聚脲防水涂层在大型沉管工程中的应用

陈 聪，徐轶凡

聚脲防水涂层在大型沉管工程中的应用

陈 聪，徐轶凡

（中交四航局第二工程有限公司，广东广州510300）

在港珠澳大桥沉管施工中，节段接头是施工控制的关键部位，聚脲防水涂层作为节段接头第一道防水、防砂结构，其施工效率直接影响沉管舾装进度，其施工质量则影响沉管使用寿命。文章详细介绍管节接头聚脲防水涂层在该工程中的应用，可为类似工程借鉴。

港珠澳大桥；沉管隧道；聚脲；防水涂层

1 工程概况

港珠澳大桥沉管设计使用寿命120 a，结构长埋水下Ⅲ类海盐环境，其作用等级为严重（D级）至非常严重（E级）[1]，管节安装海域最深达43 m[2]，环境恶劣，一旦沉管节段接头产生渗漏，后果不堪设想。为满足沉管设计使用年限，必须严格控制好节段接头第一道防水、防砂层——聚脲防水涂层的施工。由于聚脲喷涂在沉管施工中尚属首次，无先例可循，施工难度较大。

沉管节段接头聚脲防水涂层在节段接头OMEGA止水带检漏试验通过后、浅坞灌水之前进行喷涂作业，沿接头外侧整圈喷涂，宽2.40~3.01 m，喷涂厚度2~4 mm，按结构部位分为:顶板、侧墙和底板部分，每个接头聚脲喷涂面积约为249.70 m2，总面积近4万m2。聚脲防水涂层主要材料组成如表1所示。

表1 聚脲防水涂层材料组成Table1 coMponentsofsp ray polyureawaterproofing coating

2 施工工艺

沉管节段接头聚脲防水层施工主要工艺流程如图1。

图1 聚脲防水层施工流程图Fig.1 Flow char tofapp lication of spray polyureawaterproofing coating

2.1 基底处理

1）对接头处需要聚脲喷涂部位进行初步清理。清除工作面杂物、灰尘、油污，凿除表面浮浆，保持工作面整洁，设置必要的警示标牌，避免施工过程受到干扰。

2）用角磨机对聚脲喷涂部位进行打磨处理。打磨除去混凝土表面浮浆，直至裸露出明显级配碎石，露出表面的气泡或其它缺陷。

3）采用聚合物砂浆修补气泡及其它缺陷，使聚脲喷涂部位基底平整，处理完成后进行验收，符合要求后方可进行下道工序。

2.2 第1道底涂作业

采用环氧材料对聚脲喷涂范围进行涂刷，一般采用辊涂施工。第1道底涂起到封闭针孔、排除气体、增加聚脲与基层附着力的作用。

2.3 腻子找平

底层涂料完成并干燥后，将基层表面不平整部位用腻子进行找平。腻子采用人工刮涂，要求涂布均匀，无漏涂、无堆积。腻子表面剩余的少量针眼用修补腻子人工补平，待修补腻子固化后方可进行下一道工序施工。

2.4 接缝处铺设隔离膜

基层找平并硬化干燥后，将隔离膜均匀铺设于聚脲喷涂范围，贴紧沉管表面，用毛巾擦拭隔离膜表面，保证与沉管表面无气泡无空隙。

2.5 第2道底涂作业

第2道与第1道底涂材料相同，宜在聚脲层喷涂前4~24 h内进行，旨在增加聚脲层附着力。

2.6 聚脲喷涂

1）检查喷涂设备管线。

2）对无需喷涂部位进行遮挡，螺栓用塑料布胶带封好，作业人员在施工过程中需穿工作服，佩戴目镜、手套、防毒面具等劳保用品，并保证施工环境通风良好。

3）检查环境条件，聚脲喷涂适合在干燥、温暖环境中。现场喷涂作业不得在阴雨天气进行，实测周围环境温度>5℃，相对湿度<85%，并且基面温度与露点温度差＜3℃[1]。

4）需将B料搅拌15min以上，使之均匀。

5）喷涂设备主加热器需要加热到60～70℃，压力设定在17.24MPa（2 500 psi）左右，可根据现场情况和试膜取样情况及时调整工艺参数，保证压力平衡，出料雾化良好。

6）进行试喷作业，观察试喷情况，调整温度及压力值，达到最佳效果。

7）喷涂时，顶板、侧墙、底板等不同部位的手法也不相同。在喷涂立面和底面时应保持快速，轻而薄，多喷涂几遍，以避免流挂。喷涂平面则按照一般速度即可。每一道喷涂要保证覆盖上一道喷涂面积的20%左右，保证喷涂厚度均匀。

8）涂层端部应进行收边处理，喷涂结束后对周边进行专门处理，封边部分可以采用手刮涂料方式以保证密封效果，或采用角磨机将聚脲边缘修平，割除边角和流挂，保证防水层不易受到破坏或擦损。

2.7 缺陷修补

喷涂结束后，要检查整个喷涂面，查看是否存在鼓包、分层和针孔等现象。如果局部存在上述现象，则要割除缺陷部位，重新喷涂。对于缺陷面积较大的，喷涂前要对基底重新处理。

2.8 聚脲涂层检测

聚脲涂层经过7 d养护期，除了检查表观质量，还要检测涂层厚度和抗拔强度，主要通过超声涂层测厚仪和粘结强度检测仪等进行检测，并及时修复因检测而破坏的涂层。

2.9 聚脲防水层的保护

聚脲喷涂后，标准温度条件下（15~25℃）的干燥时间为15~18 h，如在低温条件下（5~10℃），干燥时间会超过24 h[3]。在此期间，应避免其它物品接触、击打聚脲涂层，以免造成损坏。

