柏叶口水库混凝土面板堆石坝接缝止水破坏修复技术应用

柏叶口水库混凝土面板堆石坝接缝止水破坏修复技术应用

张朝辉

(山西柏叶口水利工程有限公司，山西 太原030002)

【摘要】本文根据柏叶口水库混凝土面板堆石坝的面板在长期水位变化区域内的接缝止水，遭受冻融后局部出现破坏的情况，分析了寒冷地区气温对面板接缝止水结构表面形成破坏的主要原因，结合接缝止水新技术和新材料的发展，提出了接缝止水修补施工方案。经处理后效果良好，为其它混凝土面板接缝止水表面处理提供了成功经验。

【关键词】混凝土面板堆石坝；接缝止水；修复；技术

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.09.009

中图分类号：TV543+.8

Application of joint seal damage repair technology in

concrete face rockfill dam of Baiyekou Reservoir

ZHANG Zhaohui

(ShanxiBaiyekouWaterConservancyEngineeringCo.,Ltd.,Taiyuan030002,China)

Abstract:In the paper, base on the situation of joint seal for face of Baiyekou Reservoir concrete face rockfill dam in long-term water level changing area can be locally damaged after freeze-thaw. Main cause of damage formed on the surface of face joint seal structure at temperature in cold area is analyzed. Joint seal repair construction method is proposed according to the development of new technology and new materials of joint seal. The effect is good after treatment, and successful experience is provided for joint seal surface treatment on the concrete face.

Key words: concrete face rockfill dam; joint seal; repair; technology

1水库概况

柏叶口水库位于山西省吕梁市交城县会立乡柏叶口村上游约500m的文峪河干流上，控制流域面积875km2，总库容9712万m3，是一座以城市生活和工业供水、防洪为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的中型水利枢纽工程，主要由大坝、溢洪道、泄洪发电洞和水电站等建筑物组成。水库大坝采用了混凝土面板堆石坝，是山西省最早开工建设的面板堆石坝。水库坝顶宽10m，坝顶长310m，坝顶高程1138.30m，趾板面最低高程1050.00m，最大坝高88.3m。上、下游坝坡均为1∶1.4，下游坝坡每20m高设一马道，马道宽2m。

2012年12月31日，水库工程已按初步设计完成全部建设内容， 2013年9月30日，通过下闸蓄水验收，初期蓄水最高蓄至1125.60m，蓄水总量5100万m3。

2接缝止水的设置与出现的问题

混凝土面板堆石坝接缝止水是构成坝体防渗体系的重要组成部分，其结构缝主要有周边缝、面板垂直缝、趾板伸缩缝和防浪墙伸缩缝等。柏叶口水库大坝面板布置了周边缝、垂直缝、防浪墙伸缩缝及趾板伸缩缝。周边缝和防浪墙伸缩缝缝宽均为1.50cm，底部设有铜片止水，缝间填浸沥青木板。面板垂直缝分张性缝和压性缝，设计缝宽为2cm。张性缝设三道止水，底部为铜片止水，中间为PVC止水，顶部缝口设凸体，期间充填性能良好的SR塑性填料，表面用加筋橡胶板和不锈钢压条封闭。压性缝缝间设止水两道，底部为铜片止水，顶部为SR塑性填料。防浪墙伸缩缝设置的铜片止水与周边缝、垂直缝铜止水焊接相接，组成完整封闭防渗系统。面板接缝止水的具体结构见下图。

面板接缝止水结构图

水库坝址区冬季气候寒冷，多年平均气温10.1～12.5℃，极端最高气温37.5℃，极端最低气温-42℃。大坝面板共分为25块，蓄水后经两个冬季，在长期水位变化区域内(2m)面板接缝止水出现不同程度的损坏。具体表现为：螺栓被拉断，角钢被拉弯，加筋橡胶板表面被撕裂，伸缩缝内部分SR填料局部受损，容易产生渗水，从而失去了密封保护作用，危及大坝安全运行。在大坝日常巡视检查中也发现，表层的SR柔性嵌缝填料在夏季气温高时局部产生流淌情况。为防止接缝止水损坏情况进一步发展，保证大坝防渗系统完好，不影响水库安全运行，必须对其修复保护。

