橡胶坝坝袋缝合粘补技术浅析

2014-08-20许方方王梦珂张君慧南阳市白河橡胶坝管理处

河南水利与南水北调 2014年16期

□ 许方方 □王梦珂 □张君慧（南阳市白河橡胶坝管理处）

1 概述

橡胶坝系一种低水头挡水建筑物，是20世纪50年代末随着高分子工业的发展而出现的一种新型水工建筑物。它是用合成高强度纤维帆布作受力骨架，其表面止水层和保护层由附着氯丁橡胶 (或其它合成橡胶)的胶布拼粘或用整体硫化胶布制成，按设计尺寸锚固于坝底板上，形成封闭状的一种新型挡水建筑物。我国橡胶坝事业经过30多年的实践，在工程规划、设计、坝袋制造、安装及运行管理等方面形成了自己的特色，已达世界先进水平。

随着橡胶坝工程建设步伐的加大，对经济和社会效益的促进作用日益显著，被广泛应用于防洪、挡水灌溉、城乡供水、水力发电、美化环境等诸多领域，库区水资源也在发生着溢流、下渗、蒸发等动态的变化。

2 缝合粘补技术的必要性

橡胶坝坝顶可以溢流，根据需要调节坝高，有效控制上游水位和下泄流量，使地表水资源得到最佳配置和利用。橡胶坝工程在日常的运行管理中，每年都会因为自然或人为的因素，出现超高、超压运行、溢流水深过大或溢流水深不一，坝袋发生振动，橡胶坝袋结构不符合工程运行要求；外力撞击、橡胶坝袋局部被磨损；充排系统失灵、人为破坏、冰冻破坏，橡胶坝底板被冲塌引起坝袋撕裂等坝袋的撕裂、损坏现象。由于橡胶坝袋自重大，一旦损坏，尤其是发生纵向大切口和大面积的撕裂，不仅维修方案单一、工期长、费用高，而且严重影响工程效益的正常发挥。

根据橡胶坝坝袋的设计原理，依据《橡胶坝技术规范》（SL227-98）规定的对坝袋维修粘补的技术工艺要求，通过对坝袋纵向大切口缝合粘补的技术实践和研究，对其它裂口同样适用。该技术针对橡胶坝坝袋纵向裂口，在修复时，根据橡胶坝坝袋受力主要是径向坝袋布受力、纬向坝袋布受力很小等特点，利用与原坝袋径向纤维度一致的锦纶线，创新的运用纵向裂口缝合、粘补新工艺。是在原有坝袋维修粘补技术基础上的延伸，改进生产力，提高生产效率，使坝袋的维修粘补技术取得了突破性进展，其创新点就在于缝合。

3 缝合粘补技术施工流程

3.1 缝合粘补工艺流程及原理

橡胶坝坝袋纵向大切口缝合粘补工艺流程图如图1所示。以2布3胶坝袋裂口为例，双面缝合粘补原理图如图2所示。

图1 缝合粘补工艺流程图

图2 双面缝合粘补原理图

3.2 施工流程

3.2.1 准备工作

先拆除一侧橡胶坝袋锚固线，包括混凝土、螺栓、压板、胶垫片、坝袋布，并把拆除后的坝袋翻过来，展平；将坝袋破损处清洗干净，晾干，放平，划出修补范围；按同样尺寸剪好所用的补强坝袋布，以2布3胶为例，搭接宽度为15 cm。

3.2.2 打毛

用砂轮或木锉对纵裂口内外两侧和两片被粘胶片分别进行打毛。打毛时，按顺序进行，要求均匀、不能伤及锦纶帆布。可将木板垫在需要修补部位的坝袋下面，用木锉或砂轮机把坝袋破损处和补强坝袋布分别进行打毛、毛面均匀，且将粘结面上的胶粉等杂物清洗干净，用清洗剂擦洗一遍，以保证搭接面为新鲜表面，增加粘合面比表面积，增强搭接面粘合强度。

