大型輸水渡槽結(jié)構(gòu)縫滲水處理技術(shù)

鄭曉陽(yáng)，陳嘉敏

（中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)中線有限公司河南分公司，河南 鄭州 450000）

1 結(jié)構(gòu)縫滲水處理的背景及必要性分析

針對(duì)南水北調(diào)輸水渡槽結(jié)構(gòu)縫滲漏水問題，為確保南水北調(diào)工程安全和供水效益，有必要開展輸水渡槽結(jié)構(gòu)縫處理技術(shù)研究。

2 結(jié)構(gòu)縫滲水原因分析

2.1 渡槽自身的原因

渡槽的結(jié)構(gòu)性能直接關(guān)系到渡槽的使用性能，如果渡槽自身的結(jié)構(gòu)不合理，結(jié)構(gòu)縫過寬或過窄、止水帶選型不合理、止水帶位置布置不合理等都可能導(dǎo)致止水帶使用壽命縮短或止水帶止水效果不佳等問題。在結(jié)構(gòu)方面，結(jié)構(gòu)縫預(yù)留止水槽的寬度、形式，預(yù)留鋼筋的布置等均對(duì)止水效果有一定的影響。

在止水材料方面，橡膠止水常用于渡槽結(jié)構(gòu)縫防水，但結(jié)構(gòu)縫部位橡膠止水容易受到溫度的影響；紫銅止水具有延展性好、造價(jià)相對(duì)較高。

2.2 施工原因

渡槽結(jié)構(gòu)縫施工過程中作業(yè)不規(guī)范也是導(dǎo)致后期結(jié)構(gòu)縫滲水的主要原因。

3 結(jié)構(gòu)縫滲水處理

3.1 水下修復(fù)技術(shù)

水下修復(fù)技術(shù)可以在確保輸調(diào)水工程正常供水的工況下開展，具有施工工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用，不損壞工程主體結(jié)構(gòu)，不影響供水水質(zhì)等特點(diǎn)。此技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，處理方式雖以表面封閉為主，但充分考慮結(jié)構(gòu)縫的變形及結(jié)構(gòu)縫處理耐久度要求，處理時(shí)采用SR柔性材料和SR鼓包形式對(duì)結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行封堵，表面采用蓋片保護(hù)和螺栓緊固。該施工方案所采用的SR 柔性材料具有密封性好、耐久性強(qiáng)、變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)，非常適用渡槽結(jié)構(gòu)縫這種受熱脹冷縮影響明顯的部位，同時(shí)在水下黏結(jié)劑、密封膠、蓋片、不銹鋼壓條的共同作用下，結(jié)構(gòu)縫處理的防滲能力和變形適應(yīng)進(jìn)一步提高，采用不銹鋼螺栓、壓條大幅提高了施工效率，同時(shí)具有耐久性好的特點(diǎn)。

3.2 干場(chǎng)修復(fù)技術(shù)

干場(chǎng)修復(fù)技術(shù)，適用于多槽布置且檢修段槽體內(nèi)水體相對(duì)較少的渡槽，該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)一般在小流量輸水期開展，首先是排空作業(yè)，其次通過拆除原止水帶結(jié)構(gòu)、更換新止水帶、不等邊角鋼壓固止水帶、回填細(xì)石混凝土或環(huán)氧砂漿、表面手刮聚脲封閉，最終完成結(jié)構(gòu)縫滲漏水處理。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)

4.1 水下修復(fù)技術(shù)

①在不停水工況下完成結(jié)構(gòu)縫檢修，在結(jié)構(gòu)縫檢修時(shí)最大程度確保南水北調(diào)工程供水效益。②SR柔性材料、蓋片、不銹鋼螺栓等材料的合理應(yīng)用，耐久性更高，更適應(yīng)結(jié)構(gòu)縫部位熱脹冷縮、持續(xù)水壓力等不利影響，同時(shí)不加劇原止水結(jié)構(gòu)的破損最大程度保護(hù)原止水結(jié)構(gòu)。③用水中檢查滲漏點(diǎn)，滲漏的位置查找更為準(zhǔn)確，滲漏的處理也更為精準(zhǔn)，處理效果更為直觀。④該項(xiàng)目施工不受氣溫、天氣等外界因素影響，具有工藝先進(jìn)、易于施工、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 工場(chǎng)修復(fù)技術(shù)

①采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠固定新橡膠止水帶并對(duì)操作間隙進(jìn)行封堵，截?cái)嗔藵B漏通道，使得U 形橡膠止水帶和槽身的混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合得更加緊密。②在回填槽口后又對(duì)槽口和混凝土結(jié)構(gòu)接縫部位涂刷了防水涂料，進(jìn)一步隔斷了滲水通道。③創(chuàng)新地使用了方鋼壓條，止水帶壓板下方固定有兩個(gè)方鋼壓條，方鋼壓條壓接在翼邊上方，由于方鋼壓條有較好的平順變形能力，使得壓板與橡膠止水之間壓力傳導(dǎo)更均勻，在提高橡膠止水使用壽命的同時(shí)，進(jìn)一步提升橡膠止水周邊的密閉性。④止水槽內(nèi)回填細(xì)石混凝土或環(huán)氧砂漿，提高了結(jié)構(gòu)縫部位混凝土的防滲能力。⑤手刮聚脲對(duì)結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)1.50 m范圍進(jìn)行封閉，進(jìn)一步提升了結(jié)構(gòu)縫部位防滲能力。⑥該項(xiàng)技術(shù)在滲水處理的同時(shí)可以更好地檢查處理渡槽槽體其他缺陷，使得各種缺陷處理更徹底。⑦涂刷聚脲后，可以起到防止淡水殼菜在槽壁附著生長(zhǎng)，有效的避免了淡水殼菜對(duì)槽體混凝土的侵蝕破壞，提高的渡槽混凝土耐久性。⑧具有施工作業(yè)面大、條件好，處理簡(jiǎn)單，人員設(shè)備可大量投入，施工質(zhì)量、進(jìn)度更易保證等優(yōu)點(diǎn)。

