瀘定水電站灌漿廊道混凝土外表面特種防滲體設計與施工

楊作才，鄭遠建

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊第九支隊，四川 成都 611130）

1 工程概況

瀘定水電站位于四川省甘孜州滬定縣境內(nèi)大渡河干流中游，壩址距下游瀘定縣城2.5 km，電站裝機容量920 MW，攔河大壩為黏土心墻堆石壩，最大壩高79.5 m。大壩基礎防滲由壩基防滲墻、心墻及壩基防滲帷幕共同構成，防滲墻頂部通過灌漿廊道與心墻連接。壩體結構分區(qū)為：粘土心墻區(qū)、上下游反濾區(qū)、上下游過渡料區(qū)、上下游堆石區(qū)、上下游壓重區(qū)。灌漿廊道沿壩軸線布置，全長445 m（0+052～0+497.25），廊道邊頂拱混凝土厚1～1.2 m，凈空3.5 m×4.5 m。大壩基礎河床段為深厚覆蓋層，灌漿廊道混凝土設置一道永久結構縫，位于大壩左岸0+071樁號，廊道混凝土其余部分每20 m設置一道施工縫。

2 廊道外表面特種防滲體結構設計

2.1 廊道外表面特種防滲體設置的必要性

廊道混凝土河床段坐落在深厚覆蓋層上，左岸0+077樁號以左坐落在基巖上，右岸0+308樁號以右為爬坡廊道，基礎為覆蓋層，但深度逐漸變淺。因基礎變形的不均勻性，在左右岸會形成應力集中區(qū)域，基礎的不均勻沉降會造成廊道混凝土出現(xiàn)不均勻變形，引起裂縫。因此在廊道外表面需設置一道防滲系統(tǒng)，特別是在高應力區(qū)域，以防止廊道變形后形成滲水通道，進而破壞黏土心墻。

2.2 廊道外表面特種防滲結構組成

廊道外表面防滲體在高應力區(qū)設三道防滲，即賽柏斯（XYPEX）+特種瀝青防滲膜+復合土工膜；其余區(qū)域設兩道防滲，即賽柏斯+復合土工膜。

（1）廊道混凝土澆筑完成后，首先在其外表面涂刷水泥基滲透結晶型賽柏斯防水堵漏劑，第一層為濃縮劑，不小于0.65±0.1 kg/m2，第二層為增效劑，不小于 0.4±0.1 kg/m2。

（2）在灌漿廊道 0+057～0+087、 0+272～352 段設有SR填料（厚1 cm）、特種瀝青防滲膜。

（3）第三道防滲為復合土工膜，廊道兩側(cè)高應力區(qū)在特種瀝青防滲膜施工完成后進行復合土工膜施工。

防滲體設計結構如圖1所示。

圖1 灌漿廊道特種防滲結構（單位：高程m，其余cm）

3 廊道外表面防滲體施工

3.1 賽柏斯施工

3.1.1 原材料性能

賽柏斯防水堵漏劑是采用加拿大XYPEX化學公司的專有技術生產(chǎn)的產(chǎn)品，它的主要性能及特點如下：①能長期耐受強水壓；②晶體滲透深度達30 cm；③防水作用永久，且具有自我修復能力；④不影響混凝土的呼吸，使混凝土結構能保持干爽、不潮；⑤能增加混凝土的耐久性；⑥能防止化學腐蝕、防止凍融循環(huán)對混凝土的破壞，并對鋼筋起保護作用；⑦無毒、無公害；⑧處理后可接受別的涂層；⑨施工方法簡單。

3.1.2 施工工藝

施工工藝流程為：施工準備→清理基面→濕潤基面→灰漿調(diào)制→配料攪拌→刷涂→灑水養(yǎng)護→檢查驗收。

（1）施工準備。根據(jù)施工面積準備好充足的材料和施工機具，配備施工人員。賽柏斯在施工時所需的工具比較簡單，一般只需尼龍刷、鑿子、錘子、計量水和料的磅秤、拌料桶、攪拌棒、噴霧器、手套等。

