双峰寺水库大坝上游柔性防渗设计和施工要点分析

康军红

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300220）

碾压混凝土抗渗性能低、存在层间结合的薄弱环节，为保证碾压混凝土大坝防渗安全，一般在其上游坝面设置防渗层，主要型式包括浇筑2～3 m 厚常态混凝土的“金包银”，PVC、沥青等柔性防渗层，设置钢筋混凝土防渗面板及设置防渗性强的碾压混凝土等。碾压混凝土大坝上游防渗层设计和施工是该类工程的关键环节， 尤其是在气候条件恶劣的北方寒冷地区，更是工程建设中需要引起的重要问题。

1 工程概况

双峰寺水库大坝为全断面碾压混凝土重力坝，坝顶宽7.0～18.5 m，坝顶全长533.0 m，共分24 个坝块，最大坝高50.1 m，上游坝面铅直，下游坝坡坡比1∶0.75［1］。坝体采用碾压混凝土大仓面连续薄层快速浇筑，碾压层面多，施工工艺的关键是在坝体快速上升的同时保证层间良好的结合效果， 以确保大坝防渗安全。

2 坝体上游防渗层

根据国内碾压混凝土大坝筑坝经验， 设计中对坝体上游防渗方案比较分析了全断面碾压混凝土和“金包银”两种型式。考虑到“金包银”方案在同一个仓面内既有常态混凝土，又有碾压混凝土，无法同时填筑、同层上升,施工工艺和程序复杂，无法发挥碾压混凝土快速施工的特点， 且两种混凝土由于配合比不同，造成初、终凝不同步，易在两者结合部位形成薄弱面，从而影响坝体整体性，而碾压混凝土自身的抗渗性能较好, 可满足本工程50 m 大坝的防渗需要，且能够连续快速施工，因此根据国内碾压混凝土筑坝技术发展实际，选择了全断面碾压混凝土方案，即大坝上游坝面采用变态混凝土和二级配碾压混凝土组合防渗，水平宽度根据作用水头和坝高采用3.0 m［1］。

考虑到碾压混凝土层面抗渗性直接与碾压层面结合质量相关等多方面因素影响， 往往易成为碾压混凝土大坝防渗的薄弱环节， 而碾压混凝土层间质量与碾压混凝土配合比、 拌合物工作性能、 入仓历时、上层碾压覆盖时间、层间间隔及碾压参数等多种因素有关，且本工程地处寒冷地区，气温季节和昼夜温差大，冬季寒潮较频繁，极端温差达70 ℃左右，恶劣的气候条件给碾压混凝土施工质量带来了较大不利影响。同时，本工程大坝设计合理使用年限为100年，也要求大坝混凝土具有良好的耐久性。

为确保坝体防渗安全， 进一步提高防渗层混凝土耐久性，本工程上游防渗层除采用变态混凝土+二级配碾压混凝土组合防渗外， 还在坝体上游迎水面高程382.5 m（水库死水位382.0 m 以上0.5 m）以下增设了辅助防渗措施［1］。

3 上游坝面辅助防渗方案

为适应坝体变形， 以在上游坝面产生变形和部分裂缝时亦保证辅助防渗层的防渗效果， 坝体上游辅助防渗层宜选用柔性防水材料， 因此没有考虑水泥基渗透型结晶类的刚性材料。 水利水电工程中常用的柔性防渗材料主要有PCS 柔性防护涂料、 单组份手刮聚脲和双组份喷涂聚脲材料等， 其中PCS 柔性防护涂料与混凝土基层黏结强度较小， 且不适用于水位变化区； 双组份喷涂聚脲需采用专用的主机和喷枪进行喷涂，施工较为复杂；而单组份手刮聚脲具有优良的抗紫外线和抗太阳暴晒性能［2］，且能适应高寒地区的低温环境， 尤其是能抵抗低温时混凝土开裂引起的形变而不渗漏，且施工方便快速，具有较大的拉伸强度和延伸率， 且单组份手刮聚脲柔性防水材料已在十三陵抽水蓄能电站、 河南宝泉水电站、辽宁双沟水库混凝土面板、安徽白莲崖水库泄洪洞孔、三峡水电站泄洪底孔、景洪水电站、松山电站发电引水洞、新疆吉林台混凝土面板和溪洛渡等多个水利水电工程防渗处理中成功运用。因此经综合分析比较，双峰寺大坝上游面辅助防渗层采用涂刷单组份手刮聚脲柔性防渗层，涂层平均厚度为2 mm［1］。

