新型防水體系在大型水電站廠房中的應用研究

鐘 恒，謝淮東，陳正虎，詹衛華

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

水電事業的發展不僅依托國民經濟的繁榮，也刺激經濟的提升。水電站廠房承擔著將水能轉化為電能的重要，廠房內部各類設備的運行均依托廠房屋面，因此，廠房屋面的作用至關重要。大型水電站在運行過程中，由于受到機組開停機、泄洪設施運行以及溫度變化等因素的影響，廠房屋面均已出現不同程度的滲漏，直接威脅水電站的安穩運行。故此，研究水電站廠房屋面滲漏對水電行業乃至整個建筑行業意義重大。

1 大型水電站廠房屋面介紹

考慮到鋼網架結構的施工特性、安全系數及后期維護等因素，大型水電站廠房屋面一般采用鋼網架結構，由中間開始向上下游放坡，具體坡度由設計規劃確認。

1.1 屋面結構

從國內3 座大型水電站（XJB 電站、SX 電站、GZB 電站）資料分析可看出，大型水電站廠房屋面大多采用結構網架、焊接球節點，由多種尺寸桿件按一定設計要求而組成的一種滿足特定荷載的空間網狀構架，網架結構的固定端最終固定于上下游墻體平臺上。XJB 電站、SX 電站、GZB 電站3 座大型水電站那廠房結構特點見表1。

表1 XJB、SX、GZB 水電站廠房屋面結構對比表

1.2 滲漏原因

目前，水電站廠房屋面防水技術主要是參考建筑行業屋面防水技術規范、施工規程，國內大型水電站廠房屋面防水技術仍以防水卷材設防水層為主，并未考慮大型水電站廠房屋面的特殊結構形式和受力特點，在實際應用中會出現各類問題。

分析以上3 座水電站防水措施及現場情況得出，大型水電站廠房屋面滲漏主要原因為防水卷材老化破損以及上下游天溝漏水。其中，XJB 和SX電站廠房屋面設計天窗采光，因此這兩座電站屋面天窗存在滲水現象；SX 電站廠房屋面采用預制太空保溫屋面板，廠房預留有結構縫，因此SX 電站存在太空屋面板拼縫滲水以及太空屋面板裂縫滲水等現象，3 座水電站防水措施及滲水原因見表2。

表2 XJB、SX、GZB 水電站屋面防水措施及滲水原因對比表

2 大型水電站廠房屋面防水體系研究

防水工程是建筑工程不可分割的部分，而防水材料是防水工程的基礎。因此，在確立防水材料及防水技術前有必要了解大型水電站廠房屋面防水要求。

2.1 屋面防水要求

（1）防水層可靠性要求。大型水電站廠房屋面跨度長、面積大，如果存在滲水點會發生“竄水”現象，而屋面面積較大，對實際滲水點的查找和修補帶來難度。

（2）滿足屋面動荷載要求。大型水電站廠房屋面，在水輪機組開停機的作用下，會出現振動，尤其是汛期多臺機組并運行情況下。另外，泄洪設施的開啟也會對廠房帶來影響。

此外，水電站廠房屋面上下游天溝、屋面天窗等防水節點的處理也至關重要。

2.2 屋面防水體系

2.2.1 屋面防水材料

經市場調研，選取的性能及使用較好的防水材料有：單組份聚氨酯防水涂料、非固化橡膠瀝青防水涂料、彈性體SBS 改性瀝青防水卷材、熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材、高密度聚乙烯（HDPE）防水卷材。后在標準試驗條件下，將以上防水材料性能進行對比，其中兩種防水涂料檢測結果見表3，另外3 種防水卷材的檢測結果對見表4。

