單組份聚脲涂料在上游壩面防滲中的應(yīng)用研究

楊先文

(遵義市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 遵義 563002)

1 工程概況

務(wù)川沙壩水電站壩址地處遵義市務(wù)川縣，壩址以上流域集水面積1396 km2，工程以發(fā)電為主，正常蓄水位615.00 m，相應(yīng)庫(kù)容8270萬(wàn)m3，水庫(kù)總庫(kù)容9940萬(wàn)m3，電站裝機(jī)30 MW(2臺(tái)×15 MW)。

大壩為單圓心等厚雙曲碾壓混凝土拱壩，壩頂高程620.00 m，最大壩高84.50 m，壩頂寬6.0 m，壩頂弧長(zhǎng)143.49 m，最大壩底寬21.5 m。壩體材料順?biāo)鞣较蛞来螢樯嫌螇蚊孀儜B(tài)混凝土、防滲層碾壓混凝土、壩體內(nèi)部碾壓混凝土和下游壩面變態(tài)混凝土，壩體混凝土抗?jié)B等級(jí)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 壩體混凝土抗?jié)B等級(jí)指標(biāo)

2 大壩滲漏現(xiàn)狀分析

通過(guò)大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查情況進(jìn)行評(píng)估，是判斷大壩運(yùn)行狀況的關(guān)鍵[1]。

2.1 變形監(jiān)測(cè)結(jié)論

大壩內(nèi)設(shè)三組正倒垂線裝置，第一組布設(shè)于壩右0+020.00 m；第二組布設(shè)于拱冠0+066.80 m；第三組布設(shè)于壩左0+112.40 m。在壩體554.00 m、572.00 m、590.00 m、607.50 m高程水平拱圈誘導(dǎo)縫位置，共布設(shè)16支測(cè)縫計(jì)。大壩垂線徑向位移大部分測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)為向下游位移，變幅在1.35 mm以?xún)?nèi)；切向位移各測(cè)點(diǎn)位移變化量較小，月變幅在0.65 mm以?xún)?nèi)；大壩表面徑向位移各測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為向下游位移，測(cè)點(diǎn)位移變幅在2.40 mm以?xún)?nèi)；切向位移測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)為向右岸位移，其余測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)為向左岸位移，測(cè)點(diǎn)位移變幅在1.20 mm以?xún)?nèi)；受環(huán)境氣溫降低影響，大壩表面垂直位移各測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為下沉，位移變幅在1.70 mm以?xún)?nèi)；大壩接縫、誘導(dǎo)縫開(kāi)合度月變幅在0.05 mm以?xún)?nèi)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 滲流監(jiān)測(cè)結(jié)論

在大壩廊道布設(shè)量水堰尺及三角堰板1套。大壩底層廊道滲流量測(cè)值為0.03 L/s，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 大壩應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)論

在壩0+071.45 m，537.00 m、538.00 m高程距上游壩面2.0 m、3.0 m處各布設(shè)1支單向應(yīng)變計(jì)。大壩混凝土應(yīng)變變幅在8.20με以?xún)?nèi)，處于穩(wěn)定狀態(tài)；下游壩面混凝土溫度變幅大于上游壩面，各測(cè)點(diǎn)混凝土溫度變化總體滯后于環(huán)境氣溫變化。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)滲流情況檢查

左壩段共2處滲水點(diǎn)，其中587.00 m高程滲水點(diǎn)呈挑流狀，573.00 m高程滲水點(diǎn)為間歇出流；右壩段598.00 m高程有1處浸潤(rùn)區(qū)；溢流壩段572.00 m高程附近有2處浸潤(rùn)區(qū)；溢流壩段4#、5#牛腿下部有2處浸潤(rùn)區(qū)；廊道內(nèi)存在多處呈滴水狀的漏水點(diǎn)，存在2處浸潤(rùn)區(qū)，漏水點(diǎn)多有白色析出物。滲水流量及浸潤(rùn)面積較穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯增大現(xiàn)象。原因可能為電站長(zhǎng)期高水位運(yùn)行，水流沿表面裂縫滲入混凝土碾壓層間等薄弱部位浸潤(rùn)滲漏。

3 防滲處理方案選擇

3.1 防滲材料選擇

脂肪族單組分聚脲涂料是由多種改性異氰酸酯和延遲型氨基擴(kuò)鏈劑配合而成的高性能彈性防水涂層材料，在潮濕條件下發(fā)生聚合反應(yīng)形成高強(qiáng)度高彈性的涂層，并對(duì)絕大部分基材擁有良好的粘結(jié)性和優(yōu)異的防水抗?jié)B性和抗沖磨性[1]。操作簡(jiǎn)單方便，使用年限可達(dá)30年以上。在水頭更高、相似壩型的豐滿(mǎn)水電站、白鶴灘水電站等工程中得到成功運(yùn)用[2]。

3.2 防滲區(qū)域選擇

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)檢查情況分析，大壩滲流現(xiàn)狀總體安全，故不采用灌漿，通過(guò)在上游壩面涂刷防滲材料，增強(qiáng)大壩的抗?jié)B性能，提高混凝土耐久性[3]。

對(duì)壩體上游壩面、沖沙泄洪底孔底板高程至正常蓄水位高程區(qū)域(570.00～615.00 m)進(jìn)行防滲處理，具體部位為大壩上游壩面及溢流頭部，面積約7000 m2。本工程涂刷區(qū)域最大水壓為48.73 m，脂肪族單組份聚脲能夠適應(yīng)水壓值不產(chǎn)生破壞，根據(jù)大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，脂肪族單組份聚脲涂料抗裂性能能夠適應(yīng)大壩變形情況。