3破坏原因分析及修复方案

由于原混凝土面板接缝止水表面保护层采用了加筋橡胶板封闭，其依靠不锈钢压条借助于膨胀螺栓固定在混凝土面板上。受混凝土表面不平整和橡胶板搭接形成错台的影响，使加筋橡胶板和混凝土表面接触受力不均匀，在长期运行过程中容易出现橡胶板和混凝土表面接触缝隙，造成库水渗入角钢和橡胶板的缝隙面，以及橡胶板和混凝土的结合面中。当冬季气温较低时，就会结冰，冻胀作用容易产生破坏，使橡胶板盖片的界面粘贴强度小于冰本身的抗拉强度，且因压条和螺栓的突出部分增加了冰层的接触面积，增大了冰层的握裹力，从而在盖片和混凝土表面形成少量裂隙。当春季气温连续回升冰层溶解开化时，库水位长时间变化，冰面的沉降对角钢及橡胶板产生巨大的拉拖力和撞击力，形成冰拔效应，使面板止水的保护层受到张拉、扭曲和剪切力的作用，造成已冻结在冰层中的角钢和面板脱离，从而出现面板接缝止水表面破坏的现象。

经对破坏情况进行分析，提出以下施工方案：在保护原接缝止水结构设置不变的基础上，更换、修复原面板结构缝表面破损止水，是最经济可行的常用方法。主要以恢复原止水结构为主，增设止水保护层，使表面止水抗冻能力有所提高。处理措施为先拆除原面板结构缝表面破损部位止水，并清理干净，涂抹底胶，填筑SR塑性止水材料(尽可能利用原有的SR止水材料，如遇SR止水材料损坏与流失，则进行全面更换)，SR止水外部形状与原止水保持相同，在SR塑性止水材料上铺设8mm厚的三元乙丙SR橡胶复合板，采用不锈钢膨胀螺栓固定压条，并切除高出螺母的螺杆，采用HK-96系列增厚环氧封边剂进行封边。SR止水修复完成后在混凝土面板SR止水位于水位变化段通过增加保护层(涂刮HK-988弹性涂料并覆盖止水)的方法对该段止水设施进行防护。

止水修复时间宜安排在气温高时进行，对接缝止水分块、分条统筹安排施工，保证各工序的有效衔接。使用高压水对已损坏的接缝止水缝面进行冲洗清理，再用钢丝刷将止水缝槽和缝面两侧20cm范围内混凝土表面刷洗干净，清除浮尘和已松动体，经凉干后尽快安排后续工作，防止二次污染，影响粘贴质量。按要求配制好适量的SR底胶，在已清洗干净的范围内均匀涂刷一遍，常温下保持半小时以上，使其实干后再涂刷第二遍，待表面略显干燥，用手摸没有粘贴现象为宜。将SR材料制成细条，按“先缝内后缝外，先两边后中间”的原则，沿原缝嵌填SR填料，用软榔头轻轻敲击，将表面整理成原设计的张缝、压缝结构型式。再在上方初步固定SR盖片，从上到下依次逐渐展开，撕去下表面的防粘纸。沿缝面一侧先将盖片粘贴在填料上，用力从粘贴处向另一侧推进，逐步排出其间空气，保证盖片与填料的粘贴密实。对于两端接头的搭接部位，处理部位宜跨越良好部位10cm，盖片搭接不低于20cm，要对旧盖片表面刷毛清理干净，保证搭接处粘贴良好。必须对贴好的盖片边缘进行封边处理，用HK封边剂和SR材料进行粘贴，使边缘和混凝土表面粘贴牢固，饱满密实。经检查SR盖片粘贴合格后，采用L75×75×8不锈钢角钢对防渗盖片进行固定安装，用膨胀螺栓将其固定在混凝土面板上，安装时要从两侧交错固定，保证用力均匀。

