寧夏固海揚水工程渡槽病害防治技術應用淺析

張曉清 吳榮

寧夏固海揚水管理處 寧夏中衛 755100

1 基本情況

1.1 工程概況

固海揚水工程位于寧夏中南部，是為解決寧夏中部干旱帶和寧南山區群眾的人畜飲水和生產灌溉而建設的大型生態扶貧工程。工程由1978年建成同心揚水工程、1986年建成固海揚水工程、2003年建成固海擴灌工程三部分組成。目前投運泵站29座，安裝主機組198臺（套），總裝機容量20.26萬KW，有干渠、支干渠36條，總長420km，各類建筑物1323座，其中渡槽133座。總引水流量41.2m3/s，設計灌溉面積92萬畝。近年來，隨著國家脫貧攻堅戰略的深入推進，以固海揚水工程為水源規劃建設的各類脫貧攻堅水利工程新增灌溉面積達75.25萬畝。截止2019年，灌區總規劃灌溉面積183.88萬畝，實際灌溉面積170.64萬畝，年引水量4.6億m3，灌區受益人口61萬，牛羊等家畜30萬頭，工程的生態效益、社會效益、經濟效益非常顯著。

1.2 工程存在問題

固海揚水工程建設年代早，受當時技術、經濟條件和后期維修養護資金的限制，工程“先天建設不足，后天老化失修”，水工設施和機電設備老化失修嚴重，部分設備超期服役，運行效率低，安全無保障，對灌區經濟社會發展的水資源支撐保障出現了危機。2008年至2019年，利用大型泵站更新改造、大型灌區續建配套與節水改造和農建等項目資金，更新改造泵站16座，渠道226km，配水斗口200多座，渡槽10座，提高了工程安全運行率和灌區供水保障率。受資金限制，渡槽等輸水建筑物改造緩慢，需要結合實際情況，因地制宜安排改造和加強維修養護。

1.3 渡槽運行中存在的主要問題

渡槽由輸水槽身、支承結構、基礎、進口和出口連接段組成，槽身直接受水作用和影響，槽殼安全關系渡槽輸水安全。固海揚水工程渡槽槽身多為U形薄殼鋼筋混凝土結構，厚度一般10cm—15cm，槽殼老化病害主要破壞形式包括：槽殼及伸縮縫滲漏水，鋼筋裸露銹蝕，鋼筋保護層混凝土脹裂、脫落，混凝土碳化，硫酸鹽腐蝕，堿-骨料反應等，其中以槽殼及伸縮縫滲漏水，鋼筋裸露銹蝕，鋼筋保護層混凝土脹裂脫落最為明顯，影響渡槽安全運行。

2 渡槽病害防治技術應用

針對渡槽混凝土的老化病害狀況，30多年來，管理處以過水面的防滲加固處理為主，先后引進高標號水泥砂漿涂抹技術、聚乙烯油膏等對槽殼進行防滲處理，近年引進了聚合物水泥砂漿、SCL防滲膜及其粘貼技術、SK刮涂聚脲及其涂刷技術對渡槽的槽殼進行防滲加固處理，取得了一定效果。

2.1 水泥砂漿防滲處理

采用1：3水泥砂漿或M10水泥砂漿對槽殼滲漏部位進行抹面。施工工藝流程：基面清理及鑿毛→基面濕潤（24h）→素水泥漿涂刷→分層抹砂漿→養護。清理基面時，采用磨光機、鋼絲刷、鏟刀或風砂槍等工具徹底清除砼基面附著物、雜物及鋼筋銹蝕層等，并做鑿毛處理，然后利用高壓水槍沖洗基面，沖去泥土、灰塵，特別是露筋部位的坑槽。為保證結合面強度，抹砂漿前，混凝土基面必須充分濕潤，但不能有積水、明水現象。素水泥漿水灰比W/C要求不大于0.4。抹灰要分兩層進行，每層厚度5-8mm，底層要抹平壓實，面層要抹平壓光，立面抹灰厚度超過10mm時應掛鋼絲網、玻纖布或摻加聚丙烯等高強纖維來增強砂漿抗裂性能。各層抹灰凝結前應采取防快干、防曝曬、防擾動措施，以保證抹灰層的強度。要嚴格控制原材料質量及各工序施工質量，砂子最好采用中砂、干凈無雜物，并加強施工結束后養護，防止開裂空鼓。

