聚脲防渗涂料在大江边水库双铰拱坝坝面防渗中的应用

□谌海锋（江西省萍乡市水利水电勘察设计院）

1 工程概况

大江边水库位于江西省萍乡市芦溪县长丰乡浒岭村境内，水库所在河流为湘江水系渌水支流麻山水上游，工程建成于1989年2月，坝址以上流域面积98.20 km2，总库容90.30×104m3，水库设计灌溉面积66.66 hm2，电站总装机容量为2×1000 kW，是一座以灌溉、发电为主的小（2）型水库。枢纽建筑物主要包括大坝、坝下放空管（兼冲砂）、发电引水隧洞、发电厂房等。水库大坝为混凝土双铰薄拱坝，坝顶高程为273.00m（黄海高程，下同），溢流堰顶高程为269.50m，最大坝高24.10m，在高程253.00m以下浇筑混凝土垫座，底宽6.50m，设水平底缝，两侧圆弧式铰缝，缝间涂浓肥皂水，设置塑料油膏止水。上部坝体坝厚从底部的2.50m逐渐收缩至顶部的1.50m，坝体采用外半径R=36.95m，坝面上游面垂直，下游坝面坡比为1：0.05，坝顶外弧长88.07m（其中溢流坝段外弧长71.00m），底拱外弧长43.07m（253.00 m高程处）。坝顶中心夹角120°，底中心夹角为66.80°。溢洪堰位于坝顶中部，无闸控制实用堰，出口为挑流消能方式。坝体中部坝脚设有放空（兼冲砂）涵管，为φ1.20m预制混凝土涵管，进口设有控制闸门及上部启闭设施及启闭房。从左坝端设有人行桥通至涵管启闭房。大坝上游左岸设有发电引水隧洞，全长910m，进口底板高程256.80m，断面为内径Φ1.80m有压隧洞，进口设有闸门控制及启闭设施。

2 大坝坝体存在的主要问题及防渗方案的确定

水库蓄水运行多年以后，坝体下游面存在多处渗漏点，铰缝止水带存在老化、漏水严重。2012年12月，对坝体混凝土取样，检测坝体混凝土强度值满足设计C20混凝土强度的要求。因此，分析认为坝体施工时未严格按要求对各层的冷缝作到位处理，加之坝体本身较薄等是导致大坝坝体渗漏的原因。2013年4月，江西省萍乡市水务局组织有关专家对大坝进行了安全鉴定，根据《江西省小（2）型大坝安全评估技术规定（试行）》大坝安全分类标准，大江边水库大坝属三类坝。须对大坝进行除险加固处理。因此，为同时解决坝体及铰缝漏水问题，加固设计在坝体上游面采用喷涂聚脲防渗体的防渗方案，防渗范围为正常蓄水位以下至坝脚部位的全部迎水面。

3 大坝喷涂聚脲防渗体施工工艺及施工技术要求

3.1 喷涂聚脲弹性体性能特点

聚脲防渗弹性体材料具有优异的防渗、抗冲磨等多种功能：

①具有优异的综合力学性能；良好的不透水性；低温柔性好；不会因坝体正常变形和铰缝转角而断裂，施工时不需对坝体铰缝作特殊处理。②快速固化，反应速度极快；施工效率高，采用成套喷涂、浇注设备，可连续操作；可以连续喷涂而不会因反应热过于集中而导致鼓泡、焦化等现象，具有良好的热稳定性能，使用期限长。③与多种底材，如混凝土、砂浆、钢材、沥青、塑料、铝及木材等，都有很好的附着力，并具有很强的抗冲耐磨特性。④无任何溶剂和影响强度的助剂，无污染，无毒性能，对水库水质无毒理影响。

3.2 喷涂聚脲弹性体工艺流程

施工准备→基材处理→验收合格→底漆→验收合格→喷涂聚脲防水涂料→验收合格→喷涂脂肪族面层（备选）→验收合格→竣工、编制竣工报告。

3.3 喷涂聚脲弹性体施工工艺及施工技术要求

大坝上游坝面防渗体施工工艺（工序）及施工技术要求见表1：

表1 大坝上游坝面防渗体施工工艺（工序）及施工技术要求表

3.4 喷涂防渗弹性体施工方法

3.4.1 基材处理和滚涂高渗环氧防水涂料①基面彻底清除油脂、灰尘、污物、脱模剂、浮浆和松散的表层。对基材表面进行打磨、清洗、刮涂专用腻子封堵混凝土表面孔洞。②混凝土基层表面不得有残留沾污物，不得有裂缝或起壳现象，基层含水率≤10%。③第二道底漆涂装间隔，表干后即可。如头道有干喷漆雾存在或表面已经污染，则应清洁处理后再进行第二道涂装施工。④喷涂或刷涂与混凝土基材相适应的底漆。底漆的涂刷或喷涂一定要尽量保证环氧底漆能渗入混凝土内部，待底漆彻底实干固化后才能喷涂聚脲弹性中间防渗层。

