柏葉口水庫混凝土面板堆石壩接縫止水破壞修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

張朝輝

(山西柏葉口水利工程有限公司，山西 太原030002)

【摘要】本文根據(jù)柏葉口水庫混凝土面板堆石壩的面板在長期水位變化區(qū)域內(nèi)的接縫止水，遭受凍融后局部出現(xiàn)破壞的情況，分析了寒冷地區(qū)氣溫對面板接縫止水結(jié)構(gòu)表面形成破壞的主要原因，結(jié)合接縫止水新技術(shù)和新材料的發(fā)展，提出了接縫止水修補施工方案。經(jīng)處理后效果良好，為其它混凝土面板接縫止水表面處理提供了成功經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】混凝土面板堆石壩；接縫止水；修復(fù)；技術(shù)

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.09.009

中圖分類號：TV543+.8

Application of joint seal damage repair technology in

concrete face rockfill dam of Baiyekou Reservoir

ZHANG Zhaohui

(ShanxiBaiyekouWaterConservancyEngineeringCo.,Ltd.,Taiyuan030002,China)

Abstract:In the paper, base on the situation of joint seal for face of Baiyekou Reservoir concrete face rockfill dam in long-term water level changing area can be locally damaged after freeze-thaw. Main cause of damage formed on the surface of face joint seal structure at temperature in cold area is analyzed. Joint seal repair construction method is proposed according to the development of new technology and new materials of joint seal. The effect is good after treatment, and successful experience is provided for joint seal surface treatment on the concrete face.

Key words: concrete face rockfill dam; joint seal; repair; technology

1水庫概況

柏葉口水庫位于山西省呂梁市交城縣會立鄉(xiāng)柏葉口村上游約500m的文峪河干流上，控制流域面積875km2，總庫容9712萬m3，是一座以城市生活和工業(yè)供水、防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的中型水利樞紐工程，主要由大壩、溢洪道、泄洪發(fā)電洞和水電站等建筑物組成。水庫大壩采用了混凝土面板堆石壩，是山西省最早開工建設(shè)的面板堆石壩。水庫壩頂寬10m，壩頂長310m，壩頂高程1138.30m，趾板面最低高程1050.00m，最大壩高88.3m。上、下游壩坡均為1∶1.4，下游壩坡每20m高設(shè)一馬道，馬道寬2m。

2012年12月31日，水庫工程已按初步設(shè)計完成全部建設(shè)內(nèi)容， 2013年9月30日，通過下閘蓄水驗收，初期蓄水最高蓄至1125.60m，蓄水總量5100萬m3。

2接縫止水的設(shè)置與出現(xiàn)的問題

混凝土面板堆石壩接縫止水是構(gòu)成壩體防滲體系的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)縫主要有周邊縫、面板垂直縫、趾板伸縮縫和防浪墻伸縮縫等。柏葉口水庫大壩面板布置了周邊縫、垂直縫、防浪墻伸縮縫及趾板伸縮縫。周邊縫和防浪墻伸縮縫縫寬均為1.50cm，底部設(shè)有銅片止水，縫間填浸瀝青木板。面板垂直縫分張性縫和壓性縫，設(shè)計縫寬為2cm。張性縫設(shè)三道止水，底部為銅片止水，中間為PVC止水，頂部縫口設(shè)凸體，期間充填性能良好的SR塑性填料，表面用加筋橡膠板和不銹鋼壓條封閉。壓性縫縫間設(shè)止水兩道，底部為銅片止水，頂部為SR塑性填料。防浪墻伸縮縫設(shè)置的銅片止水與周邊縫、垂直縫銅止水焊接相接，組成完整封閉防滲系統(tǒng)。面板接縫止水的具體結(jié)構(gòu)見下圖。

面板接縫止水結(jié)構(gòu)圖

水庫壩址區(qū)冬季氣候寒冷，多年平均氣溫10.1～12.5℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫-42℃。大壩面板共分為25塊，蓄水后經(jīng)兩個冬季，在長期水位變化區(qū)域內(nèi)(2m)面板接縫止水出現(xiàn)不同程度的損壞。具體表現(xiàn)為：螺栓被拉斷，角鋼被拉彎，加筋橡膠板表面被撕裂，伸縮縫內(nèi)部分SR填料局部受損，容易產(chǎn)生滲水，從而失去了密封保護作用，危及大壩安全運行。在大壩日常巡視檢查中也發(fā)現(xiàn)，表層的SR柔性嵌縫填料在夏季氣溫高時局部產(chǎn)生流淌情況。為防止接縫止水損壞情況進一步發(fā)展，保證大壩防滲系統(tǒng)完好，不影響水庫安全運行，必須對其修復(fù)保護。

