PTN接縫防滲材料在渡槽工程滲漏處理中的應(yīng)用

郭天德，張慧莉

(1.甘肅省引洮工程建設(shè)管理局，甘肅 蘭州 730000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

1 工程概況

引洮供水一期工程重點解決甘肅省中部干旱地區(qū)蘭州市、定西市與白銀市轄屬“三市·六縣”區(qū)域，2個縣城、64個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、743個行政村155.06萬人生活與生產(chǎn)、工業(yè)與生態(tài)、牲畜養(yǎng)殖等多元化用水，新發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉面積19.0萬畝，是具有綜合性供水功能的大型跨流域自流引調(diào)水水利建設(shè)項目。工程設(shè)計水平年(2030年)調(diào)水量2.37億m3，其中：非農(nóng)業(yè)供水量1.72億m3，占72.6%；農(nóng)業(yè)用水量0.65億m3，占27.4%。

引洮供水一期工程總干渠按照全線封閉，常年輸水運行設(shè)計，渠線全長109.45km，設(shè)計引水流量32.0m3/s，加大引水流量36.0m3/s，其中渡槽6座，總長1638.84m，矩型全封閉鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式，槽身凈斷面B(寬)×H(高)=4.4m×4.0m，標準跨長15.0m。各渡槽槽身通水運行中均不同程度存在滲漏，滲漏形態(tài)與狀況主要為兩個方面：一是槽身各跨之間環(huán)向伸縮縫(槽身接縫)、渡槽進出口端部環(huán)向伸縮縫存在滲漏水、線狀流水，槽身頂板環(huán)向伸縮縫存在外水向內(nèi)滲漏；二是槽身兩側(cè)墻及底板平面環(huán)縱向施工縫、砂眼等存在滲漏水。為提升輸水利用率，消除水量損失，并考慮渡槽槽身外表面能夠良好施作外保溫系統(tǒng)，防止槽身滲漏水對外保溫系統(tǒng)的危害，確保外保溫系統(tǒng)施工質(zhì)量及其功能的長久安全有效，并消除滲漏水對槽身及其下部支撐結(jié)構(gòu)的不利影響，須對全部渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫進行可靠與有效的滲漏水與防滲處理[1]。

2 渡槽槽身滲漏與防滲處理材料選擇

根據(jù)總干渠6座渡槽槽身外保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)向伸縮縫型式、內(nèi)表面結(jié)構(gòu)、滲漏水形態(tài)與狀況，以及環(huán)境狀況與長久運行工況，參考各類水利工程引輸水建筑物結(jié)構(gòu)縫、變形縫、伸縮縫、施工縫、沉降縫、裂縫、孔洞，以及水工混凝土結(jié)構(gòu)平面滲漏水與防滲處理的成功實踐案例[2- 9]，通過對目前廣泛應(yīng)用、國標與行業(yè)技術(shù)標準推薦，以及技術(shù)成熟的大量防滲漏止水材料進行對比分析，按照適應(yīng)性與防滲漏止水性能優(yōu)良、變形性能大、耐溫性好、無腐蝕性、耐酸堿鹽腐蝕、密度小、耐水壓、抗凍脹、耐老化、可冷施工、力學(xué)性能優(yōu)異、粘結(jié)力強、粘結(jié)拉伸斷裂伸長率大、防異物嵌入、混凝土基面滲透、基材廣泛、基面處理簡易、施工工藝簡便快捷、無毒環(huán)保無污染、性價比高，以及盡可能不過多增加槽身重量荷載等原則，擇優(yōu)選擇采用新一代、新型以活性粉煤灰為基礎(chǔ)，合成的環(huán)保型PTN石油瀝青聚氨酯接縫防滲材料(簡稱PTN接縫防滲材料或PTN密封膠，國家發(fā)明專利號：ZL200310118992.X)，對渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫進行滲漏與防滲處理。

