納子峽水電站堆石壩混凝土面板止水變形處理措施

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司工程實驗監測院，陜西 西安 710043)

1 工程概況

納子峽水電站位于青海省大通河上游末段，是大通河流域年調節的“龍頭”水電站，電站主要任務是發電。主要建筑物由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸放空泄洪洞、左岸引水發電洞、發電廠房、升壓站等組成。水庫正常蓄水位為3201.5m，總庫容7.33×108m3，為二等大(2)型工程。電站總裝機容量87MW，水頭范圍100.47～113.50m。

混凝土面板堆石壩壩頂長度416.01m，壩頂寬度10.0m，壩頂高程3204.6m，防浪墻頂高程3205.8m，最大壩高121.5m。大壩面板設計厚度為64.1～30.0cm的不等厚結構，面板間設垂直縫,面板與趾板間設周邊縫,壩頂防浪墻與面板間設伸縮縫。面板共有35條塊，其中12m的33條塊，左、右岸分別為5.61m和5.99m三角條塊各一塊，單塊面板最長209.95m。面板混凝土設計標號為C30F300W12，混凝土總方量28785m3，鋼筋總量2632t。2013年8月混凝土面板澆筑完成，2014年2月開始蓄水。

2 裂縫破損處理措施

2.1 垂直縫、周邊縫及面板裂縫檢查

2014年11月電站投產發電，經過近兩年的發電運行期，2016年4月中旬，在壩前冰蓋消融后，再次對水庫水面以上面板進行檢查， 發現存在以下主要問題：

a.面板垂直縫及周邊縫：表面止水塑性填料不飽滿，變形較為嚴重；防滲保護蓋片存在沿兩側固定端撕開破損現象。

b.防滲蓋片接頭：蓋片接頭搭接部位出現開裂或撕裂破損。

c.面板裂縫：水庫蓄水前已經處理過的水位變幅區面板裂縫，存在防滲膠帶和彈性涂層與混凝土面開裂剝離的現象。

堆石壩面板混凝土不同于一般的大體積結構混凝土，長、寬、厚三相尺寸相差懸殊，面板厚度較薄，縱向長度很大，影響面板混凝土產生裂縫的因素也較多且十分復雜。根據2016年面板表面止水冰蓋消融后面板止水破損情況，結合專家咨詢意見，并參考國內類似工程修復處理經驗，對面板破損的表面止水采用了兩種方案進行修復：錨固型蓋板結構和覆涂型蓋板新型止水結構。自2016年12月初(水位EL3199.83m)庫區開始結冰，隨庫水位下降冰層在面板上形成冰蓋， 2017年2月中旬(水位EL3198.18m)庫區冰層與冰蓋均達到最厚，為65cm。4月1—17日(水位EL3195.14m)陸續出現壩面冰蓋消融。

2017年4月中旬水庫壩前冰融化后對水庫水面(水位EL3195.14m)以上面板檢查，發現主要存在以下問題：

在高程3199.0～3194.0m之間，由于冬季冰蓋受水庫水位下降影響，垂直縫普遍存在表面止水變形。檢查發現12條垂直縫止水破損嚴重，其中張性縫6條，壓性縫6條。主要表現為表面止水受冰層擠壓、下拽、錯動綜合作用影響，變形較為嚴重；塑性填料沿兩側壓板下部擠出；止水蓋片撕裂；防滲保護蓋片存在螺絲松動脫落和壓條翹起；接頭防護部位(2016年應急處理)SK手刮聚脲涂層上邊緣掀開，原表面止水及2016年應急處理后的止水均存在不同程度變形和破損。

2.2 處理措施

采用涂覆型止水結構，對面板垂直縫表面止水進行修復，處理范圍確定在高程3200.76～3192.24m，并在處理范圍上下游側各設1.0m長的漸變段與現有表面止水銜接過渡。在冬季運行水位變幅區選取壩體最大斷面的19號和20號兩塊相鄰面板涂刷SK手刮聚脲，對新出現的裂縫進行表面柔性封閉。

2.2.1 張性垂直縫止水結構型式

冰凍區面板壩張性縫接縫表層止水修補方案如圖1所示，SK手刮聚脲厚5mm，寬60cm，中間復合兩層胎基布(寬度大于30cm)。

圖1 面板壩接縫表面修補方案(張性縫)

