PTN接縫防滲材料在渡槽工程滲漏處理中的應用

郭天德，張慧莉

(1.甘肅省引洮工程建設管理局，甘肅 蘭州 730000；2.西北農林科技大學水利與建筑工程學院，陜西 楊凌 712100)

1 工程概況

引洮供水一期工程重點解決甘肅省中部干旱地區蘭州市、定西市與白銀市轄屬“三市·六縣”區域，2個縣城、64個鄉鎮、743個行政村155.06萬人生活與生產、工業與生態、牲畜養殖等多元化用水，新發展農業灌溉面積19.0萬畝，是具有綜合性供水功能的大型跨流域自流引調水水利建設項目。工程設計水平年(2030年)調水量2.37億m3，其中：非農業供水量1.72億m3，占72.6%；農業用水量0.65億m3，占27.4%。

引洮供水一期工程總干渠按照全線封閉，常年輸水運行設計，渠線全長109.45km，設計引水流量32.0m3/s，加大引水流量36.0m3/s，其中渡槽6座，總長1638.84m，矩型全封閉鋼筋混凝土結構型式，槽身凈斷面B(寬)×H(高)=4.4m×4.0m，標準跨長15.0m。各渡槽槽身通水運行中均不同程度存在滲漏，滲漏形態與狀況主要為兩個方面：一是槽身各跨之間環向伸縮縫(槽身接縫)、渡槽進出口端部環向伸縮縫存在滲漏水、線狀流水，槽身頂板環向伸縮縫存在外水向內滲漏；二是槽身兩側墻及底板平面環縱向施工縫、砂眼等存在滲漏水。為提升輸水利用率，消除水量損失，并考慮渡槽槽身外表面能夠良好施作外保溫系統，防止槽身滲漏水對外保溫系統的危害，確保外保溫系統施工質量及其功能的長久安全有效，并消除滲漏水對槽身及其下部支撐結構的不利影響，須對全部渡槽槽身及其環向伸縮縫進行可靠與有效的滲漏水與防滲處理[1]。

2 渡槽槽身滲漏與防滲處理材料選擇

根據總干渠6座渡槽槽身外保溫系統結構、環向伸縮縫型式、內表面結構、滲漏水形態與狀況，以及環境狀況與長久運行工況，參考各類水利工程引輸水建筑物結構縫、變形縫、伸縮縫、施工縫、沉降縫、裂縫、孔洞，以及水工混凝土結構平面滲漏水與防滲處理的成功實踐案例[2- 9]，通過對目前廣泛應用、國標與行業技術標準推薦，以及技術成熟的大量防滲漏止水材料進行對比分析，按照適應性與防滲漏止水性能優良、變形性能大、耐溫性好、無腐蝕性、耐酸堿鹽腐蝕、密度小、耐水壓、抗凍脹、耐老化、可冷施工、力學性能優異、粘結力強、粘結拉伸斷裂伸長率大、防異物嵌入、混凝土基面滲透、基材廣泛、基面處理簡易、施工工藝簡便快捷、無毒環保無污染、性價比高，以及盡可能不過多增加槽身重量荷載等原則，擇優選擇采用新一代、新型以活性粉煤灰為基礎，合成的環保型PTN石油瀝青聚氨酯接縫防滲材料(簡稱PTN接縫防滲材料或PTN密封膠，國家發明專利號：ZL200310118992.X)，對渡槽槽身及其環向伸縮縫進行滲漏與防滲處理。

PTN接縫防滲材料是以粉煤灰、石油瀝青、聚醚型聚氨酯預聚體為主要成分，摻加固化劑、催化劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等輔料，采用特殊制備工藝合成的技術性能優異新型水工彈性密封防滲漏材料。它工程應用廣泛，已在大量工程實踐中實際具體應用。PTN接縫防滲材料符合國標GB/T17219- 1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料安全性評價標準》規定的各項技術指標要求，對水質無毒、無害、無污染。

表1 PTN接縫防滲材料物理力學技術性能指標

PTN接縫防滲材料具有混凝土基面的滲透性能，可通過混凝土基面毛細孔道、微細縫隙和裂縫，向內部滲透，填塞毛細孔道和微細縫隙，封閉裂縫，與混凝土凝結形成整體封閉防水層，增強改善混凝土性能，提高致密與防水性能。PTN接縫防滲材料物理力學技術性能指標見表1[10- 12]。

3 渡槽槽身滲漏及防滲處理總體技術方案

針對總干渠6座渡槽各跨槽身之間環向伸縮縫(槽身接縫)、進出口端部環向伸縮縫以及槽身平面的滲漏水形態與狀況，對槽身全斷面環向伸縮縫(包括頂板、兩側墻與底板)迎水面側止水槽內現狀填縫材料，全面徹底拆除后灌填PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料進行防滲漏處理；對槽身兩側墻與底板內表面涂刷PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料進行防滲處理。