壩面防滲處理主要有兩步措施：一是對(duì)上游壩面及溢流頭部進(jìn)行清理，對(duì)揭露的裂縫及混凝土缺陷處理；二是在修補(bǔ)后的壩面采用防滲涂料。

3.3 防滲設(shè)計(jì)

3.3.1 裂縫處理

根據(jù)《水工混凝土建筑物缺陷檢測(cè)和評(píng)估技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5251—2010)，0.2 mm≤縫寬<0.3 mm的混凝土屬于B類(lèi)裂縫，0.3 mm≤縫寬<0.5 mm的混凝土裂縫屬于C類(lèi)裂縫。B類(lèi)縫位于二類(lèi)(迎水面、水位變動(dòng)區(qū))環(huán)境條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理；C類(lèi)裂縫應(yīng)進(jìn)行處理[4]。擬對(duì)縫寬>0.2 mm的上游壩面與溢流頭部裂縫進(jìn)行處理。

對(duì)縫口表面進(jìn)行清理，根據(jù)裂縫情況，在縫一側(cè)以45°角鉆設(shè)斜孔，間隔20～30 cm。用電動(dòng)化學(xué)灌漿泵采用純壓式灌注高滲透環(huán)氧樹(shù)脂灌漿料，灌漿時(shí)豎縫從低處向高處進(jìn)行，橫縫從兩端向中間逐孔進(jìn)行灌漿，或分Ⅰ序、Ⅱ序孔并聯(lián)進(jìn)行灌漿，灌漿壓力0.3～0.5 MPa。灌漿結(jié)束3天或漿液固化后，清理表面，割除灌漿管，對(duì)灌漿孔口回填環(huán)氧砂漿，然后用角磨機(jī)打磨平整[5-6]。裂縫處理示意圖如圖1。

3.3.2 混凝土缺陷處理

鑿除松散的混凝土，以保證修補(bǔ)材料能與完好的混凝土基面獲得良好結(jié)合。先用切割機(jī)沿需要處理區(qū)域四周切槽，形成整體規(guī)則的邊緣，然后用電鎬清除疏松混凝土，并用高壓水沖洗干凈。鑿除厚度按照缺陷厚度增加2 cm為宜且必須均勻，避免出現(xiàn)薄弱斷面，周邊應(yīng)垂直表面切除。輪廓線構(gòu)成凸多邊形，且相鄰兩線間的夾角>90°[7]，如圖2所示。

采用高壓清洗機(jī)對(duì)混凝土基面進(jìn)行清洗至無(wú)顆粒粉狀灰塵。待基面自然晾干后，使用吸塵器對(duì)基面上殘留的粉塵、細(xì)小顆粒等進(jìn)行最后一道清潔，保證基面干燥、無(wú)松散顆粒。

3.3.3 上游壩面及溢流頭部涂刷防滲料

在完成基面的清理及修補(bǔ)后，針對(duì)上游壩面及溢流頭部采取人工刮涂3遍脂肪族單組份聚脲，如圖3所示。

圖3 刮涂3遍脂肪族單組份聚脲示意圖(單位：mm)

3.4 施工工藝

工藝流程：基面處理→涂刷潮濕基面專(zhuān)用底漆→刮涂聚脲砂漿(膩?zhàn)?→涂刷專(zhuān)用底漆→刮涂脂肪族單組份聚脲涂料[8]。

(1)基層處理。采用角磨機(jī)(配金剛磨片)對(duì)基面進(jìn)行整體打磨，確保無(wú)遺漏，主要除去表面浮漿、灰塵、污物和松散的表層等，并用吹風(fēng)機(jī)清掃干凈，露出牢固的基面，增強(qiáng)后續(xù)涂層對(duì)基面的附著力。

(2)涂刷潮濕基面專(zhuān)用底漆?；媲謇聿⒊龎m后涂刷底漆，涂刷盡量薄而均勻，無(wú)漏刷。

(3)刮涂聚脲砂漿(膩?zhàn)?。精確配比聚脲砂漿(膩?zhàn)?并攪拌均勻，采用刮板進(jìn)行整體批刮，固化后對(duì)表面進(jìn)行打磨，確?；鏌o(wú)顆粒、疙瘩、修補(bǔ)平整、堅(jiān)實(shí)。

(4)涂刷專(zhuān)用底漆。按比例精確配比專(zhuān)用底漆并攪拌均勻，采用滾筒進(jìn)行涂刷，涂刷要求薄而均勻，不得出現(xiàn)流掛和堆積，無(wú)漏涂。

(5)刮涂脂肪族單組份聚脲涂料。材料為單組份，無(wú)須混合，開(kāi)桶即用。底漆表干不拉絲后采用刮板進(jìn)行整體刮涂脂肪族單組份聚脲涂料，刮涂要求均勻一致，一次刮涂厚度0.7 mm，共3遍。

(6)施工縫、裂縫處理。刮涂脂肪族單組份聚脲前，先對(duì)施工縫、裂縫鋪設(shè)一道胎基布加強(qiáng)層[9]。

4 結(jié) 語(yǔ)

沙壩水電站歷經(jīng)多次防滲補(bǔ)強(qiáng)，但仍存在多處滲漏點(diǎn)，滲水帶有明顯析出物，不利于工程安全運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)大壩變形、滲流、應(yīng)變等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，選擇了適應(yīng)壩體變形較好、施工較快捷的脂肪族單組份聚脲涂料，論述了詳細(xì)的基面處理工藝及質(zhì)量檢測(cè)要求，對(duì)類(lèi)似工程防滲方案設(shè)計(jì)有一定借鑒作用。