（2）清理基面。①基層表面應粗糙、干凈，對基層表面的泛堿、塵土、各種土料、薄膜、油污、油漆等必須清理干凈。②對于超過0.4 mm的裂紋及不合格的施工縫，把裂紋或連接處挖空呈20 mm寬、20～70 mm深的 “U”形槽；然后剔掉松散物質(zhì)，用水浸漬基面（讓水浸透混凝土然后去掉表面的明水）；將賽柏斯?jié)饪s劑按體積比5∶2（灰水比，下同）摻配好，用刷子在槽內(nèi)和沿槽口兩面各寬15 cm處涂上一層；當灰漿涂層干燥約10 min但仍然有黏著性的時候，用賽柏斯?jié)饪s劑按體積比6∶1混合的半干料團填滿槽至與表面齊平；稍微用水灑濕填縫的表面，然后在所修復的區(qū)域再涂一道賽柏斯?jié)饪s劑灰漿。③對于混凝土缺陷、空腔、鋼筋裸露及蜂窩狀的結構，先剔除混凝土上有缺陷的部分，用水浸漬基面；將賽柏斯?jié)饪s劑按體積比5∶2摻配好，在缺陷區(qū)域涂一層；當灰漿仍然有粘著性的時候，用賽柏斯?jié)饪s劑按體積比6∶1混合的半干料團填滿槽并與表面齊平；稍微用水灑濕填縫的表面，然后在所修復的區(qū)域上再涂一道賽柏斯?jié)饪s劑灰漿。

（3）濕潤基面。施工前15 min左右將施工面提前用干凈水澆透，但不得有明水。

（4）灰漿調(diào)制。調(diào)制用水擬采用3號混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)所使用的拌制混凝土用水。涂刷前按體積用5份料、2份水調(diào)和，嚴格控制好水灰比。

（5）配料攪拌。使用前應特別注意攪拌均勻，因為防水涂料有較多的填充料，如果攪拌不均勻，不僅涂刮困難，而且未攪拌均勻的顆粒留在涂層中會影響防水效果，拌料時要掌握好料、水的比例，一次拌料不宜太多，混合時用手提式電動攪拌器攪拌約5 min；料漿需在30 min內(nèi)用完，料漿變稠時要頻繁攪拌，不得隨意加水。

（6）刷涂。特殊部位或缺陷處理完畢后，即可進行大面積刷涂，刷涂采用半硬的尼龍刷。刷涂時只能來回刷1～2次，不宜往返多次刷涂，否則會出現(xiàn) “皮干里不干”現(xiàn)象，影響防水效果。施工在早、晚或夜間進行，高溫日照下不宜施工，防止涂層過快干燥，造成表面起皮、龜裂，影響防滲效果。一定要等第一層初凝后但仍呈潮濕狀態(tài)時進行第二層（增效劑）刷涂，如果太干則應噴灑些水潤濕。

（7）灑水養(yǎng)護。防水涂層施工完畢應注意養(yǎng)護和成品保護。在涂層呈半干狀態(tài)后應開始用霧狀水養(yǎng)護，每天噴水養(yǎng)護3～4次，連續(xù)3 d，在熱天或干燥天氣要多噴幾次，防止涂層過早干燥。養(yǎng)護期間不得碰撞防水層并注意避免雨水沖壞涂層。

（8）土料回填。在賽柏斯施工后36 h內(nèi)可用濕土回填，7 d內(nèi)不可回填干土，以防止其從涂層吸水。

3.2 特種瀝青防滲膜施工

3.2.1 原材料簡介

CF-16水工防滲卷材具有抗老化和抗流淌性能，施工方便且速度快，可以用來修補混凝土面板、瀝青混凝土面板及碾壓混凝土等工程，已在多個大中型水電站工程上成功應用，防滲效果良好。因此，瀘定大壩灌漿廊道擬采用CF-16水工防滲卷材，其基本性能見表1。

水工防滲膏系使用瀝青、礦粉、改性材料等加熱攪拌而成。其與混凝土、防滲卷材在熱融狀態(tài)下結合良好，不發(fā)生化學反應，低溫（-5℃）仍具有較強的柔性，高溫90℃及鉛垂坡度不流淌。

