渡槽伸縮縫漏水的原因分析及處理技術(shù)研究

侯文文

（中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司，四川 成都 610500）

渡槽構(gòu)造主要為架空的輸水建筑，作用為將渠道水流通過橋梁、隧道或溝渠等結(jié)構(gòu)跨越河流、公路、山?jīng)_和谷口等地形，以滿足農(nóng)田灌溉、城鎮(zhèn)和工業(yè)用水需求，并能進行跨流域的水資源傳輸，同時也支持排水及導(dǎo)流功能。然而隨著殼槽和薄壁設(shè)計在渡槽中的廣泛應(yīng)用，渡槽的層接部分和壁面滲漏問題變得越來越嚴重。目前，已有渡槽的滲漏問題表現(xiàn)突出，因而有了“十槽九漏”的說法[1]。經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)主要滲漏問題出現(xiàn)在渡槽伸縮縫、沉降縫等連接處密封不嚴。這種滲漏不僅對渡槽正常使用造成威脅，而且引發(fā)大量灌溉水的損耗，極度阻礙了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)活動，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了嚴重的負面影響。因此，對于渡槽的止水問題，必須進行深入的研究，以確保其安全可靠的運行。

1 工程概況

甘肅省引洮供水二期工程供水工程覆蓋定西市安定區(qū)、隴西縣、通渭縣，白銀市會寧縣，天水市武山縣、甘谷縣、秦安縣及平?jīng)鍪徐o寧縣，供水總?cè)丝?67.76萬人，以城鄉(xiāng)生活、工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉，為當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂患案纳粕鷳B(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。甘肅省引洮供水二期工程（骨干工程）17 標(biāo)段15#馬家河溝渡槽位于會寧縣黨峴鄉(xiāng)雪岔溝，為33#與34#隧洞連接段，它的最大高度18m，總長105m。槽身為整體現(xiàn)澆鋼筋砼實體全封閉箱型結(jié)構(gòu)，縱坡1/1000，凈斷面尺寸寬×高=2.4×2.4（m），外部尺寸為底寬2.84m，高3.02m，設(shè)計水深h=1.971m，設(shè)計流速v=1.734m/s。渡槽基礎(chǔ)是現(xiàn)澆C25 鋼筋砼排架及現(xiàn)澆C25 鋼筋砼承臺，最高處為15m，排架柱截面為方形，長、寬為500mm，共4組排架。

2 渡槽伸縮縫滲漏水的原因分析

經(jīng)過詳細的分析，我們發(fā)現(xiàn)了一個關(guān)鍵的問題：止水橡膠皮的損壞。由于它的損壞，造成了水資源的嚴重浪費。經(jīng)過研究，我們認為橡膠皮損壞的主要原因[2]有：

1.由于施工和材料的不當(dāng)，止水橡皮容易受到外力的影響，在長時間的風(fēng)吹日曬和惡劣的環(huán)境條件下，橡皮會老化，從而導(dǎo)致其使用壽命大幅度縮短，甚至出現(xiàn)伸縮縫漏水的情況。

2.由于水流長期沖刷和人類破壞的結(jié)果，使得橡皮伸縮縫內(nèi)的填充物質(zhì)受到了嚴重的損害，進而使得橡皮的功效顯著降低，甚至可能會出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象。

3.由于缺乏嚴格的質(zhì)檢，施工人員未能正確選擇和處理所需的材料，從而造成了施工安裝完畢時的質(zhì)量問題，而且，由于時光的推移，這些產(chǎn)品的伸縮縫也遭遇了極大的損害，甚至出現(xiàn)了嚴重的滲漏情況。

4.隨著時間的推移，由于溫差的變化，渡槽的止水橡皮會承擔(dān)各種負荷，從而使得它們與周圍的EP 涂層或者混凝土表面的接觸面積變大，這就會使得它們很難抵抗水的侵蝕，從而產(chǎn)生巨大的損失，造成漏水現(xiàn)象發(fā)生。