5 國(guó)內(nèi)渡槽結(jié)構(gòu)縫修復(fù)處理技術(shù)對(duì)比

5.1 水下修復(fù)技術(shù)國(guó)內(nèi)技術(shù)比較

在不停水的運(yùn)行工況下，傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)渡槽結(jié)構(gòu)縫修復(fù)處理技術(shù)化學(xué)灌漿處理和鋪設(shè)環(huán)氧膠粘貼橡皮、氯丁膠片或塑料止水帶等柔性材料的處理方式，陳莉（2019）指出官山渡槽采用結(jié)構(gòu)縫中嵌入聚氨酯等防滲漏材料一般壽命周期在1-2 年左右。南水北調(diào)屬于大型輸水工程，渡槽單個(gè)跨度在30 m，跨度較大，受溫度、熱脹冷縮、長(zhǎng)期水壓力、風(fēng)化等因素的影響，經(jīng)以上處理方式處理的結(jié)構(gòu)縫洇濕、滲水問題得不到有效解決，主要原因?yàn)?，外?cè)聚氨酯灌漿和化學(xué)灌漿，冬季溫度收縮變化大，容易再次出現(xiàn)滲水；因基礎(chǔ)面不容易找平，單排螺栓不容易保證壓實(shí)效果。

另一種渡槽結(jié)構(gòu)縫外側(cè)處理方式是采用縫內(nèi)嵌柔性填料縫面安裝鋼板支撐防止填料脫落（滕玉楠，2015），外部加裝鋼板的方式固定填縫材料，因鋼板的剛性大，承受變形小，鋼板固定后容易造成破壞，該處理方式一般使用壽命也在1-2年左右。

此水下修復(fù)方式不同于傳統(tǒng)處理方式，直接在不停水工況下實(shí)施水下作業(yè)，減少了因停水造成的經(jīng)濟(jì)損失，通過降低維修頻次、縮短維修時(shí)間，快速高效解決滲水問題，實(shí)現(xiàn)在正常輸水流量不停水檢修條件快速修復(fù)，節(jié)省了施工時(shí)間，降低了維修成本，而且提高了施工質(zhì)量，可操作性強(qiáng)，理論壽命周期在10年以上。自2017年2月該技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，已經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)7年的運(yùn)行考驗(yàn)，處理后的結(jié)構(gòu)縫止水效果好，效果非常顯著。

5.2 干場(chǎng)修復(fù)技術(shù)國(guó)內(nèi)技術(shù)比較

目前國(guó)內(nèi)干場(chǎng)修復(fù)技術(shù)多采用刻槽修復(fù)，方廣文（2017）在趙山渡引水工程渡槽結(jié)構(gòu)縫修復(fù)時(shí)，采用將原結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)混凝土切割成矩形凹槽，在SR塑性止水材料表面粘貼1層SR防滲蓋片，兩側(cè)用不銹鋼膨脹壓條與螺栓固定，膨脹條安裝后，遇水后具有膨脹特性，使用壽命一般不超過2年。通過不銹鋼板保護(hù)SR 膠，防止SR 膠溢出，因SR 沒有起到阻水作用，長(zhǎng)時(shí)間的浸泡，容易從鋼板外圍推移出來(lái)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。

通過分析結(jié)構(gòu)滲漏原因，總結(jié)往年滲漏處理施工難點(diǎn)，此技術(shù)提出由一般工程采取面-面接觸的平壓板結(jié)構(gòu)調(diào)整為線面接觸的壓板焊接壓筋結(jié)構(gòu)，大大提高了壓板止水效果。壓板式止水效果受緊固面的平整度制約，黏合式止水受接縫變形和黏結(jié)力制約，此技術(shù)采用壓板式和黏合式相結(jié)合的止水結(jié)構(gòu)，采用3～5 mm 厚環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠替代橡膠止水帶與混凝土基面之間柔性黏接材料，采用不銹鋼角鋼替代平鋼壓板，有效解決了改造工程基面平整度找平問題和增加了不同止水材料之間有效連接和封閉，大大降低了施工難度，提高了止水效果，同時(shí)此技術(shù)結(jié)構(gòu)縫設(shè)有橡膠止水，耐久性大大提高，使用壽命理論超過10年。

6 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)外引水工程渡槽結(jié)構(gòu)縫滲漏較為普遍，渡槽結(jié)構(gòu)縫止水年久失修產(chǎn)生的滲漏，不僅造成水資源浪費(fèi)，滲漏會(huì)使配筋產(chǎn)生銹蝕，進(jìn)而危及工程結(jié)構(gòu)安全。采用兩種修復(fù)技術(shù)充分考慮了渡槽的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模、南水北調(diào)的供水特點(diǎn)及綜合效益等方面，有效解決了渡槽滲漏水問題，對(duì)比現(xiàn)有的處理技術(shù)，該結(jié)構(gòu)縫滲水處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，在南水北調(diào)中線工程的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。