高水頭船閘結構縫滲漏處理技術

譚鵬

摘 要：高水頭船閘結構縫滲漏處理對現場施工工藝控制要求非常高。本文以五強溪水電站三級船閘一閘室閘墻結構縫滲漏處理為例，介紹了改進型結構縫表層止水結構施工工藝，取得了良好的效果。

關鍵詞：船閘;結構縫;滲漏處理

中圖分類號：U641? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）10-0100-02

船閘是我國常見的內河水利樞紐通航構筑物，目前我國已經建成大小船閘800多座[1]，在保證內河航運暢通、促進經濟發展方面發揮著重要作用。船閘結構縫滲漏是船閘建筑物常見的問題之一，在高水頭船閘運行過程中表現得更加突出，對船閘建筑物安全產生的影響不容忽視。如何保證船閘止水結構發揮作用、有效控制滲漏，是長期以來困擾水工技術人員的一大難題。本文以五強溪水電站三級船閘結構縫滲漏處理為例，研究探討高水頭船閘結構縫滲漏處理技術。

1五強溪船閘簡介

五強溪水利樞紐位于湖南省沅陵縣五強溪鎮，是沅水干流上最大的水利樞紐工程。五強溪三級船閘建成于1995年2月，船閘總長544m，設計年貨運量250萬噸，是湘西南地區通往洞庭湖水系最重要的水運樞紐之一。其中一閘室閘墻高42m，閘首最大工作水頭42.5m[2]（僅次于三峽永久船閘45.2m），工作水頭高，通航任務重。

五強溪船閘一閘室共有三條結構縫。2001年，利用船閘大修機會，對L0+65、L0+172、二閘室L0+314三條結構縫進行了滲漏處理[3]。經過多年運行，閘墻結構縫金屬護板已經變形脫開、銹蝕嚴重，止水材料受到破壞并逐漸老化，局部已嚴重淘空。右側閘墻三條結構縫均出現不同程度漏水，其中靠下游側閘墻結構縫漏水最為嚴重，高水位運行時局部已形成壓射流。2015年，利用船閘大修機會，再次對閘室、輸水廊道結構縫進行止水處理。

2 高水頭船閘結構縫滲漏處理難點

2.1結構縫滲漏原因分析

通常，水工建筑物結構縫滲漏的主要原因有以下幾種[4]：①止水材料本身存在缺陷，例如止水銅片存在破損、孔洞等。②止水材料周邊混凝土存在質量缺陷，例如蜂窩、孔洞、氣泡，經水壓侵蝕形成滲漏通道。③閘墻混凝土溫度變形差異產生的拉應力導致止水材料脫開。據觀測數據分析，五強溪船閘一閘室閘頂最大開合度36-40mm，結構縫水平變形差異平均達25mm。④止水材料因溫度變化、水頭壓力頻繁變化造成疲勞、老化而失效，形成滲漏通道。

2.2結構縫滲漏處理的難點及特點

要確保結構縫滲漏處理效果非常困難，有以下原因：一是受高水壓的往復變化、混凝土結構差異變形以及止水材料本身老化的影響，止水結構非常容易失效;二是結構縫貫穿整個閘墻、閘室地板，必須要確保迎水面各個部位滲漏處理質量，才能有效恢復止水功能，但受環境條件限制，施工質量往往很難保證[5]。處理結構縫滲漏問題主要有兩個突破方向，一是研發具有抗拉強度高、延展性好、耐久性強的高性能止水材料;二是改進施工工藝，控制施工質量，確保止水材料能夠封堵所有的滲漏通道。

針對船閘結構縫滲漏處理的特點和難點，目前常用的滲漏處理方法主要有兩種，一種是增設表層止水結構，沿縫切槽，嵌填止水材料，表面蓋上剛性保護層;另一種是結構縫內灌漿。工程實踐中經常將兩種方法結合使用[5]，以達到更好的效果。本次止水處理采取第一種方法，在傳統止水結構的基礎上，采取新型止水材料，并對施工工藝進行了改進，達到封堵滲漏通道、完全止水的效果。

3 表層止水結構施工工藝

3.1選用材料

本次選用的表層密封止水材料為：納米SR塑性止水材料、三元乙丙橡膠增強型SR防滲蓋片、SR配套底膠、不銹鋼弧形（Ω型）保護蓋板。

納米SR塑性止水材料[6]是柔性嵌縫、封縫止水材料，具有塑性高、延展性好、耐候性強、與混凝土的粘結性好、容易施工等特點，是目前國內最常用、效果最好的水工建筑物止水材料之一。三元乙丙橡膠增強型SR防滲蓋片是由納米SR塑性止水材料、高強度聚酯土工布、聚酯膜、三元乙丙橡膠片等復合而成的片狀防滲卷材，具有防滲、防裂、防碳化和防冰凍的特性，可在常溫下冷施工。SR配套底膠是和納米SR塑性止水材料相配套的黏合劑，可以與后者保持高強度結合，保證止水材料與混凝土黏結強度大于材料本身的強度，又能滲入到混凝土的毛細孔結構中，增強粘聚力，有效封堵混凝土毛細孔滲漏通道。

