泸定水电站灌浆廊道混凝土外表面特种防渗体设计与施工

2012-10-22杨作才郑远建

水力发电 2012年1期

杨作才，郑远建

（中国人民武装警察部队水电第三总队第九支队，四川成都 611130）

1 工程概况

泸定水电站位于四川省甘孜州沪定县境内大渡河干流中游，坝址距下游泸定县城2.5 km，电站装机容量920 MW，拦河大坝为黏土心墙堆石坝，最大坝高79.5 m。大坝基础防渗由坝基防渗墙、心墙及坝基防渗帷幕共同构成，防渗墙顶部通过灌浆廊道与心墙连接。坝体结构分区为：粘土心墙区、上下游反滤区、上下游过渡料区、上下游堆石区、上下游压重区。灌浆廊道沿坝轴线布置，全长445 m（0+052～0+497.25），廊道边顶拱混凝土厚1～1.2 m，净空3.5 m×4.5 m。大坝基础河床段为深厚覆盖层，灌浆廊道混凝土设置一道永久结构缝，位于大坝左岸0+071桩号，廊道混凝土其余部分每20 m设置一道施工缝。

2 廊道外表面特种防渗体结构设计

2.1 廊道外表面特种防渗体设置的必要性

廊道混凝土河床段坐落在深厚覆盖层上，左岸0+077桩号以左坐落在基岩上，右岸0+308桩号以右为爬坡廊道，基础为覆盖层，但深度逐渐变浅。因基础变形的不均匀性，在左右岸会形成应力集中区域，基础的不均匀沉降会造成廊道混凝土出现不均匀变形，引起裂缝。因此在廊道外表面需设置一道防渗系统，特别是在高应力区域，以防止廊道变形后形成渗水通道，进而破坏黏土心墙。

2.2 廊道外表面特种防渗结构组成

廊道外表面防渗体在高应力区设三道防渗，即赛柏斯（XYPEX）+特种沥青防渗膜+复合土工膜；其余区域设两道防渗，即赛柏斯+复合土工膜。

（1）廊道混凝土浇筑完成后，首先在其外表面涂刷水泥基渗透结晶型赛柏斯防水堵漏剂，第一层为浓缩剂，不小于0.65±0.1 kg/m2，第二层为增效剂，不小于 0.4±0.1 kg/m2。

（2）在灌浆廊道 0+057～0+087、 0+272～352 段设有SR填料（厚1 cm）、特种沥青防渗膜。

（3）第三道防渗为复合土工膜，廊道两侧高应力区在特种沥青防渗膜施工完成后进行复合土工膜施工。

防渗体设计结构如图1所示。

图1 灌浆廊道特种防渗结构（单位：高程m，其余cm）

3 廊道外表面防渗体施工

3.1 赛柏斯施工

3.1.1 原材料性能

赛柏斯防水堵漏剂是采用加拿大XYPEX化学公司的专有技术生产的产品，它的主要性能及特点如下：①能长期耐受强水压；②晶体渗透深度达30 cm；③防水作用永久，且具有自我修复能力；④不影响混凝土的呼吸，使混凝土结构能保持干爽、不潮；⑤能增加混凝土的耐久性；⑥能防止化学腐蚀、防止冻融循环对混凝土的破坏，并对钢筋起保护作用；⑦无毒、无公害；⑧处理后可接受别的涂层；⑨施工方法简单。

3.1.2 施工工艺

施工工艺流程为：施工准备→清理基面→湿润基面→灰浆调制→配料搅拌→刷涂→洒水养护→检查验收。

（1）施工准备。根据施工面积准备好充足的材料和施工机具，配备施工人员。赛柏斯在施工时所需的工具比较简单，一般只需尼龙刷、凿子、锤子、计量水和料的磅秤、拌料桶、搅拌棒、喷雾器、手套等。

（2）清理基面。①基层表面应粗糙、干净，对基层表面的泛碱、尘土、各种土料、薄膜、油污、油漆等必须清理干净。②对于超过0.4 mm的裂纹及不合格的施工缝，把裂纹或连接处挖空呈20 mm宽、20～70 mm深的 “U”形槽；然后剔掉松散物质，用水浸渍基面（让水浸透混凝土然后去掉表面的明水）；将赛柏斯浓缩剂按体积比5∶2（灰水比，下同）掺配好，用刷子在槽内和沿槽口两面各宽15 cm处涂上一层；当灰浆涂层干燥约10 min但仍然有黏着性的时候，用赛柏斯浓缩剂按体积比6∶1混合的半干料团填满槽至与表面齐平；稍微用水洒湿填缝的表面，然后在所修复的区域再涂一道赛柏斯浓缩剂灰浆。③对于混凝土缺陷、空腔、钢筋裸露及蜂窝状的结构，先剔除混凝土上有缺陷的部分，用水浸渍基面；将赛柏斯浓缩剂按体积比5∶2掺配好，在缺陷区域涂一层；当灰浆仍然有粘着性的时候，用赛柏斯浓缩剂按体积比6∶1混合的半干料团填满槽并与表面齐平；稍微用水洒湿填缝的表面，然后在所修复的区域上再涂一道赛柏斯浓缩剂灰浆。

