高壓輸水隧洞環(huán)向結(jié)構(gòu)縫噴涂聚脲封閉施工工藝

李 霞， 王 吉 成， 胡 詩(shī) 魁

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

穿黃隧洞為采用盾構(gòu)法施工的大型雙線、壓力為0.55 MPa的高壓輸水隧洞，設(shè)計(jì)流量為265 m3/s，加大流量為320 m3/s，穿行于黃河典型游蕩性河段，單洞全長(zhǎng)4 250 m，其中過(guò)河隧洞段長(zhǎng)3 450 m，有四分之三的洞段穿行在砂層或上砂下土的地層中。為解決地質(zhì)條件復(fù)雜、河槽擺動(dòng)、河床沖淤及地震作用下高壓輸水的安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)單位開發(fā)了新型預(yù)應(yīng)力復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。新型預(yù)應(yīng)力復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)采用雙層襯砌，內(nèi)、外襯由墊層分隔，分別獨(dú)立工作；外襯為拼裝式鋼筋混凝土管片結(jié)構(gòu)(圖1)、內(nèi)襯為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(圖2)。

圖1 隧洞外襯管片環(huán)典型剖面圖

圖2 隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯典型剖面圖

穿黃隧洞內(nèi)襯結(jié)構(gòu)環(huán)縫總計(jì)為460段。根據(jù)原設(shè)計(jì)方案，穿黃隧洞內(nèi)襯分段接縫設(shè)置了三道防水。由里向外，第一道為聚硫密封膠，第二道為遇水膨脹橡膠止水條，第三道為傳統(tǒng)的紫銅片止水。但根據(jù)隧洞內(nèi)、外層襯砌分別承受內(nèi)、外水壓力的設(shè)計(jì)要求和隧洞內(nèi)襯結(jié)構(gòu)縫壓水檢查結(jié)果，為減小風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)環(huán)向結(jié)構(gòu)縫表面采用聚脲噴涂進(jìn)行封閉的防滲加強(qiáng)措施。

2 施工方案

由于聚脲對(duì)施工環(huán)境要求非常高，特別是噴涂聚脲對(duì)工作面無(wú)塵、混凝土基面含水率、基面干凈清潔、基層溫度等均有要求。但穿黃隧洞為地下深埋式高壓輸水隧洞，對(duì)采用噴涂聚脲還是手刮聚脲進(jìn)行環(huán)縫封閉都需進(jìn)行試驗(yàn)、檢驗(yàn)后方能決定。內(nèi)襯環(huán)向結(jié)構(gòu)縫為滿足高壓條件下持續(xù)輸水不滲水的要求，通過(guò)進(jìn)行多次地面及洞內(nèi)的模擬試驗(yàn)，最終確定了適合穿黃隧洞條件的噴涂聚脲進(jìn)行環(huán)向結(jié)構(gòu)縫的封閉施工(圖3)。

圖3 隧洞內(nèi)襯環(huán)向結(jié)構(gòu)縫聚脲布置圖

3 施工工藝

3.1 清理刻槽打磨

對(duì)結(jié)構(gòu)縫自縫口向里剔除深度為20 mm的閉孔泡沫板，并采用砂輪打磨兩側(cè)縫面，磨出新鮮的混凝土面且不留階坎。對(duì)局部性缺陷采用強(qiáng)度不小于45 MPa的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，待其要求達(dá)到強(qiáng)度后再次打磨，打磨完后用吸塵器吸灰。

3.2 底涂施工

(1)底涂是涂刷在混凝土表面、起到封閉針孔、排除氣體、增加聚脲與基層附著力的一種涂層材料。底涂適用于10 ℃～45 ℃氣溫條件下潮濕基面的底涂處理，但不能有水。

(2)底涂涂刷時(shí)一定要保證其均勻、全面。涂刷時(shí)應(yīng)用力在被涂表面反復(fù)拉動(dòng)或轉(zhuǎn)圈揉涂，將有助于漆液對(duì)其表面進(jìn)行充分潤(rùn)濕，增強(qiáng)漆膜的附著力。

(3)底涂涂料現(xiàn)配現(xiàn)用，嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求準(zhǔn)確稱量。一般每m2不宜低于0.4 kg。

(4)第一道環(huán)氧底涂施工后一般干燥12 h以上，待其充分干燥后方可進(jìn)行下一道工序。

(5)第二道底涂為聚氨酯底涂，涂刷方式同3.2。聚氨酯底涂涂刷完成后需對(duì)底板進(jìn)行保護(hù)，干燥4 h后進(jìn)行下一道工序，第二道底涂施工后一般需在24 h內(nèi)完成下一道工序。

