新型防水体系在大型水电站厂房中的应用研究

钟 恒，谢淮东，陈正虎，詹卫华

（中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443133）

0 引言

水电事业的发展不仅依托国民经济的繁荣，也刺激经济的提升。水电站厂房承担着将水能转化为电能的重要，厂房内部各类设备的运行均依托厂房屋面，因此，厂房屋面的作用至关重要。大型水电站在运行过程中，由于受到机组开停机、泄洪设施运行以及温度变化等因素的影响，厂房屋面均已出现不同程度的渗漏，直接威胁水电站的安稳运行。故此，研究水电站厂房屋面渗漏对水电行业乃至整个建筑行业意义重大。

1 大型水电站厂房屋面介绍

考虑到钢网架结构的施工特性、安全系数及后期维护等因素，大型水电站厂房屋面一般采用钢网架结构，由中间开始向上下游放坡，具体坡度由设计规划确认。

1.1 屋面结构

从国内3 座大型水电站（XJB 电站、SX 电站、GZB 电站）资料分析可看出，大型水电站厂房屋面大多采用结构网架、焊接球节点，由多种尺寸杆件按一定设计要求而组成的一种满足特定荷载的空间网状构架，网架结构的固定端最终固定于上下游墙体平台上。XJB 电站、SX 电站、GZB 电站3 座大型水电站那厂房结构特点见表1。

表1 XJB、SX、GZB 水电站厂房屋面结构对比表

1.2 渗漏原因

目前，水电站厂房屋面防水技术主要是参考建筑行业屋面防水技术规范、施工规程，国内大型水电站厂房屋面防水技术仍以防水卷材设防水层为主，并未考虑大型水电站厂房屋面的特殊结构形式和受力特点，在实际应用中会出现各类问题。

分析以上3 座水电站防水措施及现场情况得出，大型水电站厂房屋面渗漏主要原因为防水卷材老化破损以及上下游天沟漏水。其中，XJB 和SX电站厂房屋面设计天窗采光，因此这两座电站屋面天窗存在渗水现象；SX 电站厂房屋面采用预制太空保温屋面板，厂房预留有结构缝，因此SX 电站存在太空屋面板拼缝渗水以及太空屋面板裂缝渗水等现象，3 座水电站防水措施及渗水原因见表2。

表2 XJB、SX、GZB 水电站屋面防水措施及渗水原因对比表

2 大型水电站厂房屋面防水体系研究

防水工程是建筑工程不可分割的部分，而防水材料是防水工程的基础。因此，在确立防水材料及防水技术前有必要了解大型水电站厂房屋面防水要求。

2.1 屋面防水要求

（1）防水层可靠性要求。大型水电站厂房屋面跨度长、面积大，如果存在渗水点会发生“窜水”现象，而屋面面积较大，对实际渗水点的查找和修补带来难度。

（2）满足屋面动荷载要求。大型水电站厂房屋面，在水轮机组开停机的作用下，会出现振动，尤其是汛期多台机组并运行情况下。另外，泄洪设施的开启也会对厂房带来影响。

此外，水电站厂房屋面上下游天沟、屋面天窗等防水节点的处理也至关重要。

2.2 屋面防水体系

2.2.1 屋面防水材料

经市场调研，选取的性能及使用较好的防水材料有：单组份聚氨酯防水涂料、非固化橡胶沥青防水涂料、弹性体SBS 改性沥青防水卷材、热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材、高密度聚乙烯（HDPE）防水卷材。后在标准试验条件下，将以上防水材料性能进行对比，其中两种防水涂料检测结果见表3，另外3 种防水卷材的检测结果对见表4。

表3 防水涂料检测结果对比

通过表3 可以看出：非固化橡胶沥青防水涂料、单组份聚氨酯防水涂料均满足标准要求。其中，非固化橡胶沥青防水涂料柔韧性较好、粘结强度较高，单组份聚氨酯防水涂料强度较高。而表4 中结果表明：热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材纵向拉力、横向拉力、纵向最大拉力时延伸率、横向最大拉力时延伸率、接缝剥离强度指标最优，弹性体SBS 改性沥青防水卷材次之。

表4 防水卷材检测结果对比

水电站房面结构形式和受力特点的分析，尤其是对厂房屋面承受的动荷载进行了全面的分析，结合现场参数，最终选取非固化橡胶沥青防水涂料、改性沥青防水卷材（SBS）以及热塑性聚烯烃（TPO）作为大型水电站厂房屋面防水的主要材料。

2.2.2 屋面防水体系

通过市场主要防水材料特性对比以及相关实验，最终采用非固化橡胶沥青防水涂料、改性沥青防水卷材（SBS）以及热塑性聚烯烃（TPO）作为大型水电站厂房屋面防水的主要材料，结合复合排水板及水泥基复合盖板，最终形成新型大型水电站厂房屋面防水体系。

（1）屋面整体防水体系

屋面整体涂刷2 mm 厚特种非固化橡胶沥青防水涂料；铺贴3 mm 厚弹性体（SBS）改性沥青防水卷材两层；空铺1 层1.5 mm 厚热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材；铺设200 g/m2无纺布隔离层1 道；铺设安装复合排水板（含土工布）1 道（凸台向上）；采购安装水泥基复合盖板（见图1）。

图1 大型水电站厂房屋面整体防水体系

（2）屋面天沟防水体系

整体涂刷2 mm 厚特种非固化橡胶沥青防水涂料；铺贴3 mm 厚弹性体（SBS）改性沥青防水卷材两层；空铺1 层1.5 mm 厚热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材，铺贴至屋面天沟底部；卷材收口压条固定，并用密封胶做防水处理（见图2）。

图2 大型水电站厂房屋面天沟防水体系

3 大型水电站厂房屋面防水技术应用

文章通过SX 水电站厂房屋面渗水改造项目，分析厂房屋面结构特点及渗漏原因，提出了以该防水体系为主导的屋面改造方案。

3.1 项目概述

SX 水电站自建设以来已运行20 余年，在环境与温度的影响下，厂房屋面逐步出现渗漏水现象，直接威胁厂房内发电机组安稳运行。近年来，SX 水电站不断尝试适用于大型水电站厂房屋面的防水材料及施工工艺，均未能完全解决渗漏问题；因此，亟需新型防水体系以解决上述问题。

3.2 项目过程

该项目于2019 年7 月实施，2020 年6 月防水工程顺利完工，并通过汛期及高温天气考验。具体实施过程如下：

拆除原有混凝土盖板、防水层，将基面清除干净；聚氨酯密封胶施工（太空屋面板拼缝处）；屋面防水涂料施工；弹性体（SBS）改性沥青防水卷材施工；热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材施工（含浇筑混凝土板带、空铺TPO 卷材、卷材焊接）；排水板施工；水泥基复合盖板。相关现场施工图见图3。

图3 SX 水电站厂房屋面防水现场施工图

3.3 项目小结

SX 水电站在单机组及总装机容量上是典型大型水电站代表，通过行业调研、防水材料检测及比选、相关实验等，将该新型防水体系运用于大型水电站厂房屋面防水改造中。自项目实施以来，SX 水电站厂房屋面经历汛期及极端天气考验，均未出现渗漏，实践证实该新型防水体系可靠。

4 结语

文章通过总结大型水电站厂房屋面特点及渗漏原因分析，创新提出一种适用于大型水电站厂房屋面新型防水体系。经现场实践，该新型防水体系安全、可靠，能有效解决水电站厂房渗漏问题，在业内值得推广。同时，该防水体系对于其他大型厂房的防水施工有参考价值。