制定的施工方案主要为冷粘法施工，其施工工艺流程为：卸除固定的螺母、解除压条→拆除破坏的接缝止水表面→清除损坏接缝止水和清理面板基层表面→修补夯实嵌缝填料→试铺盖片、确定定位基准线→配制适量胶粘剂→混凝土基面、基层多次涂刷处理剂→完成橡胶板抺胶液→粘贴、辊压、排气→盖片、不锈钢压条的固定、安装→对边缝进行密封→全面系统检查。

4修复施工技术要点

4.1彻底清理表面

注重对表面清洗、松动处理、平整度控制等工序质量的检查，这是整个施工工艺中最重要的环节。施工中，对接缝止水材料及橡胶板所覆盖的混凝土表面必须处理洁净，发现污染侵蚀严重的陈旧混凝土需用角磨机或凿子等工具，剔除表面2～3cm厚的覆盖层。后用水、钢丝或气泵清除泥土、杂物和粉尘。橡胶板粘贴部位可用砂轮等进行表面打毛，并用丙酮将油污擦洗干净。

4.2科学使用涂胶

加筋橡胶板粘贴前，应在粘贴位置划出基准线，以保证止水缝隙的中心线与橡胶板的中线重合。当粘贴剂使用双组分胶剂时，控制每次配制用量最多不超过3kg，否则容易产生暴聚现象，影响粘贴质量。在与混凝土表面粘贴前，为保证粘贴牢固，必须先涂抹基层处理剂。施工过程中工作面不宜铺得过大，涂刷胶时间不宜过长，避免尘土落入，一般应边涂胶液边铺贴，保证橡胶板涂抹粘贴剂长度大约2m，将橡胶板与混凝土对粘均匀。橡胶板粘贴宜在常温下施工，避免阳光暴晒，气温最低不低于8℃，最高不高于28℃。

橡胶板铺贴施工应将上端对齐坝面上已画好的基准线，缓慢地向下推进，自然舒展铺平，逐步撕开下部防粘纸，从一侧向另一侧均匀用力推平，避免用力拉伸而产生内应力。铺贴好的橡胶板可用橡皮锤慢慢敲击，排除空气，不能有折皱、鼓包等现象发生。

粘贴施工时为了使胶液充分浸润、渗透、扩散、粘附于结合面，可将少量胶液涂抹于混凝土和橡胶板上，并来回刮抹数遍，做到中间厚、边缘薄、不露白、不堆积。橡胶板边缘一般要用抹刀勾缝，采用缝边剂密闭封严，以防橡胶板翘边、张口开裂造成渗漏。对不锈钢压条及膨胀螺栓的头部应涂抹聚氨酯封胶封严。

4.3牢固固定橡胶板及不锈钢压条

顶部无附加件的橡胶板铺设后表面应平整，与混凝土面应结合良好。铺设长条不锈钢压条应增加固定部位，保证补强效果最好，固定的螺栓头锯掉后，露头部位应很短，保证能被聚氨酯封胶涂抹密封，从而降低冰推力对面膜的破坏作用，增大橡胶板与混凝土间的粘接力，同时防止面膜和混凝土之间产生冰拔力。在固定不锈钢压条施工时，射入膨胀螺栓常会造成周边混凝土震裂，造成螺栓弯曲或无法固定。这时需加入小块扁钢，此时容易产生扁钢尺寸过小、应力集中等问题，导致橡胶板突起、胶液很少、边缘胶过厚等情况发生，影响粘贴质量，施工中应多加注意。

5结语

针对接缝止水破坏情况及产生的原因，编制了柏叶口水库面板接缝止水的修复方案，修复后的接缝止水恢复了保护、防渗功能，符合原设计要求，修复施工方案切实可行，修复效果良好，经受了运行的考验。该方法对预防面板接缝止水表面在冬季遭受冰胀、冰拔、冰推力等破坏有很好的效果，并对其他工程的面板接缝止水表层修复加固有参考作用。