克拉玛依引水工程干渠道伸缩缝修补技术研究

邓 洪

(新疆克拉玛依市水务有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000)

引水工程建设有利于改善水资源分布不均、短缺的问题[1-2]。由于各种建筑材料存在热胀冷缩等问题，长距离输水工程需要修建伸缩缝。部分引水工程在使用过程中，伸缩缝易出现不同程度的损毁，将对渠道输水效率产生影响，需要进行修补[3-4]。结合克拉玛依工程，对伸缩缝修补方案进行分析，为类似地区渠道伸缩缝修补提供参考。

1 工程概况

克拉玛依引水工程属国家大(2)型工程，其骨干工程-风克干渠位于准噶尔盆地西北缘。干渠穿越高寒干旱区，极端最高气温42.9℃(克拉玛依气象站)，极端最低气温-42.7℃(福海气象站)，干旱少雨，风沙较大。干渠于2000年建成通水，全长112 km，设计流量为23 m3/s，加大流量为28 m3/s。渠道伸缩缝止水材料原设计为沥青砂浆，后因沥青砂浆老化、剥蚀、脱落较为严重，先后采用了沥青砂浆、PVC油膏、聚氨酯密封膏、聚硫密封膏等材料进行伸缩缝修补工作，效果均不佳。

2 伸缩缝修补工程设计

2.1 伸缩缝情况

2.1.1 浆砌条石衬砌伸缩缝情况

渠道边墙型式为重力式挡土墙结构，采用条石砌筑，伸缩缝填缝材料大多为沥青砂浆，与缝体两侧条石依然具有一定的粘接力；有小部分为双组份聚硫密封胶(后期修补所采用)。止水材料下部为为高标号的细粒混凝土或苯板，缝体宽度3～6 cm不等，深度3～7 cm不等。两侧浆砌石面及缝体底部凸凹不平，因受水流影响较小，墙体单薄，墙体相对干燥。

2.1.2 混凝土衬砌伸缩缝情况

混凝土板衬砌伸缩缝有三种类型：

1)梯形边坡横缝

2)矩形边坡横缝

渠堤砌筑材料浆砌石，迎水面为现浇混凝土，厚度10 cm，伸缩缝原止水材料为沥青砂浆，完整性尚好。缝体止水材料剔除后，苯板裸露。清理后的缝体尺寸：其宽度4～6 cm不等，深度3～4 cm。缝体相对整齐、干燥。

3)渠道底部横缝

渠道底部为混凝土板浇筑，缝体尺寸较为规整一致，宽度3 cm，深度10 cm。原止水材料为沥青砂浆，现已老化、剥离、冲蚀殆尽，缝体内为泥沙混合无，已丧失止水功效。经过修补的缝体有聚氨酯密封胶和聚硫密封胶，与两侧混凝土粘接不良，未能达到水密性目标。缝体清理后，混凝土侧面较湿润，界面含泥量较高。缝体内部处于高含水状态。

2.2 伸缩缝修补方案

2.2.1 浆砌条石衬砌边墙横缝修补

缝体清理范围：缝体底部为细粒混凝土，清理至细粒混凝土表面为止；底部为苯板，清理缝体深度大于3cm。缝体止水修补设计：见图1～图3。

图1 止水修补设计(一般情况)

图2 止水修补设计(缝体底部为细粒混凝土)

图3 止水修补设计(缝体底部为苯板)

2.2.2 混凝土衬砌梯形边坡横缝修补

缝体清理范围：原沥青砂浆未剥离，清理缝体深度为3 cm，尤其是水面线以下部分的缝体应尽能保留原沥青砂浆；原沥青砂浆剥离严重，清理至混凝土板深度(上部8 cm，下部10 cm)。

缝体止水修补设计：见图4、图5。

图4 止水修补设计(利用原沥青砂浆)

图5 止水修补设计(全部清理+高压闭孔板)

2.2.3 混凝土衬砌矩形边坡横缝修补

缝体清理范围：同3.3.1；

缝体止水修补设计：同3.3.1。

2.2.4 混凝土衬砌渠道底部横缝修补

缝体清理范围：清理深度10 cm；

缝体止水修补设计：见图6。

图6 止水修补设计(全部清理+高压闭孔板)

3 伸缩缝修补工程施工

3.1 一般规定

聚氨酯密封胶施工的环境温度宜为10℃～35℃。当环境温度低于10℃或高于35℃时，施工时应采取措施。雨、雪天不应进行露天施工。增强型聚氨酯密封胶施工前，宜采取专用底涂料。

