SK 手刮聚脲在潘家口大坝上游面缺陷修补及防渗处理中的应用

张云歧

（河北省唐山市迁西县海委引滦工程管理局,河北 迁西 064300）

1 工程概况

潘家口水库主坝位于滦河干流上,主坝为底宽缝混凝土重力坝。库容29.3 亿m3,最大坝高107.5 m,坝顶长1039 m,坝顶宽7 m,共分56 个坝段,1～18 和45～56 坝段为挡水坝段；19～22 为电站坝段；31～32 为底孔坝段；23～30 和33～44 是溢流坝段, 建在大坝的中部, 共设18 孔溢洪道。工程于1975 年元月开工,1980 年开始蓄水,1985 年竣工,1988 年通过国家验收。

2 大坝缺陷及渗漏原因调查分析

2018 年12 月工程检查中发现,185 m 高程廊道40、41坝段排水管排水量开始增大, 202 廊道41 坝段上游侧2 个扬压孔向上返水。通过观察及监测发现,漏水主要发生在每年1 月～3 月 ,而 5 月～11 月基本不漏。2020 年3 月发现48～51坝段下游面分别在210.0 m、216.0 m 及221.0 m 高程出现渗水,坝前工程检查发现48～51 四个坝段均存在贯穿于整个坝段的水平施工冷缝。经复查施工期缺陷资料及裂缝处理记录发现,40、41、48～51 坝段在施工期由于混凝土浇筑质量问题,在不同高程渗水处均存在浇筑层层面,形成贯穿于整个坝段的水平施工冷缝共8 条。其中已处理过的40（1997 年处理）、41（2007 年处理）坝段的水平施工冷缝修补材料已老化、脱落再次导致坝内漏水量明显异常。

横缝漏水时间多发生在每年的11 月～12 月到次年的4 月～5 月,有逐年增多的趋势。经分析产生横缝漏水的原因是止水失效,其主要原因是止水处混凝土质量浇筑不好,大骨料集中在横缝两侧,局部混凝土不密实,有蜂窝,埋设时凹曲部位没有位于横缝中间,铜片随横缝开度伸缩变化变松动或被拉断,使铜片止水失效。

3 大坝裂缝渗漏处理

大坝裂缝渗漏处理包括防水堵漏和补强加固两个方面,处理的基本原则是“上截下排”。本次施工对40、41、48～51 坝段混凝土水平施工冷缝、竖向裂缝及相邻坝体横缝渗漏主要采取迎水面封堵的方法,为防止横缝绕渗,同时封堵相邻的两条横缝端头。采用表面SK 手刮聚脲、高弹性聚脲砂浆及横缝采用高强聚氨酯灌浆材料进行化学灌浆进行防渗处理。

3.1 大坝水平施工冷缝、横缝

3.1.1水平施工冷缝、横缝处理方案

（1）水平施工冷缝处理：①剔除所有水平施工冷缝表面的旧橡胶板,及 V 型槽内的全部塑性填料；②40 和41 坝段194 m、197 m 高程：沿水平施工冷缝混凝土表面两侧,宽度为110 cm（大于原施工冷缝表面锚贴的橡胶板）,上下两边打磨成倒三角形,深度为 3 mm（见图1）；与水平缝相交的横缝上下打磨 240 cm,宽度为 80 cm（大于原粘贴的橡胶板,图 2）；③ 50 和 51 坝段209 m、210 m 高程：沿水平施工冷缝混凝土表面两侧,宽度为 100 cm（未处理过）,上下两边打磨成倒三角形,深度为 3 mm；④ 48～51 坝段216 m 高程：沿水平施工冷缝混凝土表面两侧,宽度为 40 cm（未处理过）,上下两边打磨成倒三角形,深度为 3 mm；⑤打磨、清洗水平施工冷缝混凝土V 型槽两侧；⑥用高强腻子封堵混凝土表面缺陷,固化后再次打磨、清洗；⑦V 型槽两侧涂刷底涂,用GB 塑性填料充填V 型槽。

图1 大坝上游面水平施工冷缝防渗施工图

图2 大坝上游面横缝防渗施工图

（2）横缝处理：①横缝处理是沿横缝开槽（2 cm×3 cm）,槽内嵌填高弹性聚脲砂浆；②高弹性聚脲砂浆固化后,沿横缝两侧打灌浆孔,孔深不能超过横缝内部的止水带,采用高强聚氨酯灌浆材料进行化学灌浆。

（3）涂刷界面剂、SK 手刮聚脲：水平施工冷缝上下各0.5 m 与相交的横缝上下各1.2 m,宽0.8 m 范围内混凝土表面涂刷界面剂,界面剂表干后分层涂刷SK 手刮聚脲,聚脲中间粘贴50 cm 宽的胎基布,水平施工冷缝及横缝中部聚脲厚度大于4 mm,两侧聚脲厚度大于3 cm。