不銹鋼保護蓋板采用3mm厚304不銹鋼蓋板，將其中間部位加工成弧形，兩側用膨脹螺栓固定在閘墻上，以抵抗閘墻溫度變形產生的拉應力，同時對SR防滲蓋片形成壓應力，提高止水結構防滲透能力。

3.2施工工藝

采取“嵌、封、排”的綜合處理措施，即“SR柔性止水材料+SR蓋片+不銹鋼保護蓋板”。主要步驟為表層處理→鑿槽→嵌填止水材料→安裝防滲保護蓋片→安裝不銹鋼蓋板。

3.2.1表層處理

拆除原有表層止水結構，表面殘留物清理干凈，局部有缺陷的位置，用丙乳砂漿補強加固，保證基面干凈、平整。

3.2.2鑿槽

采用手持型切割機，沿結構縫切出80mm寬、60mm深的騎縫V型槽，剔除結構縫內老化的嵌填材料，將 V型槽表面殘留物打磨干凈并用高壓水槍沖洗干凈后晾干。必須保證基面平整、干凈、干燥。

3.2.3嵌填止水材料

在干燥的混凝土表面分層涂刷SR配套底膠2遍，應保證每遍底膠干透后才能涂刷下一遍底膠。底膠干透后，將SR塑性止水材料加熱成條狀，將槽底縫隙填實，并利用止水材料的黏性將PVC橡膠棒固定在縫槽底部。然后將SR塑性止水材料現場加工成條裝逐層填滿V型槽，縫槽表面止水材料手工整理成弧形，并保證略高于兩側混凝土平面。

工藝要點：① SR塑性止水材料具有冷凝熱熔的特性，應現場將止水材料充分加熱（特別是冬季施工），使其呈熱熔狀態，提高塑性和黏性，以保證工藝質量。②止水材料必須嵌填密實，現場配置加熱設備（如乙炔或煤油噴燈），確保接頭很好地熔合。

3.2.4安裝SR防滲保護蓋片

防滲保護蓋片安裝：先在需要粘貼SR防滲蓋片的混凝土部位涂刷SR配套底膠，如混凝土表面有缺陷或者不平整，可用SR塑性止水材料補齊。展開SR防滲蓋片，撕去保護膜，將蓋片粘貼在SR塑性材料上，擠出空氣，使防滲蓋片與基面粘貼密實。

搭接部位處理：SR防滲蓋片搭接長度為200～300mm，搭接時應先在搭接段SR防滲蓋片背面涂刷SR配套底膠，待表面干燥后再進行搭接粘貼。

工藝要點：①必須確保蓋片與止水材料、與配套底膠粘貼密實，不留氣泡。②搭接部位應保證搭接長度，相鄰兩條蓋片粘結密實。

3.2.5安裝不銹鋼蓋板

（1）SR防滲蓋片安裝后，船閘結構縫表面用400mm（輸水廊道300mm）寬3mm厚Ω型不銹鋼（廠家加工成Ω型）保護壓板覆蓋，壓住SR防滲蓋片。Ω型不銹鋼護板用M10×100mm@200不銹鋼膨脹螺栓固定于閘墻，并在蓄水驗收前對膨脹螺栓再一次緊固，突出螺帽的螺桿進行切割，然后將螺桿和螺帽焊接，防止水流沖刷松動。

（2）SR防滲蓋片安裝并固定好后，最后用SR止水材料對SR防滲蓋片所有邊緣進行封邊，做到封邊密實、粘貼牢固。

3.2.6滲漏處理效果檢查

“嵌、封、排”的綜合處理措施全部完成后，將閘室充水至正常水位，對比處理前后滲漏量。在試水期間，右閘墻結構縫滲漏量顯著減少，由噴射狀漏水減少為極少量滲水，效果顯著。

4 結束語

船閘結構縫滲漏，不僅會對船閘建筑物結構安全性、耐久性產生不利影響，還會降低水資源利用效率。高水頭船閘結構縫滲漏處理施工難度大，要達到理想的止水效果并保證止水材料長期有效非常困難。五強溪船閘結構縫處理，對施工材料進行了更新，采用新型納米SR塑性止水材料和Ω型不銹鋼護板，提高了材料強度和耐久性;改進了施工工藝，采用膨脹螺栓緊固不銹鋼蓋板，能增強止水蓋片、SR止水材料與混凝土的黏結緊密程度，有效防止滲漏。本次結構縫滲漏的成功處理，為類似工程提供了良好的實踐經驗。

參考文獻：

[1]張利鵬.高水頭船閘水流三位數值模擬研究[Z].重慶交通大學碩士論文，2008.

[2]申群眾.五強溪三級船閘系統[J].華中電力，1995.

[3]林金良.三峽永久船閘結構縫滲漏處理技術[J].水利發電，2003.

[4]鄧文兵.五強溪水電廠三級船閘結構縫漏水處理[J].大壩與安全，2003.

[5]張勇，吳海斌.三峽船閘閘室及閘首結構縫滲漏處理[J].中國三峽建設，2003.

[6]王甘偉，龍小慶.SR止水材料在三板溪水電站副壩面板上的應用.貴州水利發電[J]，2008.