3破壞原因分析及修復(fù)方案

由于原混凝土面板接縫止水表面保護層采用了加筋橡膠板封閉，其依靠不銹鋼壓條借助于膨脹螺栓固定在混凝土面板上。受混凝土表面不平整和橡膠板搭接形成錯臺的影響，使加筋橡膠板和混凝土表面接觸受力不均勻，在長期運行過程中容易出現(xiàn)橡膠板和混凝土表面接觸縫隙，造成庫水滲入角鋼和橡膠板的縫隙面，以及橡膠板和混凝土的結(jié)合面中。當(dāng)冬季氣溫較低時，就會結(jié)冰，凍脹作用容易產(chǎn)生破壞，使橡膠板蓋片的界面粘貼強度小于冰本身的抗拉強度，且因壓條和螺栓的突出部分增加了冰層的接觸面積，增大了冰層的握裹力，從而在蓋片和混凝土表面形成少量裂隙。當(dāng)春季氣溫連續(xù)回升冰層溶解開化時，庫水位長時間變化，冰面的沉降對角鋼及橡膠板產(chǎn)生巨大的拉拖力和撞擊力，形成冰拔效應(yīng)，使面板止水的保護層受到張拉、扭曲和剪切力的作用，造成已凍結(jié)在冰層中的角鋼和面板脫離，從而出現(xiàn)面板接縫止水表面破壞的現(xiàn)象。

經(jīng)對破壞情況進行分析，提出以下施工方案：在保護原接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)置不變的基礎(chǔ)上，更換、修復(fù)原面板結(jié)構(gòu)縫表面破損止水，是最經(jīng)濟可行的常用方法。主要以恢復(fù)原止水結(jié)構(gòu)為主，增設(shè)止水保護層，使表面止水抗凍能力有所提高。處理措施為先拆除原面板結(jié)構(gòu)縫表面破損部位止水，并清理干凈，涂抹底膠，填筑SR塑性止水材料(盡可能利用原有的SR止水材料，如遇SR止水材料損壞與流失，則進行全面更換)，SR止水外部形狀與原止水保持相同，在SR塑性止水材料上鋪設(shè)8mm厚的三元乙丙SR橡膠復(fù)合板，采用不銹鋼膨脹螺栓固定壓條，并切除高出螺母的螺桿，采用HK-96系列增厚環(huán)氧封邊劑進行封邊。SR止水修復(fù)完成后在混凝土面板SR止水位于水位變化段通過增加保護層(涂刮HK-988彈性涂料并覆蓋止水)的方法對該段止水設(shè)施進行防護。

止水修復(fù)時間宜安排在氣溫高時進行，對接縫止水分塊、分條統(tǒng)籌安排施工，保證各工序的有效銜接。使用高壓水對已損壞的接縫止水縫面進行沖洗清理，再用鋼絲刷將止水縫槽和縫面兩側(cè)20cm范圍內(nèi)混凝土表面刷洗干凈，清除浮塵和已松動體，經(jīng)涼干后盡快安排后續(xù)工作，防止二次污染，影響粘貼質(zhì)量。按要求配制好適量的SR底膠，在已清洗干凈的范圍內(nèi)均勻涂刷一遍，常溫下保持半小時以上，使其實干后再涂刷第二遍，待表面略顯干燥，用手摸沒有粘貼現(xiàn)象為宜。將SR材料制成細(xì)條，按“先縫內(nèi)后縫外，先兩邊后中間”的原則，沿原縫嵌填SR填料，用軟榔頭輕輕敲擊，將表面整理成原設(shè)計的張縫、壓縫結(jié)構(gòu)型式。再在上方初步固定SR蓋片，從上到下依次逐漸展開，撕去下表面的防粘紙。沿縫面一側(cè)先將蓋片粘貼在填料上，用力從粘貼處向另一側(cè)推進，逐步排出其間空氣，保證蓋片與填料的粘貼密實。對于兩端接頭的搭接部位，處理部位宜跨越良好部位10cm，蓋片搭接不低于20cm，要對舊蓋片表面刷毛清理干凈，保證搭接處粘貼良好。必須對貼好的蓋片邊緣進行封邊處理，用HK封邊劑和SR材料進行粘貼，使邊緣和混凝土表面粘貼牢固，飽滿密實。經(jīng)檢查SR蓋片粘貼合格后，采用L75×75×8不銹鋼角鋼對防滲蓋片進行固定安裝，用膨脹螺栓將其固定在混凝土面板上，安裝時要從兩側(cè)交錯固定，保證用力均勻。