面板壩張性縫表面修補施工工藝如下：

a.拆除現有表面止水。

b.沿面板接縫兩側用金剛石磨片打磨混凝土表面。

c. V形槽內涂刷SK底膠，張性縫嵌填φ40mm PVC棒，周邊嵌填柔性填料與面板表面平齊；并在接縫下部過渡段小斷面處V形槽內嵌填10cm高彈性砂漿，以防止柔性填料流淌。

d.混凝土表面清洗干凈后涂刷混凝土界面劑，待混凝土界面劑沾手不拉絲后涂刷SK手刮聚脲。

e.涂刷第一遍SK手刮聚脲后，待聚脲表干后再涂刷第二遍聚脲，并在聚脲表面粘貼一層大于30cm寬的胎基布，待第二遍聚脲固化后，涂刷第三遍聚脲，并粘貼第二層大于30cm寬的胎基布，再涂刷第四遍、第五遍聚脲。涂刷直至看不到胎基布為止，要求SK手刮聚脲厚度大于5mm。

f.過渡銜接段接頭部位要求聚脲涂層與三元乙丙蓋片的縱向搭接長度為40cm，并且聚脲涂層與混凝土面板之間的搭接寬度大于25cm。

2.2.2 壓性垂直縫止水結構型式

冰凍區面板壩壓性縫接縫表層止水修補方案如圖2所示，SK手刮聚脲厚4mm，寬55cm，中間復合一層胎基布(寬度大于30cm)。

圖2 面板壩接縫表面修補方案(壓性縫)

面板壩壓性縫表面修補施工工藝如下：

a.拆除現有表面止水。

b.沿面板接縫兩側用金剛石磨片打磨混凝土表面。

c. V形槽內涂刷SK底膠，壓性縫嵌填φ25mm PVC棒，周邊嵌填柔性填料與面板表面平齊；并在接縫下部過渡段小斷面處V形槽內嵌填10cm高彈性砂漿，以防止柔性填料流淌。

d.混凝土表面清洗干凈后涂刷混凝土界面劑，待混凝土界面劑沾手不拉絲后涂刷一遍SK手刮聚脲。

e.涂刷第一遍SK手刮聚脲后，待聚脲表干后再涂刷第二遍聚脲，并在聚脲表面粘貼一層大于30cm寬的胎基布，待第二遍聚脲固化后涂刷第三遍聚脲、第四遍，涂刷聚脲厚度直至看不到胎基布為止，要求SK手刮聚脲厚度大于4mm。

f.過渡銜接段接頭部位要求聚脲涂層與三元乙丙蓋片的縱向搭接長度為40cm，并且聚脲涂層與混凝土面板之間的搭接寬度大于25cm。

2.2.3 大面積涂刷SK手刮聚脲

a.面板縫表面止水加強處理后，在冬季運行水位變幅區選取壩體最大斷面的19號和20號兩塊相鄰面板涂刷SK手刮聚脲，用以觀察改進后止水結構的作用。

具體施工工藝為：

?首先對該區域面板混凝土進行打磨，并清洗干凈；

?晾干后涂刷BE14界面劑；

?待界面劑表干(粘手不拉絲)后直接刮涂SK手刮聚脲，涂層厚度大于2.0mm；

?要求涂刷均勻，一次成型，不要來回涂，防止出現小包。

b.面板新增裂縫封閉處理。在水庫下閘蓄水前，對面板混凝土進行了全面檢查并封閉處理。2017年5月現場檢查發現，面板表面有新增裂縫，需進行處理。

2.2.4 面板混凝土裂縫表面封閉

對面板混凝土裂縫表面涂刷SK手刮聚脲進行柔性封閉處理。本次面板混凝土裂縫處理時對其兩端各延長50～100cm進行表面封閉處理；對于縫長大于同高程面板分塊寬75%的裂縫，按貫通性裂縫進行表面封閉處理，并與面板之間、面板與趾板接縫表面的防滲蓋板閉合；相鄰裂縫距離較小時，表面封閉層連為一體。對于表面裂縫分布比較密集的面板，應對其表面整體采用SK防滲型手刮聚脲涂刷處理，涂層厚度不小于2.0mm。

具體施工工藝為：

?沿混凝土裂縫表面進行打磨，并清洗干凈；

?晾曬干后涂刷BE14界面劑；

?待界面劑表干(粘手不拉絲)后直接刮涂SK手刮聚脲，涂刷第一遍后粘貼10cm寬的胎基布。裂縫部位防護涂料厚度大于2.5mm；

?涂刷均勻，一次成型，禁止來回涂，防止出現小包；

?如果裂縫滲水，必須先進行化學灌漿，再進行表面封閉；

?如果裂縫相鄰寬度小于30cm，則將柔性高性能防護涂料連為一體，大面積涂刷，施工工藝同上。

3 變形處理效果

為了提高混凝土面板運行的耐久性，對混凝土面板垂直縫、周邊縫已變形的止水進行處理很有必要。納子峽水電站面板垂直縫及周邊縫止水處理前，業主、設計、監理、施工單位共同對裂縫及止水變形進行現場檢查分析、定性，制定了有針對性的處理方案，然后組織專業隊伍進行處理。納子峽水電站面板垂直縫及周邊縫止水處理過程中，監理工程師對各工序進行了嚴格控制和驗收，確保了面板垂直縫及周邊縫止水的處理質量。經處理后再次檢查，沒有發現裂縫進一步發展，止水也沒有變形，止水效果良好，進一步證明了上述高寒、高海拔地區面板止水處理措施的可行性。該止水處理措施取得了較好的實際應用效果，提高了工程效益，可供類似工程借鑒。