PTN接縫防滲材料是以粉煤灰、石油瀝青、聚醚型聚氨酯預(yù)聚體為主要成分，摻加固化劑、催化劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等輔料，采用特殊制備工藝合成的技術(shù)性能優(yōu)異新型水工彈性密封防滲漏材料。它工程應(yīng)用廣泛，已在大量工程實踐中實際具體應(yīng)用。PTN接縫防滲材料符合國標GB/T17219- 1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料安全性評價標準》規(guī)定的各項技術(shù)指標要求，對水質(zhì)無毒、無害、無污染。

表1 PTN接縫防滲材料物理力學(xué)技術(shù)性能指標

PTN接縫防滲材料具有混凝土基面的滲透性能，可通過混凝土基面毛細孔道、微細縫隙和裂縫，向內(nèi)部滲透，填塞毛細孔道和微細縫隙，封閉裂縫，與混凝土凝結(jié)形成整體封閉防水層，增強改善混凝土性能，提高致密與防水性能。PTN接縫防滲材料物理力學(xué)技術(shù)性能指標見表1[10- 12]。

3 渡槽槽身滲漏及防滲處理總體技術(shù)方案

針對總干渠6座渡槽各跨槽身之間環(huán)向伸縮縫(槽身接縫)、進出口端部環(huán)向伸縮縫以及槽身平面的滲漏水形態(tài)與狀況，對槽身全斷面環(huán)向伸縮縫(包括頂板、兩側(cè)墻與底板)迎水面?zhèn)戎顾蹆?nèi)現(xiàn)狀填縫材料，全面徹底拆除后灌填PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料進行防滲漏處理；對槽身兩側(cè)墻與底板內(nèi)表面涂刷PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料進行防滲處理。

4 渡槽槽身滲漏及防滲處理施工

4.1 工序和工藝流程

4.1.1 槽身環(huán)向伸縮縫滲漏水處理

渡槽槽身環(huán)向伸縮縫滲漏水處理施工工序為：先頂板→再兩側(cè)墻→后底板，主要工藝流程為：復(fù)核檢查→迎水面?zhèn)戎顾蹆?nèi)現(xiàn)狀各類填縫材料拆除→基面處理→PTN接縫防滲材料制備→現(xiàn)狀橋型止水橡皮表面牛皮紙或塑料薄膜粘貼→PTN接縫防滲材料灌填→養(yǎng)護→施工質(zhì)量試驗檢測→工程驗收。

4.1.2 槽身平面防滲處理

渡槽槽身平面防滲處理施工工序為：先兩側(cè)墻→后底板，主要工藝流程為：復(fù)核檢查→基面處理→PTN接縫防滲材料制備→PTN接縫防滲材料涂刷→施工質(zhì)量試驗檢測→工程驗收。

4.2 材料制備

根據(jù)渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫的整體結(jié)構(gòu)、工程特性、接縫面型式、滲漏水形態(tài)與狀況、外保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及不同部位所處環(huán)境狀況與長久運行工況等因素，槽身不同部位滲漏水及防滲處理PTN接縫防滲材料確定分別采用不同的模量型號。槽身環(huán)向伸縮縫及底板平面滲漏水處理確定采用高模量H型號，為稠度大的糊狀；槽身兩側(cè)墻立面防滲處理確定采用中模量M型號，為稠度適中的膏狀。

PTN接縫防滲材料成品料按照相應(yīng)技術(shù)要求與流程制備[13]。按照渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫的整體結(jié)構(gòu)、工程特性、接縫面型式、滲漏水形態(tài)與狀況、外保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不同部位所處環(huán)境狀況與長久運行工況，以及PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工方式等因素，確定PTN接縫防滲材料高模量H型號與中模量M型號的甲乙雙組份料重量配合比相同，均為甲料:乙料=1.0∶2.0(重量比)。在實際灌填與涂刷施工中，結(jié)合PTN接縫防滲材料技術(shù)性能、施工方法與工藝、施工質(zhì)量控制，以及槽身結(jié)構(gòu)特性與不同部位等因素，通過現(xiàn)場實際施工試驗驗證，對甲乙雙組份料的重量配合比進行適當調(diào)整。

渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫PTN接縫防滲材料涂刷與灌填施工之前，將計量過的PTN接縫防滲材料甲乙雙組份料，按照確定的重量配合比倒入拌和與儲存容器內(nèi)，采用攪拌機將混合料強力攪拌8min以上，保證混合料顏色與稠度均勻一致，經(jīng)充分攪拌均勻混合后形成涂刷與灌填施工成品料。PTN接縫防滲材料屬于短時凝結(jié)固化材料，須按照“隨制備、隨使用、快用完”原則制備，一次不宜制備過多。須按照3.0h時段內(nèi)施工能力所能夠控制的槽身涂刷面積用量，以及環(huán)向伸縮縫灌填長度用量確定成品料制備量。制備好的成品料嚴禁添加稀釋劑等任何材料，嚴禁再次加料，確保一次調(diào)和拌制成型，成品料變稠時需頻繁攪動。冬季乙組分料較稠，可溫水浴加熱，易于倒出和攪拌，杜絕明火。

4.3 灌填及涂刷施工技術(shù)要求

4.3.1 施工環(huán)境要求

按照PTN接縫防滲材料的凝結(jié)固化時間以及施工強度與能力，對渡槽槽身全斷面不同部位分按要求區(qū)施工。在灌填與涂刷施工及后續(xù)養(yǎng)護的全過程中，施工區(qū)域環(huán)境溫度不得低于-5.0℃，嚴禁在明流水、水淋與大濕度等不利環(huán)境中施工，以確保灌填與涂刷施工質(zhì)量。

4.3.2 施工工具及試驗驗證

PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工工具可根據(jù)具體情況選擇，主要包括毛刷、滾筒、灰刀、攪拌棒、拌和與儲存容器、攪拌機、吹風(fēng)機、黃油槍及施膠槍等。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工之前，須進行施工試驗驗證，以確定單次施工槽長與面積、單次材料制備量、施工機具可靠性、施工時間、材料凝結(jié)固化時間、施工質(zhì)量控制要領(lǐng)，以及保護措施等，并測定施工區(qū)域環(huán)境溫度與濕度及其變化。

4.3.3 灌填施工技術(shù)要求

槽身環(huán)向伸縮縫迎水面止水槽內(nèi)PTN接縫防滲材料灌填之前，采用切割機和高壓空氣將槽內(nèi)灰漿及塵土等清理干凈，使之露出新鮮斷面層，粘結(jié)面潮濕也可施工。灌填采用支護模板灌入或用灰刀(“泥抹子”)嵌入方式施工，主要技術(shù)要求為止水槽全斷面內(nèi)將攪拌均勻的PTN接縫防滲材料須填充緊密、填滿壓實、擠緊粘牢，槽口灌填面與槽身平面防滲層或防護層齊平，表面平整光潔。加強分區(qū)灌填施工相接縫面處理，使之形成整體，密實相接。對于立縫或斜縫，可將PTN接縫防滲材料邊嵌入邊用膠帶封縫，并用直徑大于縫寬的塑膠管或沙袋加壓，以防外溢，也可將攪拌均勻的PTN接縫防滲材料放置至粘稠狀態(tài)，利用其自粘性能，采用貼有隔離紙的木板或灰刀將其填入縫中并抹平。

4.3.4 涂刷施工技術(shù)要求

槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷施工主要技術(shù)要求為注重縱橫來回用力，確保槽身面凹凸及兩側(cè)墻上下貼角部位能夠滿涂，全斷面涂刷層厚度須達到2.0mm，要求一次涂刷完成，防滲層須均勻密實，表面平整光潔。渡槽全長范圍內(nèi)，槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷層不設(shè)環(huán)縱向結(jié)構(gòu)縫。槽身全斷面混凝土裂縫、環(huán)縱向施工縫、混凝土澆筑不密實砂眼、坑槽、各類孔洞、分區(qū)和分塊相接縫面，以及槽身兩側(cè)墻上下貼角等部位，是涂刷施工質(zhì)量重點控制部位。加強相鄰?fù)克⑹┕^(qū)塊相接縫面處理，使之形成整體，密實相接。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工完畢后，須對槽身全斷面進行檢查，對灌填與涂刷施工不密實、不均勻等缺陷進行返工處理。

