寧夏固海揚(yáng)水工程渡槽病害防治技術(shù)應(yīng)用淺析

張曉清 吳榮

寧夏固海揚(yáng)水管理處 寧夏中衛(wèi) 755100

1 基本情況

1.1 工程概況

固海揚(yáng)水工程位于寧夏中南部，是為解決寧夏中部干旱帶和寧南山區(qū)群眾的人畜飲水和生產(chǎn)灌溉而建設(shè)的大型生態(tài)扶貧工程。工程由1978年建成同心揚(yáng)水工程、1986年建成固海揚(yáng)水工程、2003年建成固海擴(kuò)灌工程三部分組成。目前投運(yùn)泵站29座，安裝主機(jī)組198臺（套），總裝機(jī)容量20.26萬KW，有干渠、支干渠36條，總長420km，各類建筑物1323座，其中渡槽133座?？傄髁?1.2m3/s，設(shè)計灌溉面積92萬畝。近年來，隨著國家脫貧攻堅戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，以固海揚(yáng)水工程為水源規(guī)劃建設(shè)的各類脫貧攻堅水利工程新增灌溉面積達(dá)75.25萬畝。截止2019年，灌區(qū)總規(guī)劃灌溉面積183.88萬畝，實際灌溉面積170.64萬畝，年引水量4.6億m3，灌區(qū)受益人口61萬，牛羊等家畜30萬頭，工程的生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

1.2 工程存在問題

固海揚(yáng)水工程建設(shè)年代早，受當(dāng)時技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件和后期維修養(yǎng)護(hù)資金的限制，工程“先天建設(shè)不足，后天老化失修”，水工設(shè)施和機(jī)電設(shè)備老化失修嚴(yán)重，部分設(shè)備超期服役，運(yùn)行效率低，安全無保障，對灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的水資源支撐保障出現(xiàn)了危機(jī)。2008年至2019年，利用大型泵站更新改造、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造和農(nóng)建等項目資金，更新改造泵站16座，渠道226km，配水斗口200多座，渡槽10座，提高了工程安全運(yùn)行率和灌區(qū)供水保障率。受資金限制，渡槽等輸水建筑物改造緩慢，需要結(jié)合實際情況，因地制宜安排改造和加強(qiáng)維修養(yǎng)護(hù)。

1.3 渡槽運(yùn)行中存在的主要問題

渡槽由輸水槽身、支承結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、進(jìn)口和出口連接段組成，槽身直接受水作用和影響，槽殼安全關(guān)系渡槽輸水安全。固海揚(yáng)水工程渡槽槽身多為U形薄殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度一般10cm—15cm，槽殼老化病害主要破壞形式包括：槽殼及伸縮縫滲漏水，鋼筋裸露銹蝕，鋼筋保護(hù)層混凝土脹裂、脫落，混凝土碳化，硫酸鹽腐蝕，堿-骨料反應(yīng)等，其中以槽殼及伸縮縫滲漏水，鋼筋裸露銹蝕，鋼筋保護(hù)層混凝土脹裂脫落最為明顯，影響渡槽安全運(yùn)行。

2 渡槽病害防治技術(shù)應(yīng)用

針對渡槽混凝土的老化病害狀況，30多年來，管理處以過水面的防滲加固處理為主，先后引進(jìn)高標(biāo)號水泥砂漿涂抹技術(shù)、聚乙烯油膏等對槽殼進(jìn)行防滲處理，近年引進(jìn)了聚合物水泥砂漿、SCL防滲膜及其粘貼技術(shù)、SK刮涂聚脲及其涂刷技術(shù)對渡槽的槽殼進(jìn)行防滲加固處理，取得了一定效果。

2.1 水泥砂漿防滲處理

采用1：3水泥砂漿或M10水泥砂漿對槽殼滲漏部位進(jìn)行抹面。施工工藝流程：基面清理及鑿毛→基面濕潤（24h）→素水泥漿涂刷→分層抹砂漿→養(yǎng)護(hù)。清理基面時，采用磨光機(jī)、鋼絲刷、鏟刀或風(fēng)砂槍等工具徹底清除砼基面附著物、雜物及鋼筋銹蝕層等，并做鑿毛處理，然后利用高壓水槍沖洗基面，沖去泥土、灰塵，特別是露筋部位的坑槽。為保證結(jié)合面強(qiáng)度，抹砂漿前，混凝土基面必須充分濕潤，但不能有積水、明水現(xiàn)象。素水泥漿水灰比W/C要求不大于0.4。抹灰要分兩層進(jìn)行，每層厚度5-8mm，底層要抹平壓實，面層要抹平壓光，立面抹灰厚度超過10mm時應(yīng)掛鋼絲網(wǎng)、玻纖布或摻加聚丙烯等高強(qiáng)纖維來增強(qiáng)砂漿抗裂性能。各層抹灰凝結(jié)前應(yīng)采取防快干、防曝曬、防擾動措施，以保證抹灰層的強(qiáng)度。要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量及各工序施工質(zhì)量，砂子最好采用中砂、干凈無雜物，并加強(qiáng)施工結(jié)束后養(yǎng)護(hù)，防止開裂空鼓。

