宁夏固海扬水工程渡槽病害防治技术应用浅析

张晓清 吴荣

宁夏固海扬水管理处 宁夏中卫 755100

1 基本情况

1.1 工程概况

固海扬水工程位于宁夏中南部，是为解决宁夏中部干旱带和宁南山区群众的人畜饮水和生产灌溉而建设的大型生态扶贫工程。工程由1978年建成同心扬水工程、1986年建成固海扬水工程、2003年建成固海扩灌工程三部分组成。目前投运泵站29座，安装主机组198台（套），总装机容量20.26万KW，有干渠、支干渠36条，总长420km，各类建筑物1323座，其中渡槽133座。总引水流量41.2m3/s，设计灌溉面积92万亩。近年来，随着国家脱贫攻坚战略的深入推进，以固海扬水工程为水源规划建设的各类脱贫攻坚水利工程新增灌溉面积达75.25万亩。截止2019年，灌区总规划灌溉面积183.88万亩，实际灌溉面积170.64万亩，年引水量4.6亿m³，灌区受益人口61万，牛羊等家畜30万头，工程的生态效益、社会效益、经济效益非常显著。

1.2 工程存在问题

固海扬水工程建设年代早，受当时技术、经济条件和后期维修养护资金的限制，工程“先天建设不足，后天老化失修”，水工设施和机电设备老化失修严重，部分设备超期服役，运行效率低，安全无保障，对灌区经济社会发展的水资源支撑保障出现了危机。2008年至2019年，利用大型泵站更新改造、大型灌区续建配套与节水改造和农建等项目资金，更新改造泵站16座，渠道226km，配水斗口200多座，渡槽10座，提高了工程安全运行率和灌区供水保障率。受资金限制，渡槽等输水建筑物改造缓慢，需要结合实际情况，因地制宜安排改造和加强维修养护。

1.3 渡槽运行中存在的主要问题

渡槽由输水槽身、支承结构、基础、进口和出口连接段组成，槽身直接受水作用和影响，槽壳安全关系渡槽输水安全。固海扬水工程渡槽槽身多为U形薄壳钢筋混凝土结构，厚度一般10cm—15cm，槽壳老化病害主要破坏形式包括：槽壳及伸缩缝渗漏水，钢筋裸露锈蚀，钢筋保护层混凝土胀裂、脱落，混凝土碳化，硫酸盐腐蚀，碱-骨料反应等，其中以槽壳及伸缩缝渗漏水，钢筋裸露锈蚀，钢筋保护层混凝土胀裂脱落最为明显，影响渡槽安全运行。

2 渡槽病害防治技术应用

针对渡槽混凝土的老化病害状况，30多年来，管理处以过水面的防渗加固处理为主，先后引进高标号水泥砂浆涂抹技术、聚乙烯油膏等对槽壳进行防渗处理，近年引进了聚合物水泥砂浆、SCL防渗膜及其粘贴技术、SK刮涂聚脲及其涂刷技术对渡槽的槽壳进行防渗加固处理，取得了一定效果。

2.1 水泥砂浆防渗处理

采用1：3水泥砂浆或M10水泥砂浆对槽壳渗漏部位进行抹面。施工工艺流程：基面清理及凿毛→基面湿润（24h）→素水泥浆涂刷→分层抹砂浆→养护。清理基面时，采用磨光机、钢丝刷、铲刀或风砂枪等工具彻底清除砼基面附着物、杂物及钢筋锈蚀层等，并做凿毛处理，然后利用高压水枪冲洗基面，冲去泥土、灰尘，特别是露筋部位的坑槽。为保证结合面强度，抹砂浆前，混凝土基面必须充分湿润，但不能有积水、明水现象。素水泥浆水灰比W/C要求不大于0.4。抹灰要分两层进行，每层厚度5-8mm，底层要抹平压实，面层要抹平压光，立面抹灰厚度超过10mm时应挂钢丝网、玻纤布或掺加聚丙烯等高强纤维来增强砂浆抗裂性能。各层抹灰凝结前应采取防快干、防曝晒、防扰动措施，以保证抹灰层的强度。要严格控制原材料质量及各工序施工质量，砂子最好采用中砂、干净无杂物，并加强施工结束后养护，防止开裂空鼓。