3.4.2 喷涂聚脲防渗涂料

3.4.2.1 温度检测。施工时要进行温控。首先检测原料桶的温度，应保持在19℃以上。先不连接喷枪，测量加热软管输出末端，这可以通过同泵抽出一些原料放在两个分开的，如纸杯之类的容器内用温度计测量，温度应在60～70℃之间，并且两个组分温度应该一致。

3.4.2.2 预先喷涂测试。在正式喷涂前应进行测试，把涂料喷在硬纸板上来确保喷出的扇形令人满意，并按体积比1:1混合，确保固化正常。

3.4.2.3 压力控制。在整个施工过程中都要进行压力监控。喷涂时压力范围在11.70～17.20MPa之间，这样可以确保A、B两组分充分、均匀混合。两组分一般被设计成同样的粘度。喷涂时，允许A、B两组分有微小的压力差，如果材料的喷涂和固化情况良好，那么压力差并不是什么大的问题。

3.4.2.4 流量检查。流量检查主要用于证实两个组分以相同的体积通过喷涂设备输送到喷枪中。喷涂系统中出线堵塞、连接不紧导致的泄漏问题都会导致流量不同和流速不稳定。

3.4.2.5 涂层厚度的检查。喷涂聚脲要保证喷涂厚度尽量均匀。涂层厚度检测一种为非破坏性的，如超声波检测。喷涂聚脲防水工程技术规程中规定采用超声波法检测涂层厚度。另一种为破坏性的检测方法，需将涂层按三角形割开，用游标卡尺进行测量。由于需严格控制每次喷层厚度，避免浪费并及时改进工艺，建议每次喷后都进行厚度检测。

3.4.2.6 其他检查。漏点检查、附着力测试等。聚脲喷涂后的凝胶时间需≤45 s；表干时间≥45 s，≤10min；实干时间≥60 s，≤30min；30min后可达到步行强度。对于不同区域之间的边界部位或者新、老聚脲弹性体防渗层之间应施工层间粘合剂，保证两层聚脲之间有较好的粘结。聚脲技术采用的化学原料，在喷涂施工中一定要注意通风与防护，否则很可能会造成施工人员出现一些不良症状。

3.4.3 喷涂灰色脂肪族聚氨酯面漆

结合工程实际运行条件，用于户外暴露场合，一定要喷涂耐紫外光、具有弹性的脂肪族面漆，以避免因涂层和面漆的膨胀系数不匹配而造成面漆开裂或龟裂等不良后果，延长芳香族聚脲中间层的使用期限。

①施工环境通风良好，并符合下列要求：涂装表面的温度至少应比露点温度高3℃，但不应高于50℃，相对湿度≤85%。②面漆涂膜要求平整光滑，色泽均匀一致，不得有漏涂、裂纹、气泡等缺陷，厚度满足设计要求。

3.4.4 特殊部位和细节处理

3.4.4.1 施工缝部位特殊处理

施工缝是整个大坝防渗处理的薄弱环节，施工缝处混凝土骨料集中、酥松、接茬明显、渗漏水等，在该处形成薄弱环节，在水荷载作用下结构的抗弯、抗剪的承载能力以及耐久性和使用功能降低，破坏很容易先在该位置产生。因此，应先清理施工缝，然后采用渗透水泥基结晶防水材料抹平，干燥后按要求喷涂各防渗层等。

3.4.4.2 层间搭接

对于聚脲涂料防渗来说，新旧两层防渗涂料之间需要进行特殊处理，才能够保证紧密结合。当新旧两层之间的施工间隔是在2-3 d以内，可在聚脲配方设计中添加助活剂，延长与后续聚脲涂层形成结合力的时间；当新旧两层之间的施工间隔在5 d以上，需要使用动力工具将旧的聚脲涂层边界15～20 cm表面打毛，并将它的最边缘处打磨成<30°的斜面，再在已经打磨的旧聚脲涂层表面涂刷专用层间粘合剂后，才能进行新一层聚脲材料的喷涂，与旧聚脲材料进行搭接。

由于大坝上游防渗涂料施工需采取吊篮或搭设高排架来进行，属于高空施工作业，一定要注意防止施工人员和设备高空跌落、防高空坠物击中，做好相应高空作业安全防护措施。

3.5 质量检测

2014年3月对大坝喷涂聚脲防渗体进行了终检，检测结果结论见表2：

表2 喷涂聚脲防渗体检测强度及厚度检测结果表

3.6 其它注意事项

由于大坝上游防渗涂料施工需采取吊篮或搭设高排架来进行，属于高空施工作业，一定要注意防止施工人员和设备高空跌落、防高空坠物击中，做好相应高空作业安全防护措施。

4 结语

大江边水库双铰拱坝通过在上游坝面采用喷涂聚脲防渗体后，经过水库蓄水以后的观测，坝体下游坝面及铰缝等的防渗效果明显，达到了水库除险加固的目的，提高了大坝安全运行能力，水质取样化验也未发现异样成分，取得了很好的经济效益及社会效益。因此，通过对大江边水库双铰拱坝采取喷涂聚脲防渗体方案在技术上可行，经济上也合理，可为同类水库大坝除险加固方案提供参考。