雙峰寺水庫(kù)大壩上游柔性防滲設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)分析

康軍紅

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，天津 300220）

碾壓混凝土抗?jié)B性能低、存在層間結(jié)合的薄弱環(huán)節(jié)，為保證碾壓混凝土大壩防滲安全，一般在其上游壩面設(shè)置防滲層，主要型式包括澆筑2～3 m 厚常態(tài)混凝土的“金包銀”，PVC、瀝青等柔性防滲層，設(shè)置鋼筋混凝土防滲面板及設(shè)置防滲性強(qiáng)的碾壓混凝土等。碾壓混凝土大壩上游防滲層設(shè)計(jì)和施工是該類工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 尤其是在氣候條件惡劣的北方寒冷地區(qū)，更是工程建設(shè)中需要引起的重要問(wèn)題。

1 工程概況

雙峰寺水庫(kù)大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂寬7.0～18.5 m，壩頂全長(zhǎng)533.0 m，共分24 個(gè)壩塊，最大壩高50.1 m，上游壩面鉛直，下游壩坡坡比1∶0.75［1］。壩體采用碾壓混凝土大倉(cāng)面連續(xù)薄層快速澆筑，碾壓層面多，施工工藝的關(guān)鍵是在壩體快速上升的同時(shí)保證層間良好的結(jié)合效果， 以確保大壩防滲安全。

2 壩體上游防滲層

根據(jù)國(guó)內(nèi)碾壓混凝土大壩筑壩經(jīng)驗(yàn)， 設(shè)計(jì)中對(duì)壩體上游防滲方案比較分析了全斷面碾壓混凝土和“金包銀”兩種型式?？紤]到“金包銀”方案在同一個(gè)倉(cāng)面內(nèi)既有常態(tài)混凝土，又有碾壓混凝土，無(wú)法同時(shí)填筑、同層上升,施工工藝和程序復(fù)雜，無(wú)法發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的特點(diǎn)， 且兩種混凝土由于配合比不同，造成初、終凝不同步，易在兩者結(jié)合部位形成薄弱面，從而影響壩體整體性，而碾壓混凝土自身的抗?jié)B性能較好, 可滿足本工程50 m 大壩的防滲需要，且能夠連續(xù)快速施工，因此根據(jù)國(guó)內(nèi)碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展實(shí)際，選擇了全斷面碾壓混凝土方案，即大壩上游壩面采用變態(tài)混凝土和二級(jí)配碾壓混凝土組合防滲，水平寬度根據(jù)作用水頭和壩高采用3.0 m［1］。

考慮到碾壓混凝土層面抗?jié)B性直接與碾壓層面結(jié)合質(zhì)量相關(guān)等多方面因素影響， 往往易成為碾壓混凝土大壩防滲的薄弱環(huán)節(jié)， 而碾壓混凝土層間質(zhì)量與碾壓混凝土配合比、 拌合物工作性能、 入倉(cāng)歷時(shí)、上層碾壓覆蓋時(shí)間、層間間隔及碾壓參數(shù)等多種因素有關(guān)，且本工程地處寒冷地區(qū)，氣溫季節(jié)和晝夜溫差大，冬季寒潮較頻繁，極端溫差達(dá)70 ℃左右，惡劣的氣候條件給碾壓混凝土施工質(zhì)量帶來(lái)了較大不利影響。同時(shí)，本工程大壩設(shè)計(jì)合理使用年限為100年，也要求大壩混凝土具有良好的耐久性。

為確保壩體防滲安全， 進(jìn)一步提高防滲層混凝土耐久性，本工程上游防滲層除采用變態(tài)混凝土+二級(jí)配碾壓混凝土組合防滲外， 還在壩體上游迎水面高程382.5 m（水庫(kù)死水位382.0 m 以上0.5 m）以下增設(shè)了輔助防滲措施［1］。

3 上游壩面輔助防滲方案

為適應(yīng)壩體變形， 以在上游壩面產(chǎn)生變形和部分裂縫時(shí)亦保證輔助防滲層的防滲效果， 壩體上游輔助防滲層宜選用柔性防水材料， 因此沒(méi)有考慮水泥基滲透型結(jié)晶類的剛性材料。 水利水電工程中常用的柔性防滲材料主要有PCS 柔性防護(hù)涂料、 單組份手刮聚脲和雙組份噴涂聚脲材料等， 其中PCS 柔性防護(hù)涂料與混凝土基層黏結(jié)強(qiáng)度較小， 且不適用于水位變化區(qū)； 雙組份噴涂聚脲需采用專用的主機(jī)和噴槍進(jìn)行噴涂，施工較為復(fù)雜；而單組份手刮聚脲具有優(yōu)良的抗紫外線和抗太陽(yáng)暴曬性能［2］，且能適應(yīng)高寒地區(qū)的低溫環(huán)境， 尤其是能抵抗低溫時(shí)混凝土開(kāi)裂引起的形變而不滲漏，且施工方便快速，具有較大的拉伸強(qiáng)度和延伸率， 且單組份手刮聚脲柔性防水材料已在十三陵抽水蓄能電站、 河南寶泉水電站、遼寧雙溝水庫(kù)混凝土面板、安徽白蓮崖水庫(kù)泄洪洞孔、三峽水電站泄洪底孔、景洪水電站、松山電站發(fā)電引水洞、新疆吉林臺(tái)混凝土面板和溪洛渡等多個(gè)水利水電工程防滲處理中成功運(yùn)用。因此經(jīng)綜合分析比較，雙峰寺大壩上游面輔助防滲層采用涂刷單組份手刮聚脲柔性防滲層，涂層平均厚度為2 mm［1］。