2.2 聚氯乙烯油膏涂刷處理

聚氯乙烯油膏是一種以煤焦油為基料，加入少量聚氯乙烯樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、滑石粉等輔料，經130-140℃高溫塑化而成的一種熱施工柔性防水材料，主要用于嵌縫止水、屋面防水。由于能和槽殼內表面粘貼在一起，形成一層隔離層，90年代，管理處大量使用油膏對渡槽槽殼進行防滲處理。施工工藝流程：施工準備→基面清理、干燥→油膏熬制→油膏涂刷。涂刷渡槽時，混凝土基面要干燥，油膏選用涂料類，用鐵鍋文火加熱熬化，保證其流動性，并在環境溫度較高時操作，涂層厚度要達到2mm以上，確保均勻、密實、無遺漏。

2.3 聚合物砂漿防滲處理

SPC聚合物水泥砂漿以丙烯酸酯及VEA樹脂為主要基料，摻加特種表面活性劑、增塑劑、消泡劑等原料配制合成的高分子聚合物乳液，與水泥、砂子、水等按一定比例配合形成的一種復合材料。其具有較高的粘結強度（3-5Mpa），可保證修補層與基層混凝土形成整體而不空鼓、不脫落；彈性模量較低，彈性較高，能適應一定的溫度變形；抗裂性能良好，薄層修補不裂；抗滲性、抗凍性、耐腐蝕性和耐久性能良好，無毒無污染。SPC聚合物砂漿防滲處理施工工藝流程：施工準備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷聚合物砂漿修復→輥涂界面劑（配合比：P.O42.5水泥：膠料：＝0.8：1）→人工拌制聚合物砂漿（配合比：水泥：砂子：防裂劑：膠料：水＝ 1：2.5：0.1：0.4：0.15）→人工抹面→養護（12h 后灑水養護）→同時可刮SPC涂層（配合比：水泥：膠料＝2.5：1）封閉細小裂縫。清理基面時，先用磨光機打磨混凝土表面，徹底清除附著物、雜物等，然后利用高壓水槍沖洗除塵，保持基面濕潤，但不能有積水、明水現象。聚合物砂漿抹面厚度控制在8-10mm，抹面時抹子一次取料不能過多，并應向一個方向按實抹壓，保證一次成活，不能來回反復抹壓，抹面后采取覆蓋塑料膜和遮風等措施保持水分，防治水分快速蒸發出現開裂。

2.4 復合防滲膜及其粘貼技術

本文SCL裸露型PVC復合防滲膜是一種以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入各類專用助劑和抗老化成分制成的性能優異的高分子防滲材料。具有極高的拉伸強度、抗老化性能，良好的變形性能、耐穿刺性能，可熱風焊接和機械固定的性能，施工搭接和固定性能可靠，施工快速高效。據檢測，該材料在零下40℃無裂紋，軟化點80-85℃，適合水利工程運行的自然環境條件。本文采用SCLW35054裸露型防滲膜，厚度為1.5mm。SCL裸露型PVC復合防滲膜粘貼施工工藝流程：施工準備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷修復（聚合物砂漿）→養護→布置施工線→SCL防滲膜粘貼→防滲膜焊接→固定封口→檢查驗收。防滲膜粘貼后應平整，外邊采用不銹鋼壓條和硅酮建筑耐候密封膏進行固定封口并壓緊壓實；中間采用SW107膠漿進行點粘或全粘固定；搭接部位用專用設備進行焊接，焊接有效寬度控制在30-50mm，焊縫應平整牢固、無漏焊虛焊。渡槽伸縮縫內采用纖維布填充，原有不平部分采用SW107砂漿修補填平，表面用無紡布粘貼后直接鋪設防滲膜，無需單獨作防水處理。施工時要加強對基面清理、原材料質量、焊接質量、成品保護控制。基面清理后應平整、無三角突體；原材料應避免在運輸貯存過程中遭到損壞并應在施工前進行檢查；防滲膜在正式焊接前應先進行試焊、調節好焊接設備狀態；成品工程應注意保護，防止施工工具器物對防滲膜造成損壞。