3 伸縮縫漏水處理技術(shù)與有關(guān)技術(shù)指標(biāo)

3.1 處理程序

清掃渡槽內(nèi)的廢物→處理積水問題→搭建作業(yè)平臺→裂痕防止漏水措施→修復(fù)伸縮縫→保養(yǎng)→涂抹聚氨酯凈漿→應(yīng)用氨酯玻璃絲布→保養(yǎng)維護。

3.2 伸縮縫漏水處理技術(shù)

必須把安裝縫鑿成4×5cm 的長方形槽，其深度需控制在5cm～10cm 范圍內(nèi)，后續(xù)需用清水和丙酮進行徹底沖洗；同樣，需要將伸縮縫修整成“V”型，如果存有大面積水分侵入槽面，就需要人工將其鑿平2cm，并保持潔凈。

為了保證施工質(zhì)量，我們首先要將混凝土表面涂一層保護劑，并將其與伸縮縫和安裝孔相連。接下來，我們要使用軟木膠泥來填補這些空隙，使其變得更加完整。如果遇到嚴重的滲漏問題，我們還需要采取措施來進行修復(fù)。我們會首先涂一層保護劑，等到0.5～1.5個小時之后，再涂第一層保護劑，以確保混凝土表面光滑。經(jīng)過初凝處理，水泥的平均厚度應(yīng)該保持在0.5cm以內(nèi)，然后將第二層環(huán)氧砂漿抹至1cm，并在封口水泥表面涂一層基液，經(jīng)7～14 天的固化期，即可完成整個施工。

采用聚氨酯防水材料開展表面防滲處理施工工藝為[3]：

1.使用TW-YT-928 彈性PUR 防腐涂料，甲乙料將其以1:1.5 的配方進行完全攪拌，再添入25%的二甲醚，攪拌至完全溶解，最終將其覆蓋到砂漿找平層之上，使其表面的含水量低于9%。

2.如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的瑕疵，或是在表面出現(xiàn)了裂紋，那么應(yīng)該使用TW-YT-928 彈性聚氨酯防水腐蝕劑，并以1:1.5 的比例混合滑石粉，然后進行刮除和修復(fù)。

3.為了獲得最佳的防水和防腐效果，我們需要使用TW-YT-928 涂料[4]。在施工過程中，對于油漆的配比我們需要有精確的把控，并且在20 分鐘之內(nèi)將其全部用完，防止其硬化。此外，我們還必須保障每一道油漆層與層之間的時間間隔不短于12 小時，且最長不得超過48 小時。

4.為了避免水流沖刷導(dǎo)致橡皮破裂，我們在渡槽的入口和出口安裝了反壓裝置。

5.根據(jù)相應(yīng)的水利設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對建筑物的抗?jié)B性能進行嚴格的質(zhì)量控制與驗收。

4 伸縮縫處理施工技術(shù)要點

4.1 涂刷環(huán)氧基液

為了確保環(huán)氧砂漿能夠有效地覆蓋原混凝土或其他粘結(jié)面，在施工前，應(yīng)當(dāng)先將環(huán)氧基液均勻地涂抹于粘結(jié)面上，以確保它們能夠被充分潤濕，從而達到良好的結(jié)合效果。

1.為了提高粘結(jié)性，我們可以在基液中添加5%的丙酮，這樣可以使基液變得更加柔軟。

2.在涂抹基液時，應(yīng)盡可能薄而均勻，尤其是在凹凸不平或拐角處，更要特別小心。

3.在混凝土表面處理完畢，為了確保其質(zhì)量，涂基液時，應(yīng)將表面溫度控制在20℃～25℃之間，最低不得低于15℃，如果無法達到這一要求，可以采取噴燈加溫預(yù)熱。

4.在涂抹環(huán)氧砂漿之前，應(yīng)該先讓基液中的氣泡逸出，并且根據(jù)氣溫的變化而調(diào)整時間，一般來說，半小時是最佳，但也不能超過1.5 小時。