3.2.3 缝合

锦纶系列品种较多，但用于橡胶坝帆布却仅有锦纶6和锦纶66锦纶。锦纶6由乙丙酰胺开环聚合而成，故常称聚乙丙酰胺。锦纶66由乙二酸和乙二胺组成。这两种锦纶帘线虽然有相同的化学分子式，但由于它们的分子立体结构不同，分子间形成氨链和取得高结晶度能力不同，从而使二者物理性能上呈现较大差异。锦纶纤维的比重为1.14，强度8～10 g/d，扯断伸长率18%～30%，吸湿率4.50%，耐摩擦性能（摩断次数）2500，耐曲饶性能和水中耐久性能好，锦纶帆布可满足作为坝袋受力骨架的质量要求。

坝袋缝合时要根据坝袋型号，确定锦纶帆布所用线的型号，锦纶6和锦纶66所具有的物理性能均比较符合橡胶坝袋胶布的要求，故我国采用锦纶丝制成帆布做橡胶坝坝袋受力骨架。但锦纶66纤维的物理力学性能均优于锦纶6（见下表1），更能避免出现缝合粘补后坝体变形不一而出现不平直、坝顶溢流深度不相同而引起坝袋振动等现象。

表1 锦纶66、锦纶6纤维物理性能指标

缝合时应根据设计的针距（≤5 cm），把购置的锦纶线进行再加工，按照其原来的扭向进行合股加工，加工后的线径一般为坝袋布厚度的1/3～1/2，粘补后坝袋强度比原坝袋抗压强度提高2～3倍。

在橡胶坝坝袋纵裂口的两侧打孔，按照设计的针距，用特制的针具和加工后的锦纶线，从孔中穿过，把裂口的两侧缝合连接起来，再把坝袋线两头打结，增加其强度。缝合时，要求缝口紧密、平整，既不延长坝袋，又不缩短坝袋，两层或多层胶布其平整性一定要好。如果存在皱折或错角则受力不均匀，就大大降低了橡胶坝袋的安全系数。

3.2.4 调胶浆

将原胶浆倒入调胶盆内，看原胶浆稠度，如果稀就少加一点稀料，如果稠就多加一点稀料，胶浆搅拌均匀待用，等开始涂胶浆时再加入少量固化剂。

3.2.5 刷胶浆

刷胶浆前，用配制好的溶剂洗刷一次，然后测试温度、湿度，室外温度18～25℃，湿度70%以下，以2布3胶为例，把事先配制好的胶浆搅拌均匀，用毛刷在粘结面上涂刷胶浆3遍，每遍间隔时间因气温不同而异，一般第1遍刷后30-45min，再刷第2遍。第2遍刷后15-25min，再刷第3遍(视当地天气而定，以胶粘剂挥发于不粘手、对粘有细粒丝状态为适)。涂刷胶浆必须严格控制好各胶层的厚度，并保证其均匀性。

胶层<2mm时，粘结作用降低，影响两层之间粘合；胶层>3mm时，施工成本增加。对于涂胶时间较长，粘补面积大的坝袋，涂胶时要由两人相向方向涂胶，以保证粘接处的胶浆结晶点一致。避免阳光曝晒，严防尘土杂物，不能起胶泡。补强胶布（胶片）与坝袋胶布同时同样打毛、清洗、刷胶。

3.2.6 粘合

将粘接的纵裂口内侧和一片被粘胶片对正贴合，由中间向四周逐步压实，用手辊纵横反复压实，排出气泡，不得留有空隙和残存气泡，并用橡胶锤夯实，保证粘合面密实牢固。将补强胶布边缘贴上封口胶条并压实，并用砂袋或其它重物平压达24 h以上（在自然固化期间，坝袋粘合部位不受折叠，严防水浸泡。），再将粘接的纵裂口外侧和另一片被粘胶片按照上述步骤进行粘合。

3.2.7 安装

待粘补强度符合要求后，把符合质量要求的坝袋布按先后顺序进行安装，压紧螺栓，升坝试压，待不漏水后进行锚固线封堵，维修施工结束。上述工作完成48 h后即可升坝运行。