SK 手刮聚脲在潘家口大壩上游面缺陷修補及防滲處理中的應用

張云歧

（河北省唐山市遷西縣海委引灤工程管理局,河北 遷西 064300）

1 工程概況

潘家口水庫主壩位于灤河干流上,主壩為底寬縫混凝土重力壩。庫容29.3 億m3,最大壩高107.5 m,壩頂長1039 m,壩頂寬7 m,共分56 個壩段,1～18 和45～56 壩段為擋水壩段；19～22 為電站壩段；31～32 為底孔壩段；23～30 和33～44 是溢流壩段, 建在大壩的中部, 共設18 孔溢洪道。工程于1975 年元月開工,1980 年開始蓄水,1985 年竣工,1988 年通過國家驗收。

2 大壩缺陷及滲漏原因調查分析

2018 年12 月工程檢查中發(fā)現(xiàn),185 m 高程廊道40、41壩段排水管排水量開始增大, 202 廊道41 壩段上游側2 個揚壓孔向上返水。通過觀察及監(jiān)測發(fā)現(xiàn),漏水主要發(fā)生在每年1 月～3 月 ,而 5 月～11 月基本不漏。2020 年3 月發(fā)現(xiàn)48～51壩段下游面分別在210.0 m、216.0 m 及221.0 m 高程出現(xiàn)滲水,壩前工程檢查發(fā)現(xiàn)48～51 四個壩段均存在貫穿于整個壩段的水平施工冷縫。經復查施工期缺陷資料及裂縫處理記錄發(fā)現(xiàn),40、41、48～51 壩段在施工期由于混凝土澆筑質量問題,在不同高程滲水處均存在澆筑層層面,形成貫穿于整個壩段的水平施工冷縫共8 條。其中已處理過的40（1997 年處理）、41（2007 年處理）壩段的水平施工冷縫修補材料已老化、脫落再次導致壩內漏水量明顯異常。

橫縫漏水時間多發(fā)生在每年的11 月～12 月到次年的4 月～5 月,有逐年增多的趨勢。經分析產生橫縫漏水的原因是止水失效,其主要原因是止水處混凝土質量澆筑不好,大骨料集中在橫縫兩側,局部混凝土不密實,有蜂窩,埋設時凹曲部位沒有位于橫縫中間,銅片隨橫縫開度伸縮變化變松動或被拉斷,使銅片止水失效。

3 大壩裂縫滲漏處理

大壩裂縫滲漏處理包括防水堵漏和補強加固兩個方面,處理的基本原則是“上截下排”。本次施工對40、41、48～51 壩段混凝土水平施工冷縫、豎向裂縫及相鄰壩體橫縫滲漏主要采取迎水面封堵的方法,為防止橫縫繞滲,同時封堵相鄰的兩條橫縫端頭。采用表面SK 手刮聚脲、高彈性聚脲砂漿及橫縫采用高強聚氨酯灌漿材料進行化學灌漿進行防滲處理。

3.1 大壩水平施工冷縫、橫縫

3.1.1水平施工冷縫、橫縫處理方案

（1）水平施工冷縫處理：①剔除所有水平施工冷縫表面的舊橡膠板,及 V 型槽內的全部塑性填料；②40 和41 壩段194 m、197 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側,寬度為110 cm（大于原施工冷縫表面錨貼的橡膠板）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm（見圖1）；與水平縫相交的橫縫上下打磨 240 cm,寬度為 80 cm（大于原粘貼的橡膠板,圖 2）；③ 50 和 51 壩段209 m、210 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側,寬度為 100 cm（未處理過）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm；④ 48～51 壩段216 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側,寬度為 40 cm（未處理過）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm；⑤打磨、清洗水平施工冷縫混凝土V 型槽兩側；⑥用高強膩子封堵混凝土表面缺陷,固化后再次打磨、清洗；⑦V 型槽兩側涂刷底涂,用GB 塑性填料充填V 型槽。

圖1 大壩上游面水平施工冷縫防滲施工圖

圖2 大壩上游面橫縫防滲施工圖

（2）橫縫處理：①橫縫處理是沿橫縫開槽（2 cm×3 cm）,槽內嵌填高彈性聚脲砂漿；②高彈性聚脲砂漿固化后,沿橫縫兩側打灌漿孔,孔深不能超過橫縫內部的止水帶,采用高強聚氨酯灌漿材料進行化學灌漿。

（3）涂刷界面劑、SK 手刮聚脲：水平施工冷縫上下各0.5 m 與相交的橫縫上下各1.2 m,寬0.8 m 范圍內混凝土表面涂刷界面劑,界面劑表干后分層涂刷SK 手刮聚脲,聚脲中間粘貼50 cm 寬的胎基布,水平施工冷縫及橫縫中部聚脲厚度大于4 mm,兩側聚脲厚度大于3 cm。