表3 防水涂料檢測結果對比

通過表3 可以看出：非固化橡膠瀝青防水涂料、單組份聚氨酯防水涂料均滿足標準要求。其中，非固化橡膠瀝青防水涂料柔韌性較好、粘結強度較高，單組份聚氨酯防水涂料強度較高。而表4 中結果表明：熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材縱向拉力、橫向拉力、縱向最大拉力時延伸率、橫向最大拉力時延伸率、接縫剝離強度指標最優，彈性體SBS 改性瀝青防水卷材次之。

表4 防水卷材檢測結果對比

水電站房面結構形式和受力特點的分析，尤其是對廠房屋面承受的動荷載進行了全面的分析，結合現場參數，最終選取非固化橡膠瀝青防水涂料、改性瀝青防水卷材（SBS）以及熱塑性聚烯烴（TPO）作為大型水電站廠房屋面防水的主要材料。

2.2.2 屋面防水體系

通過市場主要防水材料特性對比以及相關實驗，最終采用非固化橡膠瀝青防水涂料、改性瀝青防水卷材（SBS）以及熱塑性聚烯烴（TPO）作為大型水電站廠房屋面防水的主要材料，結合復合排水板及水泥基復合蓋板，最終形成新型大型水電站廠房屋面防水體系。

（1）屋面整體防水體系

屋面整體涂刷2 mm 厚特種非固化橡膠瀝青防水涂料；鋪貼3 mm 厚彈性體（SBS）改性瀝青防水卷材兩層；空鋪1 層1.5 mm 厚熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材；鋪設200 g/m2無紡布隔離層1 道；鋪設安裝復合排水板（含土工布）1 道（凸臺向上）；采購安裝水泥基復合蓋板（見圖1）。

圖1 大型水電站廠房屋面整體防水體系

（2）屋面天溝防水體系

整體涂刷2 mm 厚特種非固化橡膠瀝青防水涂料；鋪貼3 mm 厚彈性體（SBS）改性瀝青防水卷材兩層；空鋪1 層1.5 mm 厚熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材，鋪貼至屋面天溝底部；卷材收口壓條固定，并用密封膠做防水處理（見圖2）。

圖2 大型水電站廠房屋面天溝防水體系

3 大型水電站廠房屋面防水技術應用

文章通過SX 水電站廠房屋面滲水改造項目，分析廠房屋面結構特點及滲漏原因，提出了以該防水體系為主導的屋面改造方案。

3.1 項目概述

SX 水電站自建設以來已運行20 余年，在環境與溫度的影響下，廠房屋面逐步出現滲漏水現象，直接威脅廠房內發電機組安穩運行。近年來，SX 水電站不斷嘗試適用于大型水電站廠房屋面的防水材料及施工工藝，均未能完全解決滲漏問題；因此，亟需新型防水體系以解決上述問題。

3.2 項目過程

該項目于2019 年7 月實施，2020 年6 月防水工程順利完工，并通過汛期及高溫天氣考驗。具體實施過程如下：

拆除原有混凝土蓋板、防水層，將基面清除干凈；聚氨酯密封膠施工（太空屋面板拼縫處）；屋面防水涂料施工；彈性體（SBS）改性瀝青防水卷材施工；熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材施工（含澆筑混凝土板帶、空鋪TPO 卷材、卷材焊接）；排水板施工；水泥基復合蓋板。相關現場施工圖見圖3。

圖3 SX 水電站廠房屋面防水現場施工圖

3.3 項目小結

SX 水電站在單機組及總裝機容量上是典型大型水電站代表，通過行業調研、防水材料檢測及比選、相關實驗等，將該新型防水體系運用于大型水電站廠房屋面防水改造中。自項目實施以來，SX 水電站廠房屋面經歷汛期及極端天氣考驗，均未出現滲漏，實踐證實該新型防水體系可靠。

4 結語

文章通過總結大型水電站廠房屋面特點及滲漏原因分析，創新提出一種適用于大型水電站廠房屋面新型防水體系。經現場實踐，該新型防水體系安全、可靠，能有效解決水電站廠房滲漏問題，在業內值得推廣。同時，該防水體系對于其他大型廠房的防水施工有參考價值。