喷涂完成后，在管节横移、浮运安装过程中顶板区域还有大量构件吊装、缆绳拖带等工作，顶板的聚脲防水涂层存在受到破坏的风险。为避免聚脲防水涂层受到破坏，经过7 d养护期，进行顶板C20细石混凝土保护层施工，混凝土保护层宽2.6~3.36 m，厚70mm。

3 聚脲防水涂层特点

3.1 匹配性良好

沉管管节接头聚脲防水涂层的作业面并非单一平面，而是存在平面、立面、底面和转角，由于模板原因，这些表面不完全平整，存在凹凸面，甚至微小错台。相对于粘贴性防水卷材，聚脲防水涂层采用喷涂工艺，能够很好适应上述工况，在管节接缝处与沉管形成一体，匹配效果良好。

3.2 延展性良好

聚脲防水涂层具有良好的延展性能，通常伸缩量超过200%，正常使用年限能够很好适应沉管节段的伸缩、沉降变化，并且不容易产生破坏，达到聚脲防水涂层防水、防砂的目的。

3.3 粘结强度高

相对于粘结性防水卷材，聚脲防水层粘结强度较高。聚脲防水涂层在喷涂前进行了基底打磨、底涂等多道工序以及特殊的工艺材料，保证了防水涂层与混凝土的粘结效果。

根据设计要求，聚脲防水涂层抽检的拉拔试验要达到2.0 MPa以上[4]，实际检测中均高于此值，甚至部分数值远高于此。因此，聚脲防水涂层在使用过程中，能够与混凝土有效粘结，不易脱落，保证防水涂层有效使用。

3.4 对作业人员要求高

聚脲涂层是“三分材料，七分施工”，直接进行喷涂的操作人员，喷涂时对轻重、分层厚薄、喷射距离、搭接长度以及间隔时间等要素的把控，是涂层质量合格与否的关键。因此，聚脲喷涂人员要经过培训，在实践中不断总结，提高聚脲防水涂层的一次喷涂合格率。

3.5 受天气环境影响较大

1）聚脲防水涂层有多种材料，均属于敏感化学物品，要求的存放条件较为苛刻。各种聚脲原材料分类存储于专用仓库中，防水遮雨、防阳光直射，实时监控仓储温度，保证聚脲存储温度在10~40℃之间，保持容器密闭，设置通风设施，以防止材料变质或造成安全问题。有些添加材料（如丙酮等）存储温度甚至要低于26℃。

2）聚脲防水涂层的质量也极易受到施工过程中天气环境的影响。如果条件不符合设计要求，容易在基面形成小水珠，影响聚脲涂层的粘结效果，或导致鼓包、气泡等缺陷。

3.6 料比要求高

聚脲防水涂层主要由A、B料组成。实践证明如果A、B料比例失衡或混合不匀，容易导致涂层鼓泡和气孔等缺陷。

当A料过量时，过量的A料继续与空气中的水分发生反应生成CO2气体，在涂层的层间和涂层与基层之间形成气垫，产生潜在起泡区；当B料过量时，多余的B料不能充分反应，以黏液的形式存在于涂层内部，当涂层收缩时，两者均会形成鼓泡或气孔。有文献指出:喷涂聚脲弹性体的收缩并非来自于普通材料的热胀冷缩现象，而是来自于热固性高聚物的聚合反应特性。因此尽管涂层本身的弹性很高，仍会产生线性收缩，从而使A、B料过剩区域形成鼓泡。

料比产生偏差的原因很多，根据现场经验，主要来自于料温失控或设备某侧通道堵塞，偶尔出现在每次停枪后重新起喷或在更换料桶时。所以要通过总结操作经验，良好的设备保养，避免料比偏差导致质量缺陷。

4 结语

港珠澳大桥沉管管节接头所采用的聚脲防水涂层，目前经过24件沉管实践应用，取得了良好效果，并且从已经安装的沉管管节来看，能够很好地实现防水、防砂功能，达到了预期效果，可为类似工程借鉴。

[1]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计:管节结构施工图[R].2012.

CCCCHighway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel projectof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:Construction drawing of immersed tunnel structure[R]. 2012.

[2]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第III工区一分区项目经理部.港珠澳大桥沉管预制施工组织设计[R].2012.

ProjectManagement forWork Area III for Island and Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.Construction organization design for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge immersion precasting [R].2012.

[3]黄微波.聚脲弹性体技术[M].北京:化学工业出版社，2013.

HUANGWei-bo.Spray polyurea elastomer technology[M].Beijing: Chemical Industry Press,2013.

[4]港珠澳大桥管理局.港珠澳大桥施工及质量验收标准[S].2013.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Authority.Construction and quality acceptance criteria for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[S]. 2013.

App lication of polyurea waterproof coating in super large imMersed tunnel project

CHENCong,XUYi-fan
（No.2EngineeringCo.,Ltd.ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China）

In the process of construction of immersed tunnels for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,the segment joint is the key part in construction control.As the first waterproof and anti-sand structureon segment joint,the spray polyurea waterproofing coating plays a particularly important role.Its construction efficiency affects directly the outfitting schedule of immersed tunnels,and its construction quality affects the service life of the immersed tunnels.This article details the application ofpolyureawaterproof coatingon segment joint in thisproject,which can be a reference for similar projects.

Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;immersed tunnel;spray polyurea;waterproofing coating

U654.3

A

2095-7874（2016）07-0018-03

10.7640/zggw js201607006

2016-05-20

陈聪（1985—），男，广东河源人，工程师，工程技术管理专业。E-mail:757198379@qq.com