（3）湿润基面。施工前15 min左右将施工面提前用干净水浇透，但不得有明水。

（4）灰浆调制。调制用水拟采用3号混凝土生产系统所使用的拌制混凝土用水。涂刷前按体积用5份料、2份水调和，严格控制好水灰比。

（5）配料搅拌。使用前应特别注意搅拌均匀，因为防水涂料有较多的填充料，如果搅拌不均匀，不仅涂刮困难，而且未搅拌均匀的颗粒留在涂层中会影响防水效果，拌料时要掌握好料、水的比例，一次拌料不宜太多，混合时用手提式电动搅拌器搅拌约5 min；料浆需在30 min内用完，料浆变稠时要频繁搅拌，不得随意加水。

（6）刷涂。特殊部位或缺陷处理完毕后，即可进行大面积刷涂，刷涂采用半硬的尼龙刷。刷涂时只能来回刷1～2次，不宜往返多次刷涂，否则会出现 “皮干里不干”现象，影响防水效果。施工在早、晚或夜间进行，高温日照下不宜施工，防止涂层过快干燥，造成表面起皮、龟裂，影响防渗效果。一定要等第一层初凝后但仍呈潮湿状态时进行第二层（增效剂）刷涂，如果太干则应喷洒些水润湿。

（7）洒水养护。防水涂层施工完毕应注意养护和成品保护。在涂层呈半干状态后应开始用雾状水养护，每天喷水养护3～4次，连续3 d，在热天或干燥天气要多喷几次，防止涂层过早干燥。养护期间不得碰撞防水层并注意避免雨水冲坏涂层。

（8）土料回填。在赛柏斯施工后36 h内可用湿土回填，7 d内不可回填干土，以防止其从涂层吸水。

3.2 特种沥青防渗膜施工

3.2.1 原材料简介

CF-16水工防渗卷材具有抗老化和抗流淌性能，施工方便且速度快，可以用来修补混凝土面板、沥青混凝土面板及碾压混凝土等工程，已在多个大中型水电站工程上成功应用，防渗效果良好。因此，泸定大坝灌浆廊道拟采用CF-16水工防渗卷材，其基本性能见表1。

水工防渗膏系使用沥青、矿粉、改性材料等加热搅拌而成。其与混凝土、防渗卷材在热融状态下结合良好，不发生化学反应，低温（-5℃）仍具有较强的柔性，高温90℃及铅垂坡度不流淌。

3.2.2 施工工艺

施工工艺流程为：现场试验→施工准备→清理基面→喷涂冷底子油→涂刷沥青膏→铺筑CF-16水工防渗卷材→检查验收。

（1）现场试验。在沥青防渗材料正式施工前，先通过现场试验确定沥青膏的加热时间、温度，并确定具体的施工步骤。

（2）清理基面。由于在赛柏斯防水堵漏剂施工完成后，灌浆廊道仍然在进行混凝土施工，很可能造成二次污染，因此在沥青防渗材料施工前，应对施工部位予以清理，将基层表面的尘土、各种土料、油污、油漆等清理干净。

（3）喷涂冷底子油。基面清理完成后，混凝土潮湿部位需加热干燥，然后使用喷雾器均匀喷涂一层冷底子油，喷涂标准为0.2 kg/m2。

（4）涂刷沥青膏。冷底子油干燥后，再用刮板涂上一层沥青膏，厚度控制在10±3 mm。

（5）铺筑防渗卷材。在沥青膏涂抹后，立即铺筑防渗卷材，以防表面污染，保证黏合密实，确保防渗效果。

需要说明的是：是先涂刷沥青膏后铺筑防渗卷材，还是先铺筑防渗卷材再将沥青膏灌入中间，需根据现场试验结果确定，选择方便施工和施工效果好的施工顺序。

3.3 土工防渗膜施工

3.3.1 原材料简介

铺设在心墙底面、混凝土防渗墙上下游两侧的聚乙烯（PE）复合土工膜为二布一膜形式，其规格为500 g/1 mm/500 g，有关技术指标应满足SL/T 231—98《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》的要求。防渗薄膜破坏拉应力≥12 MPa，断裂伸长率＞300%，渗透系数 k＜1×10-11cm/s。