2.5 刮涂聚脲及其涂刷技術

聚脲材料是由異氰酸酯與氨基化合物反應生成的一種高分子材料。目前，其適用期可以從幾分鐘到幾小時，既可用專用的雙組分噴涂設備施工，也可采用普通方法施工，操作簡便可靠。聚脲材料與基礎混凝土浸潤性好，基面附著力強，粘結強度（2.72Mpa）和抗拉強度高、適應變形能力強，防滲效果好，耐老化、耐低溫，環保無毒。SK刮涂聚脲涂層施工工藝流程：施工準備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷聚合物砂漿修復→養護（不少于3天）→伸縮縫處理→聚脲刮涂（厚2mm）→檢查驗收。伸縮縫處理工藝流程：拆除原伸縮縫環氧橡皮→基面打磨清理→高壓水沖洗→膩子修補缺陷→縫內嵌填瀝青麻絲10cm→嵌填GB柔性止水材料→3cm深泡沫閉口板與縫面齊平→SK刮涂聚脲胎基布（聚脲涂層寬30cm厚4mm）。聚脲涂層涂刷應均勻輥涂，目測檢查涂層應顏色均勻、平整，無流掛、漏涂、針孔、氣泡、開裂、異物混入等缺陷。聚脲涂層原材料檢驗每10t抽檢1組，涂層粘結強度、涂層厚度每500m2檢測一組。聚脲涂層完成14d后，可進行現場拉拔粘結強度試驗和涂層厚度檢驗。聚脲粘結強度應不小于2.5MPa或基材本體斷裂強度。涂層厚度應滿足設計要求。

3 應用效果

多年來，采用多種防滲對對渡槽的槽殼進行防滲加固處理，取得了明顯效果。高標號水泥砂漿涂抹技術施工簡便，施工成本低，有一定防滲效果，但技術要求高，大面積使用易空鼓、裂縫，耐久性差，增加了渡槽荷載、后期維修清理砂漿層困難；聚乙烯油膏涂護施工簡便，技術要求低，施工成本低，防滲效果較好，易老化脆裂，耐久性差，后期維修清理油膏層困難；聚合物水泥砂漿粘接強度高，與基面粘接牢固，防滲效果好，但施工技術要求高、施工操作復雜，一次性成活對抹灰工技術要求高，施工期間砂漿層易干裂，運行期表面涂層呈泡狀裂片脫落，基面清理不干凈處易空鼓，施工成本高；SCL防滲膜及其粘貼技術施工簡便，防滲效果好，經測定采用SCL防滲膜處理的槽殼糙率由0.0142降為0.011，具有防滲降糙增流效果，且不需對伸縮縫進行專門處理，可消除傳統伸縮縫部位因粘橡皮出現的凸起，后期伸縮縫為免維護運行，使渡槽維修的重點由伸縮縫維護轉到了全面維護，極大降低了渡槽整體維護工作量，促使渡槽維護質量的整體提升，施工成本較低，防滲層后期維修容易，施工時需要嚴格控制防滲膜平整度和封口質量；SK刮涂聚脲及其涂刷技術施工簡便，防滲效果好，經測定采用SCL防滲膜處理的槽殼糙率由0.015降為0.0119，具有防滲降糙增流效果，伸縮縫需要進行專門處理，但同樣可消除傳統伸縮縫部位因粘橡皮出現的凸起，后期伸縮縫為免維護運行，極大降低了渡槽整體維護工作量，施工成本適中，防滲層后期維修容易。詳見圖1。

圖1 防滲材料處理效果對比分析表

4 結語

多年來，固海揚水管理處就渡槽防滲處理加固開展了積極探索，經實際應用表明，SCL裸露型PVC復合防滲膜及其粘貼技術、SK刮涂聚脲及其涂刷技術是比較理想的渡槽防滲處理材料和技術，防滲效果好，降糙增流效果明顯，在渡槽等水工建筑物老化病害修補防護工程中值得大力推廣使用。鑒于兩種材料在西北寒冷地區凍融循環、干濕交替和紫外線照射強烈環境下的使用壽命和易燃性等仍有不確定性，應繼續做好材料老化和耐久性觀測，及時總結，以更好地指導工程實踐。