(遼寧省水文水資源勘測(cè)局， 沈陽 110003)

觀音閣水庫工程建設(shè)期間形成的250.50m高程水平越冬縫裂縫比較集中，高水位運(yùn)行時(shí)滲漏、凍脹明顯，其中兩個(gè)溢流表孔下游面冬季出現(xiàn)了“冰包”。2013年在主汛前騰空庫容短暫時(shí)段內(nèi)，水庫管理單位采用化學(xué)灌漿與手刮聚脲綜合處理工法，選擇溢流壩段的4個(gè)壩段作為試驗(yàn)段實(shí)施了修補(bǔ)作業(yè)。工法的核心是裂縫內(nèi)部化學(xué)灌漿、手刮聚脲表面封閉，主要工藝分為抗收縮化學(xué)灌漿料內(nèi)部灌漿和手刮聚脲封閉表面裂縫兩項(xiàng)。實(shí)踐證明：工法可行、可靠，處理效果良好，且施工簡(jiǎn)便，非常適于高危及不規(guī)則裂縫部位使用。

1 工程概況

位于太子河干流上的觀音閣水庫于1995年10月建成，是以城市供水和防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電和養(yǎng)魚的大(1)型水利樞紐工程?？刂屏饔蛎娣e2795km2，總庫容21.68億m3，碾壓式混凝土重力攔河壩全長(zhǎng)1040m，最大壩高82m，正常高水位255.20m(溢流表孔堰頂)。壩體剖面為“金包銀”形式，上游3m防滲層、下游2.5m保護(hù)層和2m基礎(chǔ)墊層為常態(tài)混凝土，廊道、底孔等孔洞周圍為1m厚鋼筋混凝土，其余內(nèi)部為含粉煤灰30%～35%的干貧碾壓混凝土。基于當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)，工程建設(shè)期間形成了209.25m、218.25m、233.25m、250.50m高程的4個(gè)水平越冬縫。1994年處理了209.25m高程和218.25m高程水平施工縫， 2001年對(duì)233.25m高程水平縫進(jìn)行了化學(xué)灌漿處理。2009年6月～2013年1月現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)250.50m高程水平越冬縫裂縫比較集中，高水位運(yùn)行時(shí)滲漏、凍脹明顯，其中9號(hào)、11號(hào)兩個(gè)溢流表孔下游面冬季出現(xiàn)了“冰包”。

通過對(duì)250.50m高程水平越冬縫的成因分析，結(jié)合水庫運(yùn)用調(diào)度計(jì)劃， 2013年在主汛前騰空庫容短暫時(shí)段內(nèi)，水庫管理單位采用化學(xué)灌漿與手刮聚脲綜合處理工法，選擇23～26號(hào)溢流壩段作為試驗(yàn)段實(shí)施了修補(bǔ)作業(yè)。

2 抗收縮化學(xué)灌漿料內(nèi)部灌漿

2.1 化學(xué)漿液材料

根據(jù)預(yù)先確定的處理原則，規(guī)定對(duì)于伴有滲水的裂縫不論其開度如何，必須使用高壓灌漿設(shè)備將柔性化學(xué)漿液灌注到裂縫內(nèi)部進(jìn)行封堵止水；對(duì)于不滲水但最大開口寬度不小于0.2mm的裂縫亦需同樣處理，然后進(jìn)行表面封閉。漿液為可灌性好、強(qiáng)度高、無毒性、已在防水工程中普遍使用的遇水膨脹型的水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，其固結(jié)體具有抗收縮、遇水膨脹、彈性止水和在水中永久保持原形特性，以及吸水后再次膨脹止水的雙重止水功能。漿液的膨脹性好、包水量大，具有良好的親水性和可灌性，漿液的黏度、固化速度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)?；瘜W(xué)灌漿機(jī)理主要為：聚氨酯在灌漿壓力一次滲透擴(kuò)散的條件下，遇水后自行分散、乳化、發(fā)泡，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水和不透水的凝膠體及CO2氣體。借助氣體壓力，漿液被進(jìn)一步壓進(jìn)結(jié)構(gòu)的空隙，完全充填密實(shí)裂縫等多孔性結(jié)構(gòu)，形成二次滲透擴(kuò)散，從而達(dá)到堵水止漏、補(bǔ)強(qiáng)加固的作用。 統(tǒng)計(jì)資料顯示，在耐磨性、耐寒性、耐候性、可灌性、復(fù)原性、低溫柔軟性等方面，聚氨酯優(yōu)于環(huán)氧樹脂，更適合北方地區(qū)使用。