2.2 聚氯乙烯油膏涂刷处理

聚氯乙烯油膏是一种以煤焦油为基料，加入少量聚氯乙烯树脂、邻苯二甲酸二丁酯、滑石粉等辅料，经130-140℃高温塑化而成的一种热施工柔性防水材料，主要用于嵌缝止水、屋面防水。由于能和槽壳内表面粘贴在一起，形成一层隔离层，90年代，管理处大量使用油膏对渡槽槽壳进行防渗处理。施工工艺流程：施工准备→基面清理、干燥→油膏熬制→油膏涂刷。涂刷渡槽时，混凝土基面要干燥，油膏选用涂料类，用铁锅文火加热熬化，保证其流动性，并在环境温度较高时操作，涂层厚度要达到2mm以上，确保均匀、密实、无遗漏。

2.3 聚合物砂浆防渗处理

SPC聚合物水泥砂浆以丙烯酸酯及VEA树脂为主要基料，掺加特种表面活性剂、增塑剂、消泡剂等原料配制合成的高分子聚合物乳液，与水泥、砂子、水等按一定比例配合形成的一种复合材料。其具有较高的粘结强度（3-5Mpa），可保证修补层与基层混凝土形成整体而不空鼓、不脱落；弹性模量较低，弹性较高，能适应一定的温度变形；抗裂性能良好，薄层修补不裂；抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性和耐久性能良好，无毒无污染。SPC聚合物砂浆防渗处理施工工艺流程：施工准备→基面清理→高压水冲洗→基面缺陷聚合物砂浆修复→辊涂界面剂（配合比：P.O42.5水泥：胶料：＝0.8：1）→人工拌制聚合物砂浆（配合比：水泥：砂子：防裂剂：胶料：水＝ 1：2.5：0.1：0.4：0.15）→人工抹面→养护（12h 后洒水养护）→同时可刮SPC涂层（配合比：水泥：胶料＝2.5：1）封闭细小裂缝。清理基面时，先用磨光机打磨混凝土表面，彻底清除附着物、杂物等，然后利用高压水枪冲洗除尘，保持基面湿润，但不能有积水、明水现象。聚合物砂浆抹面厚度控制在8-10mm，抹面时抹子一次取料不能过多，并应向一个方向按实抹压，保证一次成活，不能来回反复抹压，抹面后采取覆盖塑料膜和遮风等措施保持水分，防治水分快速蒸发出现开裂。

2.4 复合防渗膜及其粘贴技术

本文SCL裸露型PVC复合防渗膜是一种以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入各类专用助剂和抗老化成分制成的性能优异的高分子防渗材料。具有极高的拉伸强度、抗老化性能，良好的变形性能、耐穿刺性能，可热风焊接和机械固定的性能，施工搭接和固定性能可靠，施工快速高效。据检测，该材料在零下40℃无裂纹，软化点80-85℃，适合水利工程运行的自然环境条件。本文采用SCLW35054裸露型防渗膜，厚度为1.5mm。SCL裸露型PVC复合防渗膜粘贴施工工艺流程：施工准备→基面清理→高压水冲洗→基面缺陷修复（聚合物砂浆）→养护→布置施工线→SCL防渗膜粘贴→防渗膜焊接→固定封口→检查验收。防渗膜粘贴后应平整，外边采用不锈钢压条和硅酮建筑耐候密封膏进行固定封口并压紧压实；中间采用SW107胶浆进行点粘或全粘固定；搭接部位用专用设备进行焊接，焊接有效宽度控制在30-50mm，焊缝应平整牢固、无漏焊虚焊。渡槽伸缩缝内采用纤维布填充，原有不平部分采用SW107砂浆修补填平，表面用无纺布粘贴后直接铺设防渗膜，无需单独作防水处理。施工时要加强对基面清理、原材料质量、焊接质量、成品保护控制。基面清理后应平整、无三角突体；原材料应避免在运输贮存过程中遭到损坏并应在施工前进行检查；防渗膜在正式焊接前应先进行试焊、调节好焊接设备状态；成品工程应注意保护，防止施工工具器物对防渗膜造成损坏。