3.1.2水平施工冷缝、横缝处理施工技术要求

（1）水平施工冷缝的上下边缘应打磨成倒三角形,边缘深度为3 mm。SK 手刮聚脲两遍后,聚脲与大坝混凝土之间的边缘应封闭,并使用柔性涂层与混凝土平滑过渡。

（2）保证横缝部位涂层厚度大于4 mm。

（3）涂刷均匀,涂刷一次成型,不要来回涂,防止出现小包。

（4）界面剂涂刷宽度大于聚脲宽度[1]。

3.2 竖向裂缝处理方案

在处理水平施工冷缝及横缝过程中,为进一步实现防渗作用,对明显的混凝土裂缝进行表面封闭处理。施工方案如下：

（1）用电锤凿除大坝混凝土竖向裂缝（旧缝）表面的环氧玻璃丝布及橡皮板；

（2）用磨光机沿竖缝两边进行打磨,打磨宽度为 25 cm,两侧边缘打磨为倒三角型,深度约2 cm～3 mm；

（3）用电锤沿裂缝部位表面开方形槽,深度大于 2 cm、宽 4 cm；

（4）清洗、烘干后,槽内涂刷潮湿面界面剂,界面剂表干后回填高弹性砂浆；

（5）待裂缝槽内砂浆凝固后,必须在混凝土表面涂刷界面剂,界面剂必须均匀,不得漏涂,涂刷宽度必须大于20 cm；

（6）界面剂表面呈现不拉丝状态时,涂上第一遍宽度为20 cm 的聚脲,表面干燥后,涂刷第二遍聚脲同时粘贴20 cm宽胎基布,均匀涂刷4 遍,SK 手刮聚脲涂层厚度要求不小于4 mm。涂刷一次成型,不允许出现鼓包[2]。

4 主要材料性能

4.1 SK 手刮聚脲

在处理潘家口大坝上游面混凝土缺陷时,使用防渗型SK手刮聚脲作为涂层粘合材料,该材料具有良好的抗紫外线和耐日晒性能,低温柔韧性为-45℃,能承受低温混凝土断裂引起的变形而不渗漏。其主要特点：①材料为脂肪族,耐老化,不变色；②无毒,符合环保要求；③具有较强的抗渗透、抗磨损能力；④强度高、伸长率高,与基础混凝土粘结性好；⑤耐老化,耐腐蚀,抗冻性好；⑥封闭混凝土水平施工冷缝、横缝及竖向裂缝表面时,可用复合胎基布加固；⑦局部缺陷修补采用同一种材料,施工简单,便于推广。

4.2 高弹性砂浆

采用高弹性砂浆材料对横缝缝内进行嵌缝修补。该修补材料抗压强度高,硬化快,附着力好。它具有优良的弹性,其弹性模量比普通砂浆低1000 倍左右。根据该比例,其最大牵引率约为10%～30%,压缩50%后可完全恢复。因此,它具有良好的抗拉强度和变形能力,在修复薄层混凝土缺陷方面具有一定的优势。

4.3 聚氨酯灌浆材料

横缝化学灌浆材料采用LW 和HW 混合浆液,该材料具有可灌性好、遇水膨胀、强度较高的特性,灌浆现场条件可以方便调整配比。

4.4 界面剂

聚脲涂层和混凝土基面底涂是中国水利科学研究院结构材料所研制的一种特殊的潮湿型专用界面剂BE,是一种固含量为100%的环氧底漆,底漆涂在饱和水面或者干燥表面,附着力好。BE 潮湿型界面剂固化时间一般在涂刷后3 h～5 h 以上,干表面的粘结力略高于潮湿面,粘结力大于2.5 MPa。

4.5 GB 塑性填料

塑性填料选择 GB 塑性填料,是以氯化丁基橡胶为主要成分,经混炼加工而成的止水材料,具有很好的耐化学性和耐老化性,并且有极强的变形性和自粘接性。

5 处理效果分析

在处理前2019 年2 月1 日,其中最大漏水量为40 坝段（28.2 L/min）,自2021 年6 月处理以后,40 坝段无漏水,41、48～51 坝段无漏水,达到了预想目的,水平施工冷缝、横缝及竖缝采用整体防渗处理后,说明封堵效果良好。

6 结语

潘家口大坝上游面缺陷导致廊道渗漏问题一直是我们在工程管理中考虑的问题,为解决这一问题,采取了多种方法和措施,但没有取得明显的抗渗效果,结合大坝实际情况,采用SK 手刮聚脲对大坝上游面混凝土缺陷进行整体防渗处理,处理效果明显,起到了止水防渗的作用,该材料不仅与混凝土粘接牢固,而且通过柔性防渗处理技术,达到防止裂缝、变形和渗透的目的,处理效果明显,在混凝土大坝缺陷及防渗方面有着广泛的应用前景。