5.在涂抹基液之后，應(yīng)該經(jīng)常檢查表面是否有氣泡，并確保已經(jīng)涂抹的表面得到充分的保護，以避免雜物的粘附。

4.2 批抹環(huán)氧砂漿

環(huán)氧砂漿的施工方法與普通水泥砂漿的施工方法基本相同。但是，由于頂面施工容易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，因此，在施工時除了注意配方之外，還需要特別注意以下幾點：

1.為了保證混凝土表面的光滑，應(yīng)該在凹陷的部分進行修補。如果不能，可以增加涂層的厚度。

2.為了減小內(nèi)應(yīng)力和降低收縮率，應(yīng)使用粘度更高的底基液，并加入更多的填料，這樣可以避免出現(xiàn)裂縫。

3.涂抹層建議在0.5cm 左右的厚度進行涂抹，但如果厚度超過了1.0cm，就應(yīng)該采取分層的方式來進行涂抹。

4.在批抹過程中，應(yīng)該盡可能地將表面壓實，以達到漿料的覆蓋效果。如果發(fā)現(xiàn)有鼓包，則需要在固化之前將其刺破，以排出空氣。如果仍然存在鼓包，則不能勉強擠壓，必須重新抹平。

4.3 養(yǎng)護

為了保證環(huán)氧涂料的質(zhì)量，它需要在恒定的溫度條件下進行固化。然而，由于初期的保持溫度和保持時間的波動，會導(dǎo)致材料出現(xiàn)裂紋。為了避免這種情況的發(fā)生，我們應(yīng)該嚴格控制這些技術(shù)參數(shù)。通常來說，保持溫度應(yīng)該保持在15℃以上，并且波動范圍應(yīng)該在5℃～10℃之間，養(yǎng)護時間7～14 天。

5 渡槽伸縮縫新型止水材料

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的新型止水材料已開始廣泛用于大型渡槽伸縮縫的防水工作，如遇水膨脹橡膠、密封膠（劑）類和改性止水材料等其他止水材料。

5.1 遇水膨脹橡膠類

遇水膨脹橡膠是通過添加膨脹劑和其他填料制備出來的膠。常見的膨脹材料的生產(chǎn)方式分別為：物理共混法和化學(xué)接枝法。

基質(zhì)橡膠可以分為天然橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠等。同時，大部分膨脹劑是具有吸水特性的樹脂，例如：丙烯酸PAA 系列、聚丙烯腈PAN系列、聚乙烯醇系列、環(huán)氧乙烷系列、聚丙烯酰胺PP酰胺系列以及交聯(lián)聚丙烯酸鈉PAA 鈉系列等。

制備遇水膨脹橡膠的關(guān)鍵在于如何有效地改善它的相容性，可以通過添加合適的溶劑或增溶劑來實現(xiàn)，從而避免長期浸泡析出。然而，由于遇水膨脹橡膠的價格昂貴，使得它的應(yīng)用受到了一定的限制。

5.2 密封劑類

當(dāng)前，市面上流行的三大高級密封材料分別為聚硫、聚氨酯和有機硅。這些材料通常采用室溫硫化技術(shù)，并且擁有卓越的力學(xué)特征和抗腐蝕特點。

聚硫密封劑具備優(yōu)異的耐高低溫特點，可以將液態(tài)聚硫橡膠與固化劑（硫化劑）完美融合，形成一種具備良好粘接效果的密封材料，其耐高低溫可達-30℃～110℃，可以與多種材料如水泥、玻璃、金屬等牢固黏合。引洮供水工程中，聚硫密封膠被廣泛應(yīng)用于渡槽的伸縮縫，以提供有效的防水保護，并發(fā)揮著重要的作用。

