雙峰寺水庫大壩上游柔性防滲設計和施工要點分析

康軍紅

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300220）

碾壓混凝土抗滲性能低、存在層間結合的薄弱環節，為保證碾壓混凝土大壩防滲安全，一般在其上游壩面設置防滲層，主要型式包括澆筑2～3 m 厚常態混凝土的“金包銀”，PVC、瀝青等柔性防滲層，設置鋼筋混凝土防滲面板及設置防滲性強的碾壓混凝土等。碾壓混凝土大壩上游防滲層設計和施工是該類工程的關鍵環節， 尤其是在氣候條件惡劣的北方寒冷地區，更是工程建設中需要引起的重要問題。

1 工程概況

雙峰寺水庫大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂寬7.0～18.5 m，壩頂全長533.0 m，共分24 個壩塊，最大壩高50.1 m，上游壩面鉛直，下游壩坡坡比1∶0.75［1］。壩體采用碾壓混凝土大倉面連續薄層快速澆筑，碾壓層面多，施工工藝的關鍵是在壩體快速上升的同時保證層間良好的結合效果， 以確保大壩防滲安全。

2 壩體上游防滲層

根據國內碾壓混凝土大壩筑壩經驗， 設計中對壩體上游防滲方案比較分析了全斷面碾壓混凝土和“金包銀”兩種型式。考慮到“金包銀”方案在同一個倉面內既有常態混凝土，又有碾壓混凝土，無法同時填筑、同層上升,施工工藝和程序復雜，無法發揮碾壓混凝土快速施工的特點， 且兩種混凝土由于配合比不同，造成初、終凝不同步，易在兩者結合部位形成薄弱面，從而影響壩體整體性，而碾壓混凝土自身的抗滲性能較好, 可滿足本工程50 m 大壩的防滲需要，且能夠連續快速施工，因此根據國內碾壓混凝土筑壩技術發展實際，選擇了全斷面碾壓混凝土方案，即大壩上游壩面采用變態混凝土和二級配碾壓混凝土組合防滲，水平寬度根據作用水頭和壩高采用3.0 m［1］。

考慮到碾壓混凝土層面抗滲性直接與碾壓層面結合質量相關等多方面因素影響， 往往易成為碾壓混凝土大壩防滲的薄弱環節， 而碾壓混凝土層間質量與碾壓混凝土配合比、 拌合物工作性能、 入倉歷時、上層碾壓覆蓋時間、層間間隔及碾壓參數等多種因素有關，且本工程地處寒冷地區，氣溫季節和晝夜溫差大，冬季寒潮較頻繁，極端溫差達70 ℃左右，惡劣的氣候條件給碾壓混凝土施工質量帶來了較大不利影響。同時，本工程大壩設計合理使用年限為100年，也要求大壩混凝土具有良好的耐久性。

為確保壩體防滲安全， 進一步提高防滲層混凝土耐久性，本工程上游防滲層除采用變態混凝土+二級配碾壓混凝土組合防滲外， 還在壩體上游迎水面高程382.5 m（水庫死水位382.0 m 以上0.5 m）以下增設了輔助防滲措施［1］。

3 上游壩面輔助防滲方案

為適應壩體變形， 以在上游壩面產生變形和部分裂縫時亦保證輔助防滲層的防滲效果， 壩體上游輔助防滲層宜選用柔性防水材料， 因此沒有考慮水泥基滲透型結晶類的剛性材料。 水利水電工程中常用的柔性防滲材料主要有PCS 柔性防護涂料、 單組份手刮聚脲和雙組份噴涂聚脲材料等， 其中PCS 柔性防護涂料與混凝土基層黏結強度較小， 且不適用于水位變化區； 雙組份噴涂聚脲需采用專用的主機和噴槍進行噴涂，施工較為復雜；而單組份手刮聚脲具有優良的抗紫外線和抗太陽暴曬性能［2］，且能適應高寒地區的低溫環境， 尤其是能抵抗低溫時混凝土開裂引起的形變而不滲漏，且施工方便快速，具有較大的拉伸強度和延伸率， 且單組份手刮聚脲柔性防水材料已在十三陵抽水蓄能電站、 河南寶泉水電站、遼寧雙溝水庫混凝土面板、安徽白蓮崖水庫泄洪洞孔、三峽水電站泄洪底孔、景洪水電站、松山電站發電引水洞、新疆吉林臺混凝土面板和溪洛渡等多個水利水電工程防滲處理中成功運用。因此經綜合分析比較，雙峰寺大壩上游面輔助防滲層采用涂刷單組份手刮聚脲柔性防滲層，涂層平均厚度為2 mm［1］。