4 渡槽槽身滲漏及防滲處理施工

4.1 工序和工藝流程

4.1.1 槽身環向伸縮縫滲漏水處理

渡槽槽身環向伸縮縫滲漏水處理施工工序為：先頂板→再兩側墻→后底板，主要工藝流程為：復核檢查→迎水面側止水槽內現狀各類填縫材料拆除→基面處理→PTN接縫防滲材料制備→現狀橋型止水橡皮表面牛皮紙或塑料薄膜粘貼→PTN接縫防滲材料灌填→養護→施工質量試驗檢測→工程驗收。

4.1.2 槽身平面防滲處理

渡槽槽身平面防滲處理施工工序為：先兩側墻→后底板，主要工藝流程為：復核檢查→基面處理→PTN接縫防滲材料制備→PTN接縫防滲材料涂刷→施工質量試驗檢測→工程驗收。

4.2 材料制備

根據渡槽槽身及其環向伸縮縫的整體結構、工程特性、接縫面型式、滲漏水形態與狀況、外保溫系統結構，以及不同部位所處環境狀況與長久運行工況等因素，槽身不同部位滲漏水及防滲處理PTN接縫防滲材料確定分別采用不同的模量型號。槽身環向伸縮縫及底板平面滲漏水處理確定采用高模量H型號，為稠度大的糊狀；槽身兩側墻立面防滲處理確定采用中模量M型號，為稠度適中的膏狀。

PTN接縫防滲材料成品料按照相應技術要求與流程制備[13]。按照渡槽槽身及其環向伸縮縫的整體結構、工程特性、接縫面型式、滲漏水形態與狀況、外保溫系統結構、不同部位所處環境狀況與長久運行工況，以及PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工方式等因素，確定PTN接縫防滲材料高模量H型號與中模量M型號的甲乙雙組份料重量配合比相同，均為甲料:乙料=1.0∶2.0(重量比)。在實際灌填與涂刷施工中，結合PTN接縫防滲材料技術性能、施工方法與工藝、施工質量控制，以及槽身結構特性與不同部位等因素，通過現場實際施工試驗驗證，對甲乙雙組份料的重量配合比進行適當調整。

渡槽槽身及其環向伸縮縫PTN接縫防滲材料涂刷與灌填施工之前，將計量過的PTN接縫防滲材料甲乙雙組份料，按照確定的重量配合比倒入拌和與儲存容器內，采用攪拌機將混合料強力攪拌8min以上，保證混合料顏色與稠度均勻一致，經充分攪拌均勻混合后形成涂刷與灌填施工成品料。PTN接縫防滲材料屬于短時凝結固化材料，須按照“隨制備、隨使用、快用完”原則制備，一次不宜制備過多。須按照3.0h時段內施工能力所能夠控制的槽身涂刷面積用量，以及環向伸縮縫灌填長度用量確定成品料制備量。制備好的成品料嚴禁添加稀釋劑等任何材料，嚴禁再次加料，確保一次調和拌制成型，成品料變稠時需頻繁攪動。冬季乙組分料較稠，可溫水浴加熱，易于倒出和攪拌，杜絕明火。

4.3 灌填及涂刷施工技術要求

4.3.1 施工環境要求

按照PTN接縫防滲材料的凝結固化時間以及施工強度與能力，對渡槽槽身全斷面不同部位分按要求區施工。在灌填與涂刷施工及后續養護的全過程中，施工區域環境溫度不得低于-5.0℃，嚴禁在明流水、水淋與大濕度等不利環境中施工，以確保灌填與涂刷施工質量。

4.3.2 施工工具及試驗驗證

PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工工具可根據具體情況選擇，主要包括毛刷、滾筒、灰刀、攪拌棒、拌和與儲存容器、攪拌機、吹風機、黃油槍及施膠槍等。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工之前，須進行施工試驗驗證，以確定單次施工槽長與面積、單次材料制備量、施工機具可靠性、施工時間、材料凝結固化時間、施工質量控制要領，以及保護措施等，并測定施工區域環境溫度與濕度及其變化。

4.3.3 灌填施工技術要求

槽身環向伸縮縫迎水面止水槽內PTN接縫防滲材料灌填之前，采用切割機和高壓空氣將槽內灰漿及塵土等清理干凈，使之露出新鮮斷面層，粘結面潮濕也可施工。灌填采用支護模板灌入或用灰刀(“泥抹子”)嵌入方式施工，主要技術要求為止水槽全斷面內將攪拌均勻的PTN接縫防滲材料須填充緊密、填滿壓實、擠緊粘牢，槽口灌填面與槽身平面防滲層或防護層齊平，表面平整光潔。加強分區灌填施工相接縫面處理，使之形成整體，密實相接。對于立縫或斜縫，可將PTN接縫防滲材料邊嵌入邊用膠帶封縫，并用直徑大于縫寬的塑膠管或沙袋加壓，以防外溢，也可將攪拌均勻的PTN接縫防滲材料放置至粘稠狀態，利用其自粘性能，采用貼有隔離紙的木板或灰刀將其填入縫中并抹平。