4.4 灌填及涂刷層養(yǎng)護技術(shù)要求

渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工完畢，及時采取相對應(yīng)措施保護與自然方式進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間以灌填與涂刷層完全凝結(jié)固化成型控制確定，時間一般不短于24h。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工、凝結(jié)固化及其后續(xù)養(yǎng)護全過程中，須進行全方位有效保護，嚴禁碰撞、摩擦、行車、堆物、搭載機具與承載、水流、污水以及-5.0℃以下低溫等對防滲涂刷層的危害及破壞，槽身底板部位是防護的重點區(qū)域。若造成任何形式的破壞，則須全面徹底返工處理。當施工區(qū)域環(huán)境氣溫低于-5.0℃時，須采取升溫和保溫技術(shù)措施，確保灌填與涂刷層能夠正常完全凝結(jié)、固化與成型。

5 施工質(zhì)量試驗檢測及檢查驗證與驗收

渡槽槽身及其環(huán)向伸縮縫滲漏水與防滲處理施工質(zhì)量試驗、檢測、檢查、驗證、驗收項目，除滿足相應(yīng)規(guī)范要求外，主要包括以下方面：

(1)PTN接縫防滲材料物理力學(xué)技術(shù)性能與質(zhì)量及供貨單位的《水利先進實用技術(shù)推廣證書》《專利證書》與國家級檢測部門衛(wèi)生性能檢驗報告等。

(2)槽身平面基面處理與修補。

(3)PTN砂漿配合比與強度。

(4)PTN接縫防滲材料成品料制備。

(5)槽身環(huán)向伸縮縫迎水面止水槽內(nèi)PTN接縫防滲材料灌填密實度。

(6)槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷層厚度及表觀。

(7)PTN接縫防滲材料灌填與涂刷層養(yǎng)護，以及凝結(jié)、固化與成型狀況。

(8)PTN接縫防滲材料與槽身平面，以及環(huán)向伸縮縫迎水面止水槽槽面的粘結(jié)強度與抗?jié)B性。

(9)PTN接縫防滲材料實際施工灌填與涂刷總用量，同每批次進場量與進場總量的相符性，以及與施工方案和方法的相符性。

(10)各類復(fù)核檢查、現(xiàn)場試驗檢測、實際施工與交接記錄、工序轉(zhuǎn)換記錄、施工質(zhì)量試驗檢測與文件、隱蔽與細部工程項目施工文件、施工過程驗收評審文件、相關(guān)圖紙、設(shè)計及其變更文件、設(shè)計交底文件、會議紀要、承包人自身相關(guān)文件、承包人外委項目與成果文件、施工方案與方法文件、實際施工詳盡竣工圖與竣工資料、基面復(fù)核檢查與修補資料、質(zhì)量事故及其處理報告、監(jiān)理人要求提交的其他完工資料，以及主材包裝與表觀、實際施工等影像(特別是隱蔽與細部工程項目)等技術(shù)資料，應(yīng)及時在施工過程中形成，須具有全面性、可靠性、真實性、代表性。

6 結(jié)語

PTN接縫防滲材料施工效率高，成型PTN接縫防滲材料體現(xiàn)出極強的柔性、粘結(jié)強度和防滲性，引洮供水一期工程總干渠6座渡槽，采用PTN接縫防滲材料對槽身全斷面環(huán)向伸縮縫灌填防滲漏處理，對槽身兩側(cè)墻與底板內(nèi)表面涂刷防滲處理。渡槽槽身經(jīng)PTN接縫防滲材料處理后，輸水運行未出現(xiàn)漏水及滲水現(xiàn)象，有效地解決了渡槽滲漏和防滲難題，確保了工程正常安全運行，且全面有效消除水量損失，輸水利用率大為提升。工程實踐證明，PTN接縫防滲材料可在水工建筑物接縫與裂縫處理，以及防滲處理等項目上推廣應(yīng)用。