3.1.2水平施工冷縫、橫縫處理施工技術要求

（1）水平施工冷縫的上下邊緣應打磨成倒三角形,邊緣深度為3 mm。SK 手刮聚脲兩遍后,聚脲與大壩混凝土之間的邊緣應封閉,并使用柔性涂層與混凝土平滑過渡。

（2）保證橫縫部位涂層厚度大于4 mm。

（3）涂刷均勻,涂刷一次成型,不要來回涂,防止出現(xiàn)小包。

（4）界面劑涂刷寬度大于聚脲寬度[1]。

3.2 豎向裂縫處理方案

在處理水平施工冷縫及橫縫過程中,為進一步實現(xiàn)防滲作用,對明顯的混凝土裂縫進行表面封閉處理。施工方案如下：

（1）用電錘鑿除大壩混凝土豎向裂縫（舊縫）表面的環(huán)氧玻璃絲布及橡皮板；

（2）用磨光機沿豎縫兩邊進行打磨,打磨寬度為 25 cm,兩側邊緣打磨為倒三角型,深度約2 cm～3 mm；

（3）用電錘沿裂縫部位表面開方形槽,深度大于 2 cm、寬 4 cm；

（4）清洗、烘干后,槽內涂刷潮濕面界面劑,界面劑表干后回填高彈性砂漿；

（5）待裂縫槽內砂漿凝固后,必須在混凝土表面涂刷界面劑,界面劑必須均勻,不得漏涂,涂刷寬度必須大于20 cm；

（6）界面劑表面呈現(xiàn)不拉絲狀態(tài)時,涂上第一遍寬度為20 cm 的聚脲,表面干燥后,涂刷第二遍聚脲同時粘貼20 cm寬胎基布,均勻涂刷4 遍,SK 手刮聚脲涂層厚度要求不小于4 mm。涂刷一次成型,不允許出現(xiàn)鼓包[2]。

4 主要材料性能

4.1 SK 手刮聚脲

在處理潘家口大壩上游面混凝土缺陷時,使用防滲型SK手刮聚脲作為涂層粘合材料,該材料具有良好的抗紫外線和耐日曬性能,低溫柔韌性為-45℃,能承受低溫混凝土斷裂引起的變形而不滲漏。其主要特點：①材料為脂肪族,耐老化,不變色；②無毒,符合環(huán)保要求；③具有較強的抗?jié)B透、抗磨損能力；④強度高、伸長率高,與基礎混凝土粘結性好；⑤耐老化,耐腐蝕,抗凍性好；⑥封閉混凝土水平施工冷縫、橫縫及豎向裂縫表面時,可用復合胎基布加固；⑦局部缺陷修補采用同一種材料,施工簡單,便于推廣。

4.2 高彈性砂漿

采用高彈性砂漿材料對橫縫縫內進行嵌縫修補。該修補材料抗壓強度高,硬化快,附著力好。它具有優(yōu)良的彈性,其彈性模量比普通砂漿低1000 倍左右。根據該比例,其最大牽引率約為10%～30%,壓縮50%后可完全恢復。因此,它具有良好的抗拉強度和變形能力,在修復薄層混凝土缺陷方面具有一定的優(yōu)勢。

4.3 聚氨酯灌漿材料

橫縫化學灌漿材料采用LW 和HW 混合漿液,該材料具有可灌性好、遇水膨脹、強度較高的特性,灌漿現(xiàn)場條件可以方便調整配比。

4.4 界面劑

聚脲涂層和混凝土基面底涂是中國水利科學研究院結構材料所研制的一種特殊的潮濕型專用界面劑BE,是一種固含量為100%的環(huán)氧底漆,底漆涂在飽和水面或者干燥表面,附著力好。BE 潮濕型界面劑固化時間一般在涂刷后3 h～5 h 以上,干表面的粘結力略高于潮濕面,粘結力大于2.5 MPa。

4.5 GB 塑性填料

塑性填料選擇 GB 塑性填料,是以氯化丁基橡膠為主要成分,經混煉加工而成的止水材料,具有很好的耐化學性和耐老化性,并且有極強的變形性和自粘接性。

5 處理效果分析

在處理前2019 年2 月1 日,其中最大漏水量為40 壩段（28.2 L/min）,自2021 年6 月處理以后,40 壩段無漏水,41、48～51 壩段無漏水,達到了預想目的,水平施工冷縫、橫縫及豎縫采用整體防滲處理后,說明封堵效果良好。

6 結語

潘家口大壩上游面缺陷導致廊道滲漏問題一直是我們在工程管理中考慮的問題,為解決這一問題,采取了多種方法和措施,但沒有取得明顯的抗?jié)B效果,結合大壩實際情況,采用SK 手刮聚脲對大壩上游面混凝土缺陷進行整體防滲處理,處理效果明顯,起到了止水防滲的作用,該材料不僅與混凝土粘接牢固,而且通過柔性防滲處理技術,達到防止裂縫、變形和滲透的目的,處理效果明顯,在混凝土大壩缺陷及防滲方面有著廣泛的應用前景。