制定的施工方案主要為冷粘法施工，其施工工藝流程為：卸除固定的螺母、解除壓條→拆除破壞的接縫止水表面→清除損壞接縫止水和清理面板基層表面→修補夯實嵌縫填料→試鋪蓋片、確定定位基準(zhǔn)線→配制適量膠粘劑→混凝土基面、基層多次涂刷處理劑→完成橡膠板抺膠液→粘貼、輥壓、排氣→蓋片、不銹鋼壓條的固定、安裝→對邊縫進行密封→全面系統(tǒng)檢查。

4修復(fù)施工技術(shù)要點

4.1徹底清理表面

注重對表面清洗、松動處理、平整度控制等工序質(zhì)量的檢查，這是整個施工工藝中最重要的環(huán)節(jié)。施工中，對接縫止水材料及橡膠板所覆蓋的混凝土表面必須處理潔凈，發(fā)現(xiàn)污染侵蝕嚴(yán)重的陳舊混凝土需用角磨機或鑿子等工具，剔除表面2～3cm厚的覆蓋層。后用水、鋼絲或氣泵清除泥土、雜物和粉塵。橡膠板粘貼部位可用砂輪等進行表面打毛，并用丙酮將油污擦洗干凈。

4.2科學(xué)使用涂膠

加筋橡膠板粘貼前，應(yīng)在粘貼位置劃出基準(zhǔn)線，以保證止水縫隙的中心線與橡膠板的中線重合。當(dāng)粘貼劑使用雙組分膠劑時，控制每次配制用量最多不超過3kg，否則容易產(chǎn)生暴聚現(xiàn)象，影響粘貼質(zhì)量。在與混凝土表面粘貼前，為保證粘貼牢固，必須先涂抹基層處理劑。施工過程中工作面不宜鋪得過大，涂刷膠時間不宜過長，避免塵土落入，一般應(yīng)邊涂膠液邊鋪貼，保證橡膠板涂抹粘貼劑長度大約2m，將橡膠板與混凝土對粘均勻。橡膠板粘貼宜在常溫下施工，避免陽光暴曬，氣溫最低不低于8℃，最高不高于28℃。

橡膠板鋪貼施工應(yīng)將上端對齊壩面上已畫好的基準(zhǔn)線，緩慢地向下推進，自然舒展鋪平，逐步撕開下部防粘紙，從一側(cè)向另一側(cè)均勻用力推平，避免用力拉伸而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鋪貼好的橡膠板可用橡皮錘慢慢敲擊，排除空氣，不能有折皺、鼓包等現(xiàn)象發(fā)生。

粘貼施工時為了使膠液充分浸潤、滲透、擴散、粘附于結(jié)合面，可將少量膠液涂抹于混凝土和橡膠板上，并來回刮抹數(shù)遍，做到中間厚、邊緣薄、不露白、不堆積。橡膠板邊緣一般要用抹刀勾縫，采用縫邊劑密閉封嚴(yán)，以防橡膠板翹邊、張口開裂造成滲漏。對不銹鋼壓條及膨脹螺栓的頭部應(yīng)涂抹聚氨酯封膠封嚴(yán)。

4.3牢固固定橡膠板及不銹鋼壓條

頂部無附加件的橡膠板鋪設(shè)后表面應(yīng)平整，與混凝土面應(yīng)結(jié)合良好。鋪設(shè)長條不銹鋼壓條應(yīng)增加固定部位，保證補強效果最好，固定的螺栓頭鋸掉后，露頭部位應(yīng)很短，保證能被聚氨酯封膠涂抹密封，從而降低冰推力對面膜的破壞作用，增大橡膠板與混凝土間的粘接力，同時防止面膜和混凝土之間產(chǎn)生冰拔力。在固定不銹鋼壓條施工時，射入膨脹螺栓常會造成周邊混凝土震裂，造成螺栓彎曲或無法固定。這時需加入小塊扁鋼，此時容易產(chǎn)生扁鋼尺寸過小、應(yīng)力集中等問題，導(dǎo)致橡膠板突起、膠液很少、邊緣膠過厚等情況發(fā)生，影響粘貼質(zhì)量，施工中應(yīng)多加注意。

5結(jié)語

針對接縫止水破壞情況及產(chǎn)生的原因，編制了柏葉口水庫面板接縫止水的修復(fù)方案，修復(fù)后的接縫止水恢復(fù)了保護、防滲功能，符合原設(shè)計要求，修復(fù)施工方案切實可行，修復(fù)效果良好，經(jīng)受了運行的考驗。該方法對預(yù)防面板接縫止水表面在冬季遭受冰脹、冰拔、冰推力等破壞有很好的效果，并對其他工程的面板接縫止水表層修復(fù)加固有參考作用。