4 柔性防滲層施工

壩體上游柔性防滲層施工主要工序包括：表面清理→基層處理→涂刷界面劑→分層涂刷聚脲至設計厚度。在實際施工過程中，根據出現的問題和工程實際情況，為更好地保證涂層質量，聚脲涂層底部增設了單層胎基布。柔性防滲層施工完成后情況如圖1。

圖1 雙峰寺水庫大壩上游聚脲涂層完成后情況

4.1 原材料性能指標

本工程基層修補處理材料、界面劑、胎基布和單組分涂刷聚脲的主要性能指標如表1～表4。

表1 基層修補處理材料主要性能指標 單位：MPa

表2 界面劑主要性能指標

表3 胎基布主要性能指標

表4 單組分涂刷聚脲主要性能指標

4.2 施工要點

4.2.1 混凝土基層處理

首先清除混凝土表面灰漿、灰塵、油污等，對孔洞、裂縫等進行修補，干實后打磨平整。再將聚脲涂層周邊基礎打磨成深度大于涂層厚度倒三角， 并使涂層與周圍混凝土平滑過渡［3］。

4.2.2 涂刷界面劑

界面劑應均勻無遺漏和堆積，面積應大于聚脲范圍。 涂刷完成后應在規定時間內進行聚脲的涂覆作業；超過規定時間的，應重新涂刷界面劑或活化劑。

4.2.3 聚脲涂刷

（1）聚脲施工環境溫度應高于5℃，相對濕度小于85%，并嚴禁在雨天、雪天實施露天施工作業［3］。

（2）一次涂刷厚度不應大于1 mm，后續涂刷在前一道表干后進行。刮抹1 遍聚脲后鋪設胎基布；表干后再刮抹第2、3 遍或多遍， 使分縫處涂層平均厚度不小于4 mm，裂縫、陰角等部位不小于3 mm，其他部位平均厚度不小于2 mm。

（3）不同層間涂覆間隔的時間，超過材料的允許復涂時間，將已有涂層表面清理干凈，并涂刷層間處理劑。

（4）聚脲應單向均勻涂刷，使聚脲與四周混凝土過渡平順，如圖2。涂刷過程中，作業面應被污染。

圖2 混凝土表面聚脲涂層施工示意圖

（5）兩次涂刷作業面之間的搭接應不小于0.5 m，搭接處下部涂層按斜坡收邊。

4.2.4 施工后的涂層保護

（1）涂層固化前應妥善保護，0.5 d 內不可與水接觸，3 d 內不得受外力沖擊， 不能在涂層鑿孔或受的尖銳物體沖擊。

（2）成品涂層的表面不得進行明火烘烤、電焊及其他高溫等作業。

（3） 聚脲涂層完工后21 d 方可進行黏結強度試驗。

4.2.5 聚脲涂刷質量檢查

（1）聚脲涂層要求整體覆蓋均勻，厚度應達到設計要求，質量應滿足表5 要求。

表5 聚脲防滲層質量要求

（2）涂刷料片及試驗。每組涂刷作業前，首先涂刷0.2m×0.2m、厚度1.5±0.2mm 的試驗料片，以便進行外觀質量評價， 并留存備查。 料片在常溫下放21d，然后進行拉伸強度和斷裂伸長率試驗。

5 結語

碾壓混凝土重力壩上游防滲層對大壩防滲安全非常重要， 但防滲層混凝土往往由于受混凝土配合比、澆筑工藝和養（保）護措施及溫度控制等多因素影響而不可避免地產生裂縫等缺陷， 因此在碾壓混凝土本體防滲的基礎上， 采用合適的輔助防滲涂層不但起到防滲作用， 同時對大壩表面混凝土也是一種很好的保護措施，可有效增強其耐久性。雙峰寺水庫自2019 年5 月下閘蓄水， 且已達正常蓄水位運行，大壩壩體防滲效果良好。