4 柔性防滲層施工

壩體上游柔性防滲層施工主要工序包括：表面清理→基層處理→涂刷界面劑→分層涂刷聚脲至設(shè)計(jì)厚度。在實(shí)際施工過(guò)程中，根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題和工程實(shí)際情況，為更好地保證涂層質(zhì)量，聚脲涂層底部增設(shè)了單層胎基布。柔性防滲層施工完成后情況如圖1。

圖1 雙峰寺水庫(kù)大壩上游聚脲涂層完成后情況

4.1 原材料性能指標(biāo)

本工程基層修補(bǔ)處理材料、界面劑、胎基布和單組分涂刷聚脲的主要性能指標(biāo)如表1～表4。

表1 基層修補(bǔ)處理材料主要性能指標(biāo) 單位：MPa

表2 界面劑主要性能指標(biāo)

表3 胎基布主要性能指標(biāo)

表4 單組分涂刷聚脲主要性能指標(biāo)

4.2 施工要點(diǎn)

4.2.1 混凝土基層處理

首先清除混凝土表面灰漿、灰塵、油污等，對(duì)孔洞、裂縫等進(jìn)行修補(bǔ)，干實(shí)后打磨平整。再將聚脲涂層周邊基礎(chǔ)打磨成深度大于涂層厚度倒三角， 并使涂層與周圍混凝土平滑過(guò)渡［3］。

4.2.2 涂刷界面劑

界面劑應(yīng)均勻無(wú)遺漏和堆積，面積應(yīng)大于聚脲范圍。 涂刷完成后應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行聚脲的涂覆作業(yè)；超過(guò)規(guī)定時(shí)間的，應(yīng)重新涂刷界面劑或活化劑。

4.2.3 聚脲涂刷

（1）聚脲施工環(huán)境溫度應(yīng)高于5℃，相對(duì)濕度小于85%，并嚴(yán)禁在雨天、雪天實(shí)施露天施工作業(yè)［3］。

（2）一次涂刷厚度不應(yīng)大于1 mm，后續(xù)涂刷在前一道表干后進(jìn)行。刮抹1 遍聚脲后鋪設(shè)胎基布；表干后再刮抹第2、3 遍或多遍， 使分縫處涂層平均厚度不小于4 mm，裂縫、陰角等部位不小于3 mm，其他部位平均厚度不小于2 mm。

（3）不同層間涂覆間隔的時(shí)間，超過(guò)材料的允許復(fù)涂時(shí)間，將已有涂層表面清理干凈，并涂刷層間處理劑。

（4）聚脲應(yīng)單向均勻涂刷，使聚脲與四周混凝土過(guò)渡平順，如圖2。涂刷過(guò)程中，作業(yè)面應(yīng)被污染。

圖2 混凝土表面聚脲涂層施工示意圖

（5）兩次涂刷作業(yè)面之間的搭接應(yīng)不小于0.5 m，搭接處下部涂層按斜坡收邊。

4.2.4 施工后的涂層保護(hù)

（1）涂層固化前應(yīng)妥善保護(hù)，0.5 d 內(nèi)不可與水接觸，3 d 內(nèi)不得受外力沖擊， 不能在涂層鑿孔或受的尖銳物體沖擊。

（2）成品涂層的表面不得進(jìn)行明火烘烤、電焊及其他高溫等作業(yè)。

（3） 聚脲涂層完工后21 d 方可進(jìn)行黏結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。

4.2.5 聚脲涂刷質(zhì)量檢查

（1）聚脲涂層要求整體覆蓋均勻，厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量應(yīng)滿足表5 要求。

表5 聚脲防滲層質(zhì)量要求

（2）涂刷料片及試驗(yàn)。每組涂刷作業(yè)前，首先涂刷0.2m×0.2m、厚度1.5±0.2mm 的試驗(yàn)料片，以便進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)， 并留存?zhèn)洳椤?料片在常溫下放21d，然后進(jìn)行拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率試驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

碾壓混凝土重力壩上游防滲層對(duì)大壩防滲安全非常重要， 但防滲層混凝土往往由于受混凝土配合比、澆筑工藝和養(yǎng)（保）護(hù)措施及溫度控制等多因素影響而不可避免地產(chǎn)生裂縫等缺陷， 因此在碾壓混凝土本體防滲的基礎(chǔ)上， 采用合適的輔助防滲涂層不但起到防滲作用， 同時(shí)對(duì)大壩表面混凝土也是一種很好的保護(hù)措施，可有效增強(qiáng)其耐久性。雙峰寺水庫(kù)自2019 年5 月下閘蓄水， 且已達(dá)正常蓄水位運(yùn)行，大壩壩體防滲效果良好。