聚氨酯密閉劑一般是有機異氰酸酯與端羥基有機合成物質(zhì)進行化工反應(yīng)生成預(yù)聚物，再加入一些塑化劑、觸變劑、穩(wěn)定性劑等填料等構(gòu)成的，包括單組件和雙組件。聚氨酯類密閉劑具備優(yōu)異的耐磨和溫度柔順性，功能可調(diào)節(jié)范圍廣，機器硬度大，粘接性能和彈力好，具備優(yōu)異還原性，適應(yīng)動態(tài)焊接，抗候性好。聚氨酯密封膠還具備抗撕開、抗穿刺，對基材不破壞，抗酸堿，耐有機溶劑等優(yōu)點。其最大的不足之處是較易變色，對濕氣相對較為敏感性，且使用單體的異氰酸酯帶有刺鼻味道，聚氨酯密封劑的趨勢是往改性型趨勢演變。

有機硅密封膠通常包括聚硅氧烷、橡膠、添加劑、促進劑等部分。它的一個顯著優(yōu)勢在于，硅氧烷鍵可以讓紫外線穿透而不破壞化學(xué)鍵，同時也保護了硅氧烷的鍵。此外，它還擁有良好的抗氧化性，并且在各種環(huán)境下都表現(xiàn)出良好的彈性，因此被用于各種領(lǐng)域，如建筑、公路、橋梁的密封。

近年來，國內(nèi)外出現(xiàn)了很多改性密封劑或密封膠，較常見的有有機硅改性聚醚和有機硅改性聚氨酯密封劑等呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，在歐洲、美國、日本等國家的科研結(jié)果中我們可以明顯看到，“鐘化MS 聚合物”[5]被鑒定為一種性能超群的彈性體密封劑，正因為其卓越的性能，使其在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的使用。

此外，還有一些其他改性密封劑也被廣泛應(yīng)用，如有機硅改性聚醚和有機硅改性PUR 密封劑等。通過改性有機硅PUR，可以將異氰酸酯固化，從而實現(xiàn)更加環(huán)保的應(yīng)用，并且具有極大的市場潛力。

5.3 其他止水材料

當(dāng)前，市面上流行的較多止水材質(zhì)主要包括SR 型塑料止水材質(zhì)、GB 型止水材質(zhì)。其中，SR 型止水材質(zhì)通常分為四類：EPOR 型SR 密封墊、SR 型底膠、HK 型密封膠[6]。GB 系列止水材質(zhì)涵蓋了粘貼材質(zhì)、膨脹止水條、復(fù)合板、復(fù)合型止水帶以及相應(yīng)的粘合劑等多種類型，它們可以有效地防止?jié)B漏，并且可以通過結(jié)合多種材料來達到最佳的止水性能。

6 渡槽伸縮縫止水的發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的新興的止水材料被科學(xué)家研究出來，以滿足各種水利工程設(shè)施的止水防水需求。其中，復(fù)合型止水材料更為突出，它將多種止水材料的優(yōu)點有機地融入，并且可以通過多種形態(tài)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，以獲得更好的止水防水功能，保證了各類水利工程設(shè)施安全運行，為社會的經(jīng)濟發(fā)展和人民生活需要提供了保障。

7 結(jié)語

為了保證渡槽伸縮縫的防水性能，在施工過程中應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂铆h(huán)境特點和設(shè)計要求，合理選擇最佳的防水技術(shù)。同時，應(yīng)當(dāng)加強對防水材料的質(zhì)量控制，嚴格執(zhí)行施工管理，以確保施工質(zhì)量。通過對聚氨酯防水材料的實際應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)它具有優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，能夠很好地滿足伸縮縫防滲的要求。目前，甘肅省引洮供水二期工程17 標(biāo)段15#馬家河溝渡槽的伸縮縫滲漏問題已經(jīng)基本得到解決，并且在沿線的其他標(biāo)段也都有所應(yīng)用，為引洮供水的安全和正常運行提供了保障。此外，本文旨在為未來解決渡槽伸縮縫漏水問題提供有益建議。