3.2.2 施工工藝

施工工藝流程為：現(xiàn)場試驗→施工準備→清理基面→噴涂冷底子油→涂刷瀝青膏→鋪筑CF-16水工防滲卷材→檢查驗收。

（1）現(xiàn)場試驗。在瀝青防滲材料正式施工前，先通過現(xiàn)場試驗確定瀝青膏的加熱時間、溫度，并確定具體的施工步驟。

（2）清理基面。由于在賽柏斯防水堵漏劑施工完成后，灌漿廊道仍然在進行混凝土施工，很可能造成二次污染，因此在瀝青防滲材料施工前，應對施工部位予以清理，將基層表面的塵土、各種土料、油污、油漆等清理干凈。

（3）噴涂冷底子油?；媲謇硗瓿珊?，混凝土潮濕部位需加熱干燥，然后使用噴霧器均勻噴涂一層冷底子油，噴涂標準為0.2 kg/m2。

（4）涂刷瀝青膏。冷底子油干燥后，再用刮板涂上一層瀝青膏，厚度控制在10±3 mm。

（5）鋪筑防滲卷材。在瀝青膏涂抹后，立即鋪筑防滲卷材，以防表面污染，保證黏合密實，確保防滲效果。

需要說明的是：是先涂刷瀝青膏后鋪筑防滲卷材，還是先鋪筑防滲卷材再將瀝青膏灌入中間，需根據(jù)現(xiàn)場試驗結果確定，選擇方便施工和施工效果好的施工順序。

3.3 土工防滲膜施工

3.3.1 原材料簡介

鋪設在心墻底面、混凝土防滲墻上下游兩側(cè)的聚乙烯（PE）復合土工膜為二布一膜形式，其規(guī)格為500 g/1 mm/500 g，有關技術指標應滿足SL/T 231—98《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術規(guī)范》的要求。防滲薄膜破壞拉應力≥12 MPa，斷裂伸長率＞300%，滲透系數(shù) k＜1×10-11cm/s。

3.3.2 施工工藝

先進行復合土工膜接頭的連接試驗，本工程采用熱焊接方式，焊接試驗主要進行焊接設備的比較，焊接溫度、焊接速度以及施工工藝參數(shù)的選取等。試驗完成后，將試驗成果報送監(jiān)理工程師審批，經(jīng)監(jiān)理工程師批準后方能進行施工。復合土工膜鋪設根據(jù)填筑進度及墊層料（反濾料和黏土料）的不同，分區(qū)分片進行鋪設，連接成片。

施工工藝流程為：場地清理→墊層填筑→土工膜鋪設→土工膜焊接→檢查驗收→墊層覆蓋。

（1）墊層填筑。墊層料采用符合設計指標要求的物料（下游反濾料F1），根據(jù)碾壓參數(shù)進行填筑、碾壓密實，填筑面起伏差不超過10 cm，嚴禁出現(xiàn)凸出及凹陷的部位，排除鋪設工作范圍內(nèi)的積水，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后方可進行下道工序施工。

（2）土工膜鋪設。根據(jù)土工膜規(guī)格尺寸，在加工廠拼接成較大寬幅后，運至現(xiàn)場再進行鋪設拼接，有效減少了現(xiàn)場的拼接工作量，且有利于拼接質(zhì)量。鋪設時，土工膜應形成褶皺，保持松弛，以適應變形。同時，土工膜與基礎之間應緊貼，避免架空，以保證鋪設質(zhì)量。鋪設期間，作業(yè)人員不得穿硬底皮鞋及帶釘?shù)男?，嚴禁車輛、機械通行。

（3）土工膜焊接。①土工膜現(xiàn)場拼放完成后，先進行底層土工布的人工縫合（或用無紡布縫合機縫合），經(jīng)檢查合格后再進行土工膜焊接，接縫采用雙面焊，搭接長度12 cm。土工膜大面積焊接時采用土工膜焊接機進行，局部修補或焊接機不能施焊處采用土工膜熱風焊槍焊接，焊接完成經(jīng)檢查合格后，即可進行表層土工布的縫合。②復合土工膜通過膨脹螺栓與灌漿廊道兩側(cè)墻體緊密連接，其錨固長度應符合施工圖紙要求。施工步驟為先按設計孔距在角鋼上打孔，同時根據(jù)設計圖紙在廊道上測量放出水平位置線并將廊道混凝土表面處理平整，不得有尖銳物體。再根據(jù)角鋼上的孔位在水平線上標出孔位點，在廊道混凝土上打孔和埋膨脹螺栓，按設計要求在混凝土和土工膜間鋪橡膠墊層，橡膠墊層應對好膨脹螺栓位置穿孔，鋪設完成后須整體平順，最后將土工膜光面貼在橡膠墊層上，裝上角鋼，利用膨脹螺栓將土工膜緊貼在廊道上。