3.3.2 施工工艺

先进行复合土工膜接头的连接试验，本工程采用热焊接方式，焊接试验主要进行焊接设备的比较，焊接温度、焊接速度以及施工工艺参数的选取等。试验完成后，将试验成果报送监理工程师审批，经监理工程师批准后方能进行施工。复合土工膜铺设根据填筑进度及垫层料（反滤料和黏土料）的不同，分区分片进行铺设，连接成片。

施工工艺流程为：场地清理→垫层填筑→土工膜铺设→土工膜焊接→检查验收→垫层覆盖。

（1）垫层填筑。垫层料采用符合设计指标要求的物料（下游反滤料F1），根据碾压参数进行填筑、碾压密实，填筑面起伏差不超过10 cm，严禁出现凸出及凹陷的部位，排除铺设工作范围内的积水，经监理验收合格后方可进行下道工序施工。

（2）土工膜铺设。根据土工膜规格尺寸，在加工厂拼接成较大宽幅后，运至现场再进行铺设拼接，有效减少了现场的拼接工作量，且有利于拼接质量。铺设时，土工膜应形成褶皱，保持松弛，以适应变形。同时，土工膜与基础之间应紧贴，避免架空，以保证铺设质量。铺设期间，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，严禁车辆、机械通行。

（3）土工膜焊接。①土工膜现场拼放完成后，先进行底层土工布的人工缝合（或用无纺布缝合机缝合），经检查合格后再进行土工膜焊接，接缝采用双面焊，搭接长度12 cm。土工膜大面积焊接时采用土工膜焊接机进行，局部修补或焊接机不能施焊处采用土工膜热风焊枪焊接，焊接完成经检查合格后，即可进行表层土工布的缝合。②复合土工膜通过膨胀螺栓与灌浆廊道两侧墙体紧密连接，其锚固长度应符合施工图纸要求。施工步骤为先按设计孔距在角钢上打孔，同时根据设计图纸在廊道上测量放出水平位置线并将廊道混凝土表面处理平整，不得有尖锐物体。再根据角钢上的孔位在水平线上标出孔位点，在廊道混凝土上打孔和埋膨胀螺栓，按设计要求在混凝土和土工膜间铺橡胶垫层，橡胶垫层应对好膨胀螺栓位置穿孔，铺设完成后须整体平顺，最后将土工膜光面贴在橡胶垫层上，装上角钢，利用膨胀螺栓将土工膜紧贴在廊道上。

表1 CF-16水工防渗卷材基本性能

（4）检查验收。土工膜铺设每完成一个区域即进行检查验收。要求铺设压平贴紧，焊接处质量满足要求，土工膜未出现破损或已按要求修补。

（5）垫层覆盖。检查合格后，及时进行填筑覆盖。铺料时采用进占法，3 m3装载机辅助人工平料，当土工膜上层铺填厚度大于30 cm时，采用18 t自行式平碾静碾压实，当填筑厚度大于1.2 m后可采用（恢复正常碾压）振动碾振动压实。

（6）左岸盖板处土工膜铺设。根据设计结构要求，土工膜左端头折叠埋入混凝土盖板上面的高塑性黏土中，埋入长度10 m。先铺设水平段反滤料并碾压密实后，再进行盖板坡段上的高塑性黏土料的铺设（10 m段分两次铺设，土工膜也在相应分段处断开，待下段高塑性黏土铺设、碾压合格后，土工膜断开处经焊接后铺至10 m处），然后用液压平板振动夯夯实，基面经监理验收合格后方可进行土工膜铺设，且土工膜在起坡处设置30 cm的深皱褶。铺设步骤见图2。

图2 左岸盖板处土工膜铺设步聚

4 质量控制措施

4.1 原材料质量控制

（1）严把材料采购关。防渗系统所用的赛柏斯、CF-16水工防渗卷材、水工防渗膏、复合土工膜等材料均从行业信誉好的厂家采购，产品出厂合格证、第三方检测合格证必须随货到场。

（2）严格到场材料检测。材料进场后，按照规范要求加强抽检，同时联合监理、业主检测中心随机取样，外送到专业检测机构进行第三方检测，检测合格后方能投入施工生产，严禁未经检验的 “三无”产品进入施工流程。

（3）严格到场材料保管。特种防渗材料到场后严格按照要求进行储存，做好防雨、防晒措施，做好外观保护，避免因暴晒发生老化，避免在倒运过程中受到破坏而失去防渗效果，避免因污染而影响施工质量。

4.2 施工过程质量控制

严格按照施工图纸要求进行施工，施工过程中必须严格按监理人批示的施工技术措施进行。下一道工序必须在上一道工序经过 “三检”并经监理人检查验收合格后方可进行。施工过程中遇到特殊情况时，应严格按设计的有关要求编写出具体的处理方案，及时报监理人批示，并严格按监理人批示方案执行。专职质检员跟踪检查全过程的施工质量，发现问题及时整改。对全部施工过程进行严格的全面质量管理，杜绝质量事故的发生。