聚脲防滲涂料在大江邊水庫雙鉸拱壩壩面防滲中的應用

□諶海鋒（江西省萍鄉市水利水電勘察設計院）

1 工程概況

大江邊水庫位于江西省萍鄉市蘆溪縣長豐鄉滸嶺村境內，水庫所在河流為湘江水系淥水支流麻山水上游，工程建成于1989年2月，壩址以上流域面積98.20 km2，總庫容90.30×104m3，水庫設計灌溉面積66.66 hm2，電站總裝機容量為2×1000 kW，是一座以灌溉、發電為主的小（2）型水庫。樞紐建筑物主要包括大壩、壩下放空管（兼沖砂）、發電引水隧洞、發電廠房等。水庫大壩為混凝土雙鉸薄拱壩，壩頂高程為273.00m（黃海高程，下同），溢流堰頂高程為269.50m，最大壩高24.10m，在高程253.00m以下澆筑混凝土墊座，底寬6.50m，設水平底縫，兩側圓弧式鉸縫，縫間涂濃肥皂水，設置塑料油膏止水。上部壩體壩厚從底部的2.50m逐漸收縮至頂部的1.50m，壩體采用外半徑R=36.95m，壩面上游面垂直，下游壩面坡比為1：0.05，壩頂外弧長88.07m（其中溢流壩段外弧長71.00m），底拱外弧長43.07m（253.00 m高程處）。壩頂中心夾角120°，底中心夾角為66.80°。溢洪堰位于壩頂中部，無閘控制實用堰，出口為挑流消能方式。壩體中部壩腳設有放空（兼沖砂）涵管，為φ1.20m預制混凝土涵管，進口設有控制閘門及上部啟閉設施及啟閉房。從左壩端設有人行橋通至涵管啟閉房。大壩上游左岸設有發電引水隧洞，全長910m，進口底板高程256.80m，斷面為內徑Φ1.80m有壓隧洞，進口設有閘門控制及啟閉設施。

2 大壩壩體存在的主要問題及防滲方案的確定

水庫蓄水運行多年以后，壩體下游面存在多處滲漏點，鉸縫止水帶存在老化、漏水嚴重。2012年12月，對壩體混凝土取樣，檢測壩體混凝土強度值滿足設計C20混凝土強度的要求。因此，分析認為壩體施工時未嚴格按要求對各層的冷縫作到位處理，加之壩體本身較薄等是導致大壩壩體滲漏的原因。2013年4月，江西省萍鄉市水務局組織有關專家對大壩進行了安全鑒定，根據《江西省小（2）型大壩安全評估技術規定（試行）》大壩安全分類標準，大江邊水庫大壩屬三類壩。須對大壩進行除險加固處理。因此，為同時解決壩體及鉸縫漏水問題，加固設計在壩體上游面采用噴涂聚脲防滲體的防滲方案，防滲范圍為正常蓄水位以下至壩腳部位的全部迎水面。

3 大壩噴涂聚脲防滲體施工工藝及施工技術要求

3.1 噴涂聚脲彈性體性能特點

聚脲防滲彈性體材料具有優異的防滲、抗沖磨等多種功能：

①具有優異的綜合力學性能；良好的不透水性；低溫柔性好；不會因壩體正常變形和鉸縫轉角而斷裂，施工時不需對壩體鉸縫作特殊處理。②快速固化，反應速度極快；施工效率高，采用成套噴涂、澆注設備，可連續操作；可以連續噴涂而不會因反應熱過于集中而導致鼓泡、焦化等現象，具有良好的熱穩定性能，使用期限長。③與多種底材，如混凝土、砂漿、鋼材、瀝青、塑料、鋁及木材等，都有很好的附著力，并具有很強的抗沖耐磨特性。④無任何溶劑和影響強度的助劑，無污染，無毒性能，對水庫水質無毒理影響。

3.2 噴涂聚脲彈性體工藝流程

施工準備→基材處理→驗收合格→底漆→驗收合格→噴涂聚脲防水涂料→驗收合格→噴涂脂肪族面層（備選）→驗收合格→竣工、編制竣工報告。

3.3 噴涂聚脲彈性體施工工藝及施工技術要求

大壩上游壩面防滲體施工工藝（工序）及施工技術要求見表1：

表1 大壩上游壩面防滲體施工工藝（工序）及施工技術要求表

3.4 噴涂防滲彈性體施工方法

3.4.1 基材處理和滾涂高滲環氧防水涂料①基面徹底清除油脂、灰塵、污物、脫模劑、浮漿和松散的表層。對基材表面進行打磨、清洗、刮涂專用膩子封堵混凝土表面孔洞。②混凝土基層表面不得有殘留沾污物，不得有裂縫或起殼現象，基層含水率≤10%。③第二道底漆涂裝間隔，表干后即可。如頭道有干噴漆霧存在或表面已經污染，則應清潔處理后再進行第二道涂裝施工。④噴涂或刷涂與混凝土基材相適應的底漆。底漆的涂刷或噴涂一定要盡量保證環氧底漆能滲入混凝土內部，待底漆徹底實干固化后才能噴涂聚脲彈性中間防滲層。