表1 CF-16水工防滲卷材基本性能

（4）檢查驗收。土工膜鋪設每完成一個區(qū)域即進行檢查驗收。要求鋪設壓平貼緊，焊接處質(zhì)量滿足要求，土工膜未出現(xiàn)破損或已按要求修補。

（5）墊層覆蓋。檢查合格后，及時進行填筑覆蓋。鋪料時采用進占法，3 m3裝載機輔助人工平料，當土工膜上層鋪填厚度大于30 cm時，采用18 t自行式平碾靜碾壓實，當填筑厚度大于1.2 m后可采用（恢復正常碾壓）振動碾振動壓實。

（6）左岸蓋板處土工膜鋪設。根據(jù)設計結構要求，土工膜左端頭折疊埋入混凝土蓋板上面的高塑性黏土中，埋入長度10 m。先鋪設水平段反濾料并碾壓密實后，再進行蓋板坡段上的高塑性黏土料的鋪設（10 m段分兩次鋪設，土工膜也在相應分段處斷開，待下段高塑性黏土鋪設、碾壓合格后，土工膜斷開處經(jīng)焊接后鋪至10 m處），然后用液壓平板振動夯夯實，基面經(jīng)監(jiān)理驗收合格后方可進行土工膜鋪設，且土工膜在起坡處設置30 cm的深皺褶。鋪設步驟見圖2。

圖2 左岸蓋板處土工膜鋪設步聚

4 質(zhì)量控制措施

4.1 原材料質(zhì)量控制

（1）嚴把材料采購關。防滲系統(tǒng)所用的賽柏斯、CF-16水工防滲卷材、水工防滲膏、復合土工膜等材料均從行業(yè)信譽好的廠家采購，產(chǎn)品出廠合格證、第三方檢測合格證必須隨貨到場。

（2）嚴格到場材料檢測。材料進場后，按照規(guī)范要求加強抽檢，同時聯(lián)合監(jiān)理、業(yè)主檢測中心隨機取樣，外送到專業(yè)檢測機構進行第三方檢測，檢測合格后方能投入施工生產(chǎn)，嚴禁未經(jīng)檢驗的 “三無”產(chǎn)品進入施工流程。

（3）嚴格到場材料保管。特種防滲材料到場后嚴格按照要求進行儲存，做好防雨、防曬措施，做好外觀保護，避免因暴曬發(fā)生老化，避免在倒運過程中受到破壞而失去防滲效果，避免因污染而影響施工質(zhì)量。

4.2 施工過程質(zhì)量控制

嚴格按照施工圖紙要求進行施工，施工過程中必須嚴格按監(jiān)理人批示的施工技術措施進行。下一道工序必須在上一道工序經(jīng)過 “三檢”并經(jīng)監(jiān)理人檢查驗收合格后方可進行。施工過程中遇到特殊情況時，應嚴格按設計的有關要求編寫出具體的處理方案，及時報監(jiān)理人批示，并嚴格按監(jiān)理人批示方案執(zhí)行。專職質(zhì)檢員跟蹤檢查全過程的施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。對全部施工過程進行嚴格的全面質(zhì)量管理，杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生。

4.3 驗收質(zhì)量控制

每一道防滲體施工完成后組織一次聯(lián)合驗收，由于防滲體都是隱蔽工程，且施工完成后很快被覆蓋，因此覆蓋前的聯(lián)合驗收十分重要，驗收前先進行自檢，對施工過程遭到破壞的部位要及時進行修補，聯(lián)合驗收時不留任何隱患和質(zhì)量缺陷，防滲體必須全部合格。

5 結語

黏土心墻堆石壩灌漿廊道混凝土外表面防滲體系的設置，可有效防止因壩體沉降和混凝土溫差導致的混凝土裂縫及對黏土心墻的滲透破壞。實踐表明，瀘定水電站大壩廊道外表面特種防滲體施工簡便，防滲效果好，可靠性高，可供同類工程借鑒采用。