2.2 工藝流程

工藝流程為：施工準(zhǔn)備→查縫定位→布孔→鉆孔→鉆孔清理→安裝檢查嘴→壓水、壓氣檢查→安裝灌漿嘴→裂縫表面臨時(shí)性封堵→漿液配制→灌注漿液→質(zhì)量檢查(壓水檢測(cè)、取芯檢測(cè))→去除表面臨時(shí)性封堵并打磨混凝土表面和驗(yàn)收。

2.3 質(zhì)量控制點(diǎn)

a.在裂縫兩側(cè)、垂直裂縫表面走向、與開裂面間夾角小于45°處進(jìn)行錯(cuò)位鉆孔，間距20～60cm；鉆孔必須穿過裂縫，深度為結(jié)構(gòu)厚度的1/3～2/3；鉆孔與裂縫間距小于結(jié)構(gòu)厚度的1/2。

b.鉆孔與裂縫必須連通，無松動(dòng)顆粒、粉塵阻隔，保持表面干凈、新鮮、潤(rùn)濕。

c.固定在注漿孔內(nèi)的注漿嘴與孔壁密貼，無空隙，不漏水。

d.漿液配置溫度小于25℃，保證可灌性，漿液應(yīng)隨配隨用。

e.根據(jù)孔深不同選擇灌注壓力，最大持續(xù)灌漿壓力不大于3MPa，根據(jù)吸漿量逐級(jí)升至設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)吸漿率小于1mL/min時(shí)，保持壓力持續(xù)灌注3～5min即可結(jié)束灌漿，4～5h后檢查灌漿效果。

f.水平裂縫由一端向另一端逐孔依次進(jìn)行灌漿；垂直裂縫由下向上，單孔逐一連續(xù)進(jìn)行。

g.與結(jié)構(gòu)縫有交會(huì)的裂縫，對(duì)靠近結(jié)構(gòu)縫的進(jìn)行深層灌漿，對(duì)交會(huì)部位進(jìn)行鉆孔閉合止水處理，鉆孔以到達(dá)結(jié)構(gòu)縫嵌填材料為止。

3 手刮聚脲封閉表面裂縫

3.1 單組分手刮聚脲防滲涂料

含多異氰酸酯-NCO的高分子預(yù)聚體、經(jīng)封端的多元胺(包括氨基聚醚)及其他功能性助劑所組成的混合體，在無水狀態(tài)下體系穩(wěn)定。一旦開桶施工，在空氣中水分的作用下，迅速產(chǎn)生多元胺，多元胺與異氰酸酯-NCO快速反應(yīng)，形成適于人工手刮施工的單組分聚脲防滲涂料。其主要技術(shù)指標(biāo)見下表。

單組分聚脲防滲涂料主要技術(shù)指標(biāo)表

項(xiàng) 目指 標(biāo)拉伸強(qiáng)度>16MPa扯斷伸長(zhǎng)率>400%撕裂強(qiáng)度>70kN/m硬度(邵氏A)40～50附著力(潮濕面)>2MPa耐磨性(阿克隆法)<15mg不透水性2.0MPa,2h不透水顏 色可調(diào),不褪色

與雙組分聚脲材料相比，手刮聚脲材料與基礎(chǔ)混凝土黏結(jié)強(qiáng)度更大，達(dá)3MPa；材料單一，避免了配比不當(dāng)造成的質(zhì)量缺陷；材料為脂肪族(雙組分聚脲材料為芳香族)，耐老化性好，不變色；最關(guān)鍵的是手刮聚脲不需要專門的噴涂設(shè)備，如場(chǎng)地允許，可多個(gè)工作面同時(shí)施工。人工分層涂刮，涂層厚度的均勻性及寬度可控，施工質(zhì)量有保證。鑒于此，手刮聚脲防滲涂料近年來廣泛應(yīng)用于水庫大壩等高危、狹窄部位的混凝土伸縮縫及裂縫處理、大面積防滲及有抗沖磨要求的泄洪建筑物表面。