3.4.2 噴涂聚脲防滲涂料

3.4.2.1 溫度檢測。施工時要進行溫控。首先檢測原料桶的溫度，應保持在19℃以上。先不連接噴槍，測量加熱軟管輸出末端，這可以通過同泵抽出一些原料放在兩個分開的，如紙杯之類的容器內用溫度計測量，溫度應在60～70℃之間，并且兩個組分溫度應該一致。

3.4.2.2 預先噴涂測試。在正式噴涂前應進行測試，把涂料噴在硬紙板上來確保噴出的扇形令人滿意，并按體積比1:1混合，確保固化正常。

3.4.2.3 壓力控制。在整個施工過程中都要進行壓力監控。噴涂時壓力范圍在11.70～17.20MPa之間，這樣可以確保A、B兩組分充分、均勻混合。兩組分一般被設計成同樣的粘度。噴涂時，允許A、B兩組分有微小的壓力差，如果材料的噴涂和固化情況良好，那么壓力差并不是什么大的問題。

3.4.2.4 流量檢查。流量檢查主要用于證實兩個組分以相同的體積通過噴涂設備輸送到噴槍中。噴涂系統中出線堵塞、連接不緊導致的泄漏問題都會導致流量不同和流速不穩定。

3.4.2.5 涂層厚度的檢查。噴涂聚脲要保證噴涂厚度盡量均勻。涂層厚度檢測一種為非破壞性的，如超聲波檢測。噴涂聚脲防水工程技術規程中規定采用超聲波法檢測涂層厚度。另一種為破壞性的檢測方法，需將涂層按三角形割開，用游標卡尺進行測量。由于需嚴格控制每次噴層厚度，避免浪費并及時改進工藝，建議每次噴后都進行厚度檢測。

3.4.2.6 其他檢查。漏點檢查、附著力測試等。聚脲噴涂后的凝膠時間需≤45 s；表干時間≥45 s，≤10min；實干時間≥60 s，≤30min；30min后可達到步行強度。對于不同區域之間的邊界部位或者新、老聚脲彈性體防滲層之間應施工層間粘合劑，保證兩層聚脲之間有較好的粘結。聚脲技術采用的化學原料，在噴涂施工中一定要注意通風與防護，否則很可能會造成施工人員出現一些不良癥狀。

3.4.3 噴涂灰色脂肪族聚氨酯面漆

結合工程實際運行條件，用于戶外暴露場合，一定要噴涂耐紫外光、具有彈性的脂肪族面漆，以避免因涂層和面漆的膨脹系數不匹配而造成面漆開裂或龜裂等不良后果，延長芳香族聚脲中間層的使用期限。

①施工環境通風良好，并符合下列要求：涂裝表面的溫度至少應比露點溫度高3℃，但不應高于50℃，相對濕度≤85%。②面漆涂膜要求平整光滑，色澤均勻一致，不得有漏涂、裂紋、氣泡等缺陷，厚度滿足設計要求。

3.4.4 特殊部位和細節處理

3.4.4.1 施工縫部位特殊處理

施工縫是整個大壩防滲處理的薄弱環節，施工縫處混凝土骨料集中、酥松、接茬明顯、滲漏水等，在該處形成薄弱環節，在水荷載作用下結構的抗彎、抗剪的承載能力以及耐久性和使用功能降低，破壞很容易先在該位置產生。因此，應先清理施工縫，然后采用滲透水泥基結晶防水材料抹平，干燥后按要求噴涂各防滲層等。

3.4.4.2 層間搭接

對于聚脲涂料防滲來說，新舊兩層防滲涂料之間需要進行特殊處理，才能夠保證緊密結合。當新舊兩層之間的施工間隔是在2-3 d以內，可在聚脲配方設計中添加助活劑，延長與后續聚脲涂層形成結合力的時間；當新舊兩層之間的施工間隔在5 d以上，需要使用動力工具將舊的聚脲涂層邊界15～20 cm表面打毛，并將它的最邊緣處打磨成<30°的斜面，再在已經打磨的舊聚脲涂層表面涂刷專用層間粘合劑后，才能進行新一層聚脲材料的噴涂，與舊聚脲材料進行搭接。

由于大壩上游防滲涂料施工需采取吊籃或搭設高排架來進行，屬于高空施工作業，一定要注意防止施工人員和設備高空跌落、防高空墜物擊中，做好相應高空作業安全防護措施。

3.5 質量檢測

2014年3月對大壩噴涂聚脲防滲體進行了終檢，檢測結果結論見表2：

表2 噴涂聚脲防滲體檢測強度及厚度檢測結果表

3.6 其它注意事項

由于大壩上游防滲涂料施工需采取吊籃或搭設高排架來進行，屬于高空施工作業，一定要注意防止施工人員和設備高空跌落、防高空墜物擊中，做好相應高空作業安全防護措施。

4 結語

大江邊水庫雙鉸拱壩通過在上游壩面采用噴涂聚脲防滲體后，經過水庫蓄水以后的觀測，壩體下游壩面及鉸縫等的防滲效果明顯，達到了水庫除險加固的目的，提高了大壩安全運行能力，水質取樣化驗也未發現異樣成分，取得了很好的經濟效益及社會效益。因此，通過對大江邊水庫雙鉸拱壩采取噴涂聚脲防滲體方案在技術上可行，經濟上也合理，可為同類水庫大壩除險加固方案提供參考。