使用20倍放大鏡檢查填縫是否有裂紋會(huì)穿透針孔，對(duì)于不合格的需立即整改。

3.3 貼 邊

為了避免對(duì)噴涂工作面以外的混凝土面造成污染，同時(shí)，為保持聚脲噴涂面的整潔，需要對(duì)聚脲噴涂面兩側(cè)使用雙面膠粘合牛皮紙或其他材料進(jìn)行貼邊處理。

貼邊時(shí)需嚴(yán)格按照兩側(cè)倒三角槽的走向粘貼紙張，以保證噴涂面的順直、美觀。

待噴涂完成后，使用壁紙刀沿倒三角槽外延平割保護(hù)紙張，使聚脲涂層無(wú)突兀，外側(cè)順直、美觀。

3.4 聚脲噴涂的施工

(1)噴涂前，使用儀器測(cè)量并記錄洞內(nèi)及基面的溫、濕度，噴涂宜在10 ℃～50 ℃的環(huán)境溫度、相對(duì)濕度小于80%的條件下進(jìn)行。基面溫度應(yīng)高于露點(diǎn)溫度3 ℃～5 ℃，混凝土水分含水率小于8%。

(2)噴涂前，必須嚴(yán)格確定吐出量是否正常，確保兩種組分比例正確。A組分與B組分混合比例為1∶1(體積比)。為保證涂膜厚度均勻，同一位置噴涂遍數(shù)不小于2遍。噴涂時(shí)，噴槍口與噴涂面保持80～100 cm的距離，走槍以一槍覆蓋住前一槍的3/4～4/5為準(zhǔn)，按約每2 s一步的行進(jìn)速度控制；第1遍盡可能噴薄一些，走槍速度要稍快，同一位置噴涂第1遍后，應(yīng)待涂層凝固1 min左右后再噴第2遍，以滿足不小于噴層厚度3 mm的要求。

(3)噴涂連續(xù)進(jìn)行，若有間歇，噴涂間隔不能超過(guò)3 h。

(4)底涂表干后與噴涂聚脲的間隔時(shí)間若超過(guò)24 h，需重新滾涂底涂。

(5)檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)涂層有鼓泡、遺漏等缺陷，對(duì)涂層缺陷進(jìn)行了修補(bǔ)。

鼓泡的處理是用刮刀切除聚脲防水層，用角磨機(jī)打磨處理并向外擴(kuò)展5～10 cm，然后人工噴聚脲。若缺陷部位噴涂時(shí)間較短(≤3 h)，則應(yīng)對(duì)缺陷涂層表面進(jìn)行打磨、清理后直接進(jìn)行二次噴涂聚脲防水材料。如果缺陷部位噴涂時(shí)間較長(zhǎng)(>3 h)，則在缺陷涂層表面并向外擴(kuò)展5～10 cm打磨清理后，施作專業(yè)粘結(jié)劑，然后噴涂聚脲修補(bǔ)、刮平，使整個(gè)涂層連續(xù)、致密、均勻。

3.5 壓水檢查

打孔位置選擇在縫外側(cè)15 cm處(圖4)。打孔深度約為22 cm，孔徑為14 mm，注水孔沿45°方向打孔到位于橡膠止水帶與銅止水之間。壓水試驗(yàn)分三級(jí)加壓：首先加壓到0.35 MPa，持續(xù)10 min，而后加壓到0.45 MPa，持續(xù)10 min，最后加壓到0.55 MPa，持續(xù)20 min。

圖4 壓水試驗(yàn)注水孔布置圖

4 結(jié) 語(yǔ)

噴涂主要用于防水、防腐、防沖磨和表面裝飾等領(lǐng)域。聚脲技術(shù)經(jīng)過(guò)十年時(shí)間的磨礪和發(fā)展，在國(guó)內(nèi)工業(yè)、民用、國(guó)防、水工防沖磨層、地鐵隧洞防水中應(yīng)用較多，但噴涂聚脲施工技術(shù)在0.55 MPa高壓條件下持續(xù)輸水隧洞內(nèi)襯環(huán)向結(jié)構(gòu)縫封閉為創(chuàng)新性使用，該工藝復(fù)雜，施工條件要求高，在國(guó)內(nèi)尚屬首列。通過(guò)對(duì)穿黃隧洞環(huán)向縫噴涂聚脲封閉施工的研究，制定了科學(xué)的施工工藝，可為今后類似工程的施工提供一定的參考(圖5)。

圖5 隧洞聚脲最終成型情況

參考文獻(xiàn)：

[1] 噴涂聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程，JGJ/T；200-2010[S].

作者簡(jiǎn)介:

李 霞(1976-)，女，山東博興人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作；王吉成(1980-)，男，寧夏中寧人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作；胡詩(shī)魁(1984-)，男，河南商丘人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程試驗(yàn)及管理工作.