2.5 刮涂聚脲及其涂刷技术

聚脲材料是由异氰酸酯与氨基化合物反应生成的一种高分子材料。目前，其适用期可以从几分钟到几小时，既可用专用的双组分喷涂设备施工，也可采用普通方法施工，操作简便可靠。聚脲材料与基础混凝土浸润性好，基面附着力强，粘结强度（2.72Mpa）和抗拉强度高、适应变形能力强，防渗效果好，耐老化、耐低温，环保无毒。SK刮涂聚脲涂层施工工艺流程：施工准备→基面清理→高压水冲洗→基面缺陷聚合物砂浆修复→养护（不少于3天）→伸缩缝处理→聚脲刮涂（厚2mm）→检查验收。伸缩缝处理工艺流程：拆除原伸缩缝环氧橡皮→基面打磨清理→高压水冲洗→腻子修补缺陷→缝内嵌填沥青麻丝10cm→嵌填GB柔性止水材料→3cm深泡沫闭口板与缝面齐平→SK刮涂聚脲胎基布（聚脲涂层宽30cm厚4mm）。聚脲涂层涂刷应均匀辊涂，目测检查涂层应颜色均匀、平整，无流挂、漏涂、针孔、气泡、开裂、异物混入等缺陷。聚脲涂层原材料检验每10t抽检1组，涂层粘结强度、涂层厚度每500m2检测一组。聚脲涂层完成14d后，可进行现场拉拔粘结强度试验和涂层厚度检验。聚脲粘结强度应不小于2.5MPa或基材本体断裂强度。涂层厚度应满足设计要求。

3 应用效果

多年来，采用多种防渗对对渡槽的槽壳进行防渗加固处理，取得了明显效果。高标号水泥砂浆涂抹技术施工简便，施工成本低，有一定防渗效果，但技术要求高，大面积使用易空鼓、裂缝，耐久性差，增加了渡槽荷载、后期维修清理砂浆层困难；聚乙烯油膏涂护施工简便，技术要求低，施工成本低，防渗效果较好，易老化脆裂，耐久性差，后期维修清理油膏层困难；聚合物水泥砂浆粘接强度高，与基面粘接牢固，防渗效果好，但施工技术要求高、施工操作复杂，一次性成活对抹灰工技术要求高，施工期间砂浆层易干裂，运行期表面涂层呈泡状裂片脱落，基面清理不干净处易空鼓，施工成本高；SCL防渗膜及其粘贴技术施工简便，防渗效果好，经测定采用SCL防渗膜处理的槽壳糙率由0.0142降为0.011，具有防渗降糙增流效果，且不需对伸缩缝进行专门处理，可消除传统伸缩缝部位因粘橡皮出现的凸起，后期伸缩缝为免维护运行，使渡槽维修的重点由伸缩缝维护转到了全面维护，极大降低了渡槽整体维护工作量，促使渡槽维护质量的整体提升，施工成本较低，防渗层后期维修容易，施工时需要严格控制防渗膜平整度和封口质量；SK刮涂聚脲及其涂刷技术施工简便，防渗效果好，经测定采用SCL防渗膜处理的槽壳糙率由0.015降为0.0119，具有防渗降糙增流效果，伸缩缝需要进行专门处理，但同样可消除传统伸缩缝部位因粘橡皮出现的凸起，后期伸缩缝为免维护运行，极大降低了渡槽整体维护工作量，施工成本适中，防渗层后期维修容易。详见图1。

图1 防渗材料处理效果对比分析表

4 结语

多年来，固海扬水管理处就渡槽防渗处理加固开展了积极探索，经实际应用表明，SCL裸露型PVC复合防渗膜及其粘贴技术、SK刮涂聚脲及其涂刷技术是比较理想的渡槽防渗处理材料和技术，防渗效果好，降糙增流效果明显，在渡槽等水工建筑物老化病害修补防护工程中值得大力推广使用。鉴于两种材料在西北寒冷地区冻融循环、干湿交替和紫外线照射强烈环境下的使用寿命和易燃性等仍有不确定性，应继续做好材料老化和耐久性观测，及时总结，以更好地指导工程实践。