2.2 聚氯乙烯油膏涂刷處理

聚氯乙烯油膏是一種以煤焦油為基料，加入少量聚氯乙烯樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、滑石粉等輔料，經(jīng)130-140℃高溫塑化而成的一種熱施工柔性防水材料，主要用于嵌縫止水、屋面防水。由于能和槽殼內(nèi)表面粘貼在一起，形成一層隔離層，90年代，管理處大量使用油膏對渡槽槽殼進(jìn)行防滲處理。施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→基面清理、干燥→油膏熬制→油膏涂刷。涂刷渡槽時，混凝土基面要干燥，油膏選用涂料類，用鐵鍋文火加熱熬化，保證其流動性，并在環(huán)境溫度較高時操作，涂層厚度要達(dá)到2mm以上，確保均勻、密實、無遺漏。

2.3 聚合物砂漿防滲處理

SPC聚合物水泥砂漿以丙烯酸酯及VEA樹脂為主要基料，摻加特種表面活性劑、增塑劑、消泡劑等原料配制合成的高分子聚合物乳液，與水泥、砂子、水等按一定比例配合形成的一種復(fù)合材料。其具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度（3-5Mpa），可保證修補(bǔ)層與基層混凝土形成整體而不空鼓、不脫落；彈性模量較低，彈性較高，能適應(yīng)一定的溫度變形；抗裂性能良好，薄層修補(bǔ)不裂；抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性和耐久性能良好，無毒無污染。SPC聚合物砂漿防滲處理施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷聚合物砂漿修復(fù)→輥涂界面劑（配合比：P.O42.5水泥：膠料：＝0.8：1）→人工拌制聚合物砂漿（配合比：水泥：砂子：防裂劑：膠料：水＝ 1：2.5：0.1：0.4：0.15）→人工抹面→養(yǎng)護(hù)（12h 后灑水養(yǎng)護(hù)）→同時可刮SPC涂層（配合比：水泥：膠料＝2.5：1）封閉細(xì)小裂縫。清理基面時，先用磨光機(jī)打磨混凝土表面，徹底清除附著物、雜物等，然后利用高壓水槍沖洗除塵，保持基面濕潤，但不能有積水、明水現(xiàn)象。聚合物砂漿抹面厚度控制在8-10mm，抹面時抹子一次取料不能過多，并應(yīng)向一個方向按實抹壓，保證一次成活，不能來回反復(fù)抹壓，抹面后采取覆蓋塑料膜和遮風(fēng)等措施保持水分，防治水分快速蒸發(fā)出現(xiàn)開裂。

2.4 復(fù)合防滲膜及其粘貼技術(shù)

本文SCL裸露型PVC復(fù)合防滲膜是一種以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入各類專用助劑和抗老化成分制成的性能優(yōu)異的高分子防滲材料。具有極高的拉伸強(qiáng)度、抗老化性能，良好的變形性能、耐穿刺性能，可熱風(fēng)焊接和機(jī)械固定的性能，施工搭接和固定性能可靠，施工快速高效。據(jù)檢測，該材料在零下40℃無裂紋，軟化點80-85℃，適合水利工程運(yùn)行的自然環(huán)境條件。本文采用SCLW35054裸露型防滲膜，厚度為1.5mm。SCL裸露型PVC復(fù)合防滲膜粘貼施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷修復(fù)（聚合物砂漿）→養(yǎng)護(hù)→布置施工線→SCL防滲膜粘貼→防滲膜焊接→固定封口→檢查驗收。防滲膜粘貼后應(yīng)平整，外邊采用不銹鋼壓條和硅酮建筑耐候密封膏進(jìn)行固定封口并壓緊壓實；中間采用SW107膠漿進(jìn)行點粘或全粘固定；搭接部位用專用設(shè)備進(jìn)行焊接，焊接有效寬度控制在30-50mm，焊縫應(yīng)平整牢固、無漏焊虛焊。渡槽伸縮縫內(nèi)采用纖維布填充，原有不平部分采用SW107砂漿修補(bǔ)填平，表面用無紡布粘貼后直接鋪設(shè)防滲膜，無需單獨作防水處理。施工時要加強(qiáng)對基面清理、原材料質(zhì)量、焊接質(zhì)量、成品保護(hù)控制?；媲謇砗髴?yīng)平整、無三角突體；原材料應(yīng)避免在運(yùn)輸貯存過程中遭到損壞并應(yīng)在施工前進(jìn)行檢查；防滲膜在正式焊接前應(yīng)先進(jìn)行試焊、調(diào)節(jié)好焊接設(shè)備狀態(tài)；成品工程應(yīng)注意保護(hù)，防止施工工具器物對防滲膜造成損壞。

2.5 刮涂聚脲及其涂刷技術(shù)