4.3.4 涂刷施工技術要求

槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷施工主要技術要求為注重縱橫來回用力，確保槽身面凹凸及兩側墻上下貼角部位能夠滿涂，全斷面涂刷層厚度須達到2.0mm，要求一次涂刷完成，防滲層須均勻密實，表面平整光潔。渡槽全長范圍內，槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷層不設環縱向結構縫。槽身全斷面混凝土裂縫、環縱向施工縫、混凝土澆筑不密實砂眼、坑槽、各類孔洞、分區和分塊相接縫面，以及槽身兩側墻上下貼角等部位，是涂刷施工質量重點控制部位。加強相鄰涂刷施工區塊相接縫面處理，使之形成整體，密實相接。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工完畢后，須對槽身全斷面進行檢查，對灌填與涂刷施工不密實、不均勻等缺陷進行返工處理。

4.4 灌填及涂刷層養護技術要求

渡槽槽身及其環向伸縮縫PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工完畢，及時采取相對應措施保護與自然方式進行養護，養護時間以灌填與涂刷層完全凝結固化成型控制確定，時間一般不短于24h。PTN接縫防滲材料灌填與涂刷施工、凝結固化及其后續養護全過程中，須進行全方位有效保護，嚴禁碰撞、摩擦、行車、堆物、搭載機具與承載、水流、污水以及-5.0℃以下低溫等對防滲涂刷層的危害及破壞，槽身底板部位是防護的重點區域。若造成任何形式的破壞，則須全面徹底返工處理。當施工區域環境氣溫低于-5.0℃時，須采取升溫和保溫技術措施，確保灌填與涂刷層能夠正常完全凝結、固化與成型。

5 施工質量試驗檢測及檢查驗證與驗收

渡槽槽身及其環向伸縮縫滲漏水與防滲處理施工質量試驗、檢測、檢查、驗證、驗收項目，除滿足相應規范要求外，主要包括以下方面：

(1)PTN接縫防滲材料物理力學技術性能與質量及供貨單位的《水利先進實用技術推廣證書》《專利證書》與國家級檢測部門衛生性能檢驗報告等。

(2)槽身平面基面處理與修補。

(3)PTN砂漿配合比與強度。

(4)PTN接縫防滲材料成品料制備。

(5)槽身環向伸縮縫迎水面止水槽內PTN接縫防滲材料灌填密實度。

(6)槽身平面PTN接縫防滲材料涂刷層厚度及表觀。

(7)PTN接縫防滲材料灌填與涂刷層養護，以及凝結、固化與成型狀況。

(8)PTN接縫防滲材料與槽身平面，以及環向伸縮縫迎水面止水槽槽面的粘結強度與抗滲性。

(9)PTN接縫防滲材料實際施工灌填與涂刷總用量，同每批次進場量與進場總量的相符性，以及與施工方案和方法的相符性。

(10)各類復核檢查、現場試驗檢測、實際施工與交接記錄、工序轉換記錄、施工質量試驗檢測與文件、隱蔽與細部工程項目施工文件、施工過程驗收評審文件、相關圖紙、設計及其變更文件、設計交底文件、會議紀要、承包人自身相關文件、承包人外委項目與成果文件、施工方案與方法文件、實際施工詳盡竣工圖與竣工資料、基面復核檢查與修補資料、質量事故及其處理報告、監理人要求提交的其他完工資料，以及主材包裝與表觀、實際施工等影像(特別是隱蔽與細部工程項目)等技術資料，應及時在施工過程中形成，須具有全面性、可靠性、真實性、代表性。

6 結語

PTN接縫防滲材料施工效率高，成型PTN接縫防滲材料體現出極強的柔性、粘結強度和防滲性，引洮供水一期工程總干渠6座渡槽，采用PTN接縫防滲材料對槽身全斷面環向伸縮縫灌填防滲漏處理，對槽身兩側墻與底板內表面涂刷防滲處理。渡槽槽身經PTN接縫防滲材料處理后，輸水運行未出現漏水及滲水現象，有效地解決了渡槽滲漏和防滲難題，確保了工程正常安全運行，且全面有效消除水量損失，輸水利用率大為提升。工程實踐證明，PTN接縫防滲材料可在水工建筑物接縫與裂縫處理，以及防滲處理等項目上推廣應用。