否正常，確保兩種組分比例正確。A組分與B組分混合比例為1∶1(體積比)。為保證涂膜厚度均勻，同一位置噴涂遍數不小于2遍。噴涂時，噴槍口與噴涂面保持80～100 cm的距離，走槍以一槍覆蓋住前一槍的3/4～4/5為準，按約每2 s一步的行進速度控制；第1遍盡可能噴薄一些，走槍速度要稍快，同一位置噴涂第1遍后，應待涂層凝固1 min左右后再噴第2遍，以滿足不小于噴層厚度3 mm的要求。

(3)噴涂連續進行，若有間歇，噴涂間隔不能超過3 h。

(4)底涂表干后與噴涂聚脲的間隔時間若超過24 h，需重新滾涂底涂。

(5)檢驗時發現涂層有鼓泡、遺漏等缺陷，對涂層缺陷進行了修補。

鼓泡的處理是用刮刀切除聚脲防水層，用角磨機打磨處理并向外擴展5～10 cm，然后人工噴聚脲。若缺陷部位噴涂時間較短(≤3 h)，則應對缺陷涂層表面進行打磨、清理后直接進行二次噴涂聚脲防水材料。如果缺陷部位噴涂時間較長(>3 h)，則在缺陷涂層表面并向外擴展5～10 cm打磨清理后，施作專業粘結劑，然后噴涂聚脲修補、刮平，使整個涂層連續、致密、均勻。

3.5 壓水檢查

打孔位置選擇在縫外側15 cm處(圖4)。打孔深度約為22 cm，孔徑為14 mm，注水孔沿45°方向打孔到位于橡膠止水帶與銅止水之間。壓水試驗分三級加壓：首先加壓到0.35 MPa，持續10 min，而后加壓到0.45 MPa，持續10 min，最后加壓到0.55 MPa，持續20 min。

圖4 壓水試驗注水孔布置圖

4 結 語

噴涂主要用于防水、防腐、防沖磨和表面裝飾等領域。聚脲技術經過十年時間的磨礪和發展，在國內工業、民用、國防、水工防沖磨層、地鐵隧洞防水中應用較多，但噴涂聚脲施工技術在0.55 MPa高壓條件下持續輸水隧洞內襯環向結構縫封閉為創新性使用，該工藝復雜，施工條件要求高，在國內尚屬首列。通過對穿黃隧洞環向縫噴涂聚脲封閉施工的研究，制定了科學的施工工藝，可為今后類似工程的施工提供一定的參考(圖5)。

圖5 隧洞聚脲最終成型情況

參考文獻：

[1] 噴涂聚脲防水工程技術規程，JGJ/T；200-2010[S].

作者簡介:

李 霞(1976-)，女，山東博興人，工程師，從事水利水電工程施工技術及管理工作；王吉成(1980-)，男，寧夏中寧人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術及管理工作；胡詩魁(1984-)，男，河南商丘人，工程師，學士，從事水利水電工程試驗及管理工作.