聚脲材料是由異氰酸酯與氨基化合物反應(yīng)生成的一種高分子材料。目前，其適用期可以從幾分鐘到幾小時，既可用專用的雙組分噴涂設(shè)備施工，也可采用普通方法施工，操作簡便可靠。聚脲材料與基礎(chǔ)混凝土浸潤性好，基面附著力強(qiáng)，粘結(jié)強(qiáng)度（2.72Mpa）和抗拉強(qiáng)度高、適應(yīng)變形能力強(qiáng)，防滲效果好，耐老化、耐低溫，環(huán)保無毒。SK刮涂聚脲涂層施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→基面清理→高壓水沖洗→基面缺陷聚合物砂漿修復(fù)→養(yǎng)護(hù)（不少于3天）→伸縮縫處理→聚脲刮涂（厚2mm）→檢查驗收。伸縮縫處理工藝流程：拆除原伸縮縫環(huán)氧橡皮→基面打磨清理→高壓水沖洗→膩子修補(bǔ)缺陷→縫內(nèi)嵌填瀝青麻絲10cm→嵌填GB柔性止水材料→3cm深泡沫閉口板與縫面齊平→SK刮涂聚脲胎基布（聚脲涂層寬30cm厚4mm）。聚脲涂層涂刷應(yīng)均勻輥涂，目測檢查涂層應(yīng)顏色均勻、平整，無流掛、漏涂、針孔、氣泡、開裂、異物混入等缺陷。聚脲涂層原材料檢驗每10t抽檢1組，涂層粘結(jié)強(qiáng)度、涂層厚度每500m2檢測一組。聚脲涂層完成14d后，可進(jìn)行現(xiàn)場拉拔粘結(jié)強(qiáng)度試驗和涂層厚度檢驗。聚脲粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)不小于2.5MPa或基材本體斷裂強(qiáng)度。涂層厚度應(yīng)滿足設(shè)計要求。

3 應(yīng)用效果

多年來，采用多種防滲對對渡槽的槽殼進(jìn)行防滲加固處理，取得了明顯效果。高標(biāo)號水泥砂漿涂抹技術(shù)施工簡便，施工成本低，有一定防滲效果，但技術(shù)要求高，大面積使用易空鼓、裂縫，耐久性差，增加了渡槽荷載、后期維修清理砂漿層困難；聚乙烯油膏涂護(hù)施工簡便，技術(shù)要求低，施工成本低，防滲效果較好，易老化脆裂，耐久性差，后期維修清理油膏層困難；聚合物水泥砂漿粘接強(qiáng)度高，與基面粘接牢固，防滲效果好，但施工技術(shù)要求高、施工操作復(fù)雜，一次性成活對抹灰工技術(shù)要求高，施工期間砂漿層易干裂，運(yùn)行期表面涂層呈泡狀裂片脫落，基面清理不干凈處易空鼓，施工成本高；SCL防滲膜及其粘貼技術(shù)施工簡便，防滲效果好，經(jīng)測定采用SCL防滲膜處理的槽殼糙率由0.0142降為0.011，具有防滲降糙增流效果，且不需對伸縮縫進(jìn)行專門處理，可消除傳統(tǒng)伸縮縫部位因粘橡皮出現(xiàn)的凸起，后期伸縮縫為免維護(hù)運(yùn)行，使渡槽維修的重點由伸縮縫維護(hù)轉(zhuǎn)到了全面維護(hù)，極大降低了渡槽整體維護(hù)工作量，促使渡槽維護(hù)質(zhì)量的整體提升，施工成本較低，防滲層后期維修容易，施工時需要嚴(yán)格控制防滲膜平整度和封口質(zhì)量；SK刮涂聚脲及其涂刷技術(shù)施工簡便，防滲效果好，經(jīng)測定采用SCL防滲膜處理的槽殼糙率由0.015降為0.0119，具有防滲降糙增流效果，伸縮縫需要進(jìn)行專門處理，但同樣可消除傳統(tǒng)伸縮縫部位因粘橡皮出現(xiàn)的凸起，后期伸縮縫為免維護(hù)運(yùn)行，極大降低了渡槽整體維護(hù)工作量，施工成本適中，防滲層后期維修容易。詳見圖1。

圖1 防滲材料處理效果對比分析表

4 結(jié)語

多年來，固海揚(yáng)水管理處就渡槽防滲處理加固開展了積極探索，經(jīng)實際應(yīng)用表明，SCL裸露型PVC復(fù)合防滲膜及其粘貼技術(shù)、SK刮涂聚脲及其涂刷技術(shù)是比較理想的渡槽防滲處理材料和技術(shù)，防滲效果好，降糙增流效果明顯，在渡槽等水工建筑物老化病害修補(bǔ)防護(hù)工程中值得大力推廣使用。鑒于兩種材料在西北寒冷地區(qū)凍融循環(huán)、干濕交替和紫外線照射強(qiáng)烈環(huán)境下的使用壽命和易燃性等仍有不確定性，應(yīng)繼續(xù)做好材料老化和耐久性觀測，及時總結(jié)，以更好地指導(dǎo)工程實踐。