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.pdf

第 9 期 ( 总第1 2 6 期) 中国水能及电 化 N o 9( T 0 T A L N o 1 2 6 ) 2 01 5 年9 月 C h i n a Wla t e r P o we r &E l e c t r i f i c a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 - 5 5 4 3 T K 2 0 1 5 0 9 0 0 9 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0 3 0 0 0 2 ) 【 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Y - - T y 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 中图分类号：T V 5 4 3 4 - 8 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 5 )0 9 - 0 0 2 3 - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f j o i n t s e a l d a ma g e r e p a i r t e c h n o l o g y i n c o n c r e t e f a c e r o c k fil l d a m o f Ba i y e k o u Re s e r v o i r ZHANG Z h a o h u i ( S h a n x i B a i y e k o u W a t e r C o n s e r v a n c y E n g i n e e r i n g C o ， L t d ，T a i y u a n 0 3 0 0 0 2 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h e p a p e r ， b a s e o n t h e s i t u a t i o n o f j o i n t s e a l f o r f a c e o f B a i y e k o u R e s e r v o i r c o n c r e t e f a c e r o c k fi l l d a m i n l o n g t e r m w a t e r l e v e l c h a n g i n g a r e a c a n b e l o c a l l y d a ma g e d a f t e r f r e e z e t h a wMa i n c a u s e o f d a ma g e f o r me d o n t h e s u r f a c e o f f a c e j o i n t s e a l s t r u c t u r e a t t e m p e r a t u r e i n c o l d a r e a i s a n a l y z e d J o i n t s e al r e p a i r c o n s t ruc t i o n m e t h o d i s p r o p o s e d a c c o r d i n g t o t h e d e v e l o p m e n t o f n e w t e c h n o l o g y a n d n e w m a t e ri a l s o f j o i n t s e a 1 T h e e ff e c t i s g o o d a f t e r t r e a t me n t ，a n d s u c c e s s f u l e x p e ri e n c e i s p r o v i d e d f o r j o i n t s e a l s u rf a c e t r e a t m e n t O i l t h e c o n c r e t e f a c e Ke y w o r d s ：c o n c r e t e f a c e r o c k fi l l d a m； j o i n t s e al； r e p a i r ； t e c h n o l o g y 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 5 0 0 m 的 文 峪河 干 流 上 ，控 制 流域 面 积 8 7 5 k m ，总库容 9 7 1 2万 r n 3 ，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 1 0 m，坝顶长 3 1 0 m，坝顶高程 1 1 3 8 3 0 m，趾板面 最低高程 1 0 5 0 0 0 m，最大 坝高 8 8 3 m。上 、下 游坝坡 均为 1 ： 1 4 ，下游坝坡 每 2 0 m高设一马道 ，马道宽 2 m。 2 0 1 2年 1 2月 3 1 E l ，水库工程 已按初步设计完成 全部建设 内容 ， 2 0 1 3 年 9月 3 0日，通过下 闸蓄水验收 ， 初期 蓄水最 高蓄至 1 1 2 5 6 0 m，蓄水总量 5 1 0 0万 m 。 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 施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c h no l o g y 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 5 0 c m，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 2 c m。张性缝设 三道止 水 ，底部 为铜 片止水 ，中间为 P V C止水 ，顶部缝 口 设 凸体 ，期 间充填性 能 良好 的 S R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 S R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1 0 1 1 2 5 C ，极 端 最 高 气 温 3 7 5 ，极 端 最 低 气 温 一 4 2 。大坝面板共分为 2 5块 ，蓄水后 经两个冬季 ， 在长期水位 变化 区域 内 ( 2 m)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 S R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 S R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 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 24 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 S R塑 性止 水材 料( 尽 可 能利 用原 有 的 S R 止水材料 ，如遇 S R止 水材料 损坏 与流失 ，则进 行全 面更换 ) ，S R止水 外 部形 状 与原 止水 保 持相 同，在 S R塑性 止水材 料上铺 设 8 m m厚 的三 元 乙丙 S R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 H KO6系列增厚环氧封边剂进行 封 边 。S R止水修 复完成后在混凝土面板 S R止水位 于水 位变化段通过增加保 护层( 涂刮 HK- 9 8 8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 2 0 c m 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 S R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 S R材料制成 细条 ，按“ 先缝 内后 施工技术 Co n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 缝外 ，先 两边 后 中 间” 的原 则 ，沿原 缝 嵌 填 s R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 S R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 1 0 c m，盖片搭接不低 于 2 0 c m，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 S R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 S R盖 片粘贴合 格后 ，采用 L 7 5 7 5 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 、解除压条一拆 除破坏 的接 缝止水 表面一 清除损 坏接缝 止水 和清理面板基层表 面 一修补 夯实嵌 缝填料一试铺 盖片 、确定 定位基准线一 配制适 量胶粘 剂 一 混凝 土 基 面 、基层 多次涂 刷 处 理 剂一完 成橡胶 板抹胶 液一 粘贴 、辊压 、排气一 盖 片 、 不锈钢压条的固定 、安装一 对边缝 进行 密封一全 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 3 c m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 3 k g ，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 2 m，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 2 8 。 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 问的粘接力 ，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 ，射人膨胀 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 。A