4 柔性防渗层施工

坝体上游柔性防渗层施工主要工序包括：表面清理→基层处理→涂刷界面剂→分层涂刷聚脲至设计厚度。在实际施工过程中，根据出现的问题和工程实际情况，为更好地保证涂层质量，聚脲涂层底部增设了单层胎基布。柔性防渗层施工完成后情况如图1。

图1 双峰寺水库大坝上游聚脲涂层完成后情况

4.1 原材料性能指标

本工程基层修补处理材料、界面剂、胎基布和单组分涂刷聚脲的主要性能指标如表1～表4。

表1 基层修补处理材料主要性能指标 单位：MPa

表2 界面剂主要性能指标

表3 胎基布主要性能指标

表4 单组分涂刷聚脲主要性能指标

4.2 施工要点

4.2.1 混凝土基层处理

首先清除混凝土表面灰浆、灰尘、油污等，对孔洞、裂缝等进行修补，干实后打磨平整。再将聚脲涂层周边基础打磨成深度大于涂层厚度倒三角， 并使涂层与周围混凝土平滑过渡［3］。

4.2.2 涂刷界面剂

界面剂应均匀无遗漏和堆积，面积应大于聚脲范围。 涂刷完成后应在规定时间内进行聚脲的涂覆作业；超过规定时间的，应重新涂刷界面剂或活化剂。

4.2.3 聚脲涂刷

（1）聚脲施工环境温度应高于5℃，相对湿度小于85%，并严禁在雨天、雪天实施露天施工作业［3］。

（2）一次涂刷厚度不应大于1 mm，后续涂刷在前一道表干后进行。刮抹1 遍聚脲后铺设胎基布；表干后再刮抹第2、3 遍或多遍， 使分缝处涂层平均厚度不小于4 mm，裂缝、阴角等部位不小于3 mm，其他部位平均厚度不小于2 mm。

（3）不同层间涂覆间隔的时间，超过材料的允许复涂时间，将已有涂层表面清理干净，并涂刷层间处理剂。

（4）聚脲应单向均匀涂刷，使聚脲与四周混凝土过渡平顺，如图2。涂刷过程中，作业面应被污染。

图2 混凝土表面聚脲涂层施工示意图

（5）两次涂刷作业面之间的搭接应不小于0.5 m，搭接处下部涂层按斜坡收边。

4.2.4 施工后的涂层保护

（1）涂层固化前应妥善保护，0.5 d 内不可与水接触，3 d 内不得受外力冲击， 不能在涂层凿孔或受的尖锐物体冲击。

（2）成品涂层的表面不得进行明火烘烤、电焊及其他高温等作业。

（3） 聚脲涂层完工后21 d 方可进行黏结强度试验。

4.2.5 聚脲涂刷质量检查

（1）聚脲涂层要求整体覆盖均匀，厚度应达到设计要求，质量应满足表5 要求。

表5 聚脲防渗层质量要求

（2）涂刷料片及试验。每组涂刷作业前，首先涂刷0.2m×0.2m、厚度1.5±0.2mm 的试验料片，以便进行外观质量评价， 并留存备查。 料片在常温下放21d，然后进行拉伸强度和断裂伸长率试验。

5 结语

碾压混凝土重力坝上游防渗层对大坝防渗安全非常重要， 但防渗层混凝土往往由于受混凝土配合比、浇筑工艺和养（保）护措施及温度控制等多因素影响而不可避免地产生裂缝等缺陷， 因此在碾压混凝土本体防渗的基础上， 采用合适的辅助防渗涂层不但起到防渗作用， 同时对大坝表面混凝土也是一种很好的保护措施，可有效增强其耐久性。双峰寺水库自2019 年5 月下闸蓄水， 且已达正常蓄水位运行，大坝坝体防渗效果良好。