3.2 缝体清理

缝体清理范围应符合3.3节的规定，必须保证缝内混凝土、条石或水泥砂浆干净、干燥。基层表面应平整、坚实无油污、无杂物，不应有浮浆、起砂、空鼓裂缝等现象。当有上述现象时，应采取有效措施处理。缝体始、终端清理尺寸及清理干净程度要严格达标。缝体清理设备：锤子、錾子、切割机、角磨机、毛刷、钢丝刷、吹风机等设备和机具。缝体清理宜按下列步骤进行。

1)止水材料为沥青砂浆可用錾子清理缝体；止水材料为PVC油膏使用錾子清理困难时，可用切割机切割一定厚度的基层。

2)采用毛刷、钢丝刷清理缝体两侧基层面，刷除杂物、土、砂等；污染区域或不平整缝体可用角磨机去除污染面或磨平。

3)止水材料填筑前，用吹风机清理缝体内部，去除杂物、浮灰，并用毛刷将缝体两侧基材表面进行清理。

3.3 密封胶配制

聚氨酯密封胶用于伸缩缝止水修补工程施工前，应根据施工环境温度、施工条件和辅助材料等情况，按生产企业推荐的配合比或现场设定的配合比，通过试验确定后，方可开始施工。在施工现场禁止采用手工搅拌，宜采用手提电钻搅拌器或专用密封胶搅拌设备搅拌5 min以上，搅拌的混合物应达到均匀、无色差。配制好的材料应在2 h内用完，做到随用随配。对于阳面和阴面应分别配制密封胶。

3.4 密封胶填筑施工

将拌和均匀的混合物用嵌缝机或油灰刀嵌入接缝。将嵌入的密封胶压密实，不得有断头或空洞，嵌缝后应及时修整，使其表面光滑。密封胶填筑的必须严密按照操作规程执行，密封胶与两侧基材的粘接强度是修补工程的“精细”部分，施工技术人员要切实注意。

3.5 特殊施工环境下的施工

3.5.1 低温情况下的施工

根据风克干渠生产运行的需要，渠道停水期为10月中旬～次年4月初，因此，应合理选择修补工程的时间和工程量，避免在低温环境下的施工。低温下可采取如下措施。

1)施工室外温度不应低于5℃，密封胶本身的温度不应低于5℃。

2)密封胶配制需根据低温环境调整配合比和增加固化剂。

3)密封胶施工完7d内应避免发生零度以下的气温环境。

4)应对提高密封胶与两侧基材的粘接强度加强措施。

3.5.2 潮湿环境下的施工

根据风克干渠当前运行的情况，渠床含水较高，伸缩缝缝体清理后，缝体内部往往处于潮湿环境。因此，对潮湿环境下的情况做如下规定：

1) 混凝土衬砌梯形边坡横缝修补(潮湿程度低)

(1)尽可能保留原沥青砂浆；

(2)缝体晾晒：伸缩缝清理后晾晒时间3 d以上。

2)混凝土衬砌渠道底部横缝修补(潮湿程度高)

(1)缝体晾晒：伸缩缝清理后晾晒时间7 d以上或考虑次年4月份实施密封胶的填筑；

(2)烘烤：汽油喷灯、碘钨灯进行烘烤；

(3)增加密封胶与两侧混凝土的接触面积，设计见图3-图6；

(4)用角磨机打磨混凝土表面，为混凝土内部切割面；

(5)选择抗潮湿环境的聚氨酯产品，涂刷底涂料。

3.5.3 宽缝施工

缝宽指缝体宽度大于3 cm，深度大于5 cm以上的缝体，主要为垂直的边墙横缝。应采取以下措施：

1)调整密封胶配合比，降低流动性；

2)分次填筑，第一次填筑缝体底部及两侧，待密封胶有一定强度后第二次填筑，两次填筑的时间根据现场施工环境确定。

4 结语

(1)风克干渠原设计采用止水材料为沥青砂浆现已损毁严重，采用PVC油膏等材料不符合环保要求且粘结性能较差，目前干渠渗水情况较为严重。

(2)为了改善风克干渠渗水现状，需修补伸缩缝。针对浆砌石边墙、混凝土边墙采用不同的修补方案，以保证修补效果。

(3)针对风克干渠所在区域的自然环境条件分析了施工方案，施工过程中应当严格按照施工要求进行施工以保证工程建设质量。