3.2 手刮聚脲涂刮作業(yè)

a.涂刮聚脲的混凝土區(qū)域同時(shí)存在混凝土蜂窩、脫空、凍融、剝蝕的，進(jìn)行缺陷預(yù)處理后進(jìn)行打磨，打磨范圍擴(kuò)大至預(yù)處理邊緣以外100mm；對(duì)于裂縫兩側(cè)混凝土的打磨，應(yīng)保證打磨區(qū)域邊緣與裂縫距離大于180mm。打磨深度視現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量而定，要將表面水泥漿及凍融的表層打磨掉，打磨后表面保持平整。

b.高壓水槍清洗混凝土表面，清除松動(dòng)顆粒，直至出露新鮮混凝土面。

c.界面劑涂刷均勻、無漏涂，盡量薄涂，涂刷界面要保持干燥無明水。涂刷界面劑的作用主要有兩方面：一是封閉混凝土基材表面毛細(xì)孔中的空氣和水分，避免聚脲涂層噴涂后出現(xiàn)鼓包和針孔現(xiàn)象；二是提高聚脲涂層與混凝土基材的黏結(jié)強(qiáng)度，提高防水防護(hù)效果。

d.在界面劑表干但未全面固化之前(以界面劑涂層與手部有少許粘連，但不完全沾手為宜)涂刮第一遍手刮聚脲，在1h內(nèi)，將胎基布(15cm寬)用抹子輕輕按壓在第一遍聚脲上面，保持胎基布上表面與聚脲上表面齊平。胎基布具有高強(qiáng)度、高延伸和耐穿刺的特點(diǎn)，重量輕、抗拉強(qiáng)度高、滲透性好、耐高溫、抗冷凍、耐老化、耐腐蝕。增設(shè)胎基布的目的是保證聚脲涂料在長(zhǎng)時(shí)間固化過程中的強(qiáng)度。

e.在第一遍聚脲表干后，在其表面再次涂刮1～3遍聚脲。固化后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2mm，一般性裂縫開口部位表面涂膜厚度3～4mm，涂刮寬度不小于40cm，涂層邊緣與裂縫縫口距離不小于20cm。

4 結(jié) 語

承建單位在汛前騰庫的短暫時(shí)段內(nèi)完成了水面以上246.00m高程至堰頂區(qū)域內(nèi)的118.4m水平裂縫、92.2m結(jié)構(gòu)縫缺陷處理作業(yè)，化學(xué)灌漿與手刮聚脲綜合處理裂縫工法易于操作的簡(jiǎn)便性得到了淋漓盡致的發(fā)揮：頂層廊道頂拱及側(cè)壁滲水明顯被擠出，9號(hào)、11號(hào)溢流表孔往年冬季的“冰包”消失無蹤，足以表明手刮聚脲防滲涂料用于水工建筑物迎水面防滲、裂縫和結(jié)構(gòu)縫表面防滲是可靠、可行的，觀音閣水庫250.50m高程水平越冬縫處理試驗(yàn)段是成功的。

[1] 黃國(guó)興,陳改新.水工混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[2] 趙暉，何風(fēng)，劉益軍，黃國(guó)泓.水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料的研制與應(yīng)用[J].化工新型材料，2005，33(8)：61-63.

[3] 于明鑫，史凱，祁軍.水溶性聚氨酯在壩工裂縫防滲堵漏方面的應(yīng)用[J].廣西水利水電，2005(2):28-30.

[4] 孫志恒，夏世法，付穎千，甄理.單組分聚脲在水利水電工程中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2009,40(1):71-80.

[5] 孫志恒，郝巨濤.聚脲防水材料在水利水電工程中的應(yīng)用[J].研究探索，2013,31(10):20-26.

[6] 孫志恒,李萌,倪燕,趙立庭.SK柔性防護(hù)涂料在伸縮縫及裂縫快速修復(fù)中的應(yīng)用[J].大壩與安全，2011(1):45-48.