高水头船闸结构缝渗漏处理技术
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高水头船闸结构缝渗漏处理技术

2022-10-25 20:35:03 来源:网友投稿

材料受到破坏并逐渐老化,局部已严重淘空。右侧闸墙三条结构缝均出现不同程度漏水,其中靠下游侧闸墙结构缝漏水最为严重,高水位运行时局部已形成压射流。2015年,利用船闸大修机会,再次对闸室、输水廊道结构缝进行止水处理。

2 高水头船闸结构缝渗漏处理难点

2.1结构缝渗漏原因分析

通常,水工建筑物结构缝渗漏的主要原因有以下几种[4]:①止水材料本身存在缺陷,例如止水铜片存在破损、孔洞等。②止水材料周边混凝土存在质量缺陷,例如蜂窝、孔洞、气泡,经水压侵蚀形成渗漏通道。③闸墙混凝土温度变形差异产生的拉应力导致止水材料脱开。据观测数据分析,五强溪船闸一闸室闸顶最大开合度36-40mm,结构缝水平变形差异平均达25mm。④止水材料因温度变化、水头压力频繁变化造成疲劳、老化而失效,形成渗漏通道。

2.2结构缝渗漏处理的难点及特点

要确保结构缝渗漏处理效果非常困难,有以下原因:一是受高水压的往复变化、混凝土结构差异变形以及止水材料本身老化的影响,止水结构非常容易失效;二是结构缝贯穿整个闸墙、闸室地板,必须要确保迎水面各个部位渗漏处理质量,才能有效恢复止水功能,但受环境条件限制,施工质量往往很難保证[5]。处理结构缝渗漏问题主要有两个突破方向,一是研发具有抗拉强度高、延展性好、耐久性强的高性能止水材料;二是改进施工工艺,控制施工质量,确保止水材料能够封堵所有的渗漏通道。

针对船闸结构缝渗漏处理的特点和难点,目前常用的渗漏处理方法主要有两种,一种是增设表层止水结构,沿缝切槽,嵌填止水材料,表面盖上刚性保护层;另一种是结构缝内灌浆。工程实践中经常将两种方法结合使用[5],以达到更好的效果。本次止水处理采取第一种方法,在传统止水结构的基础上,采取新型止水材料,并对施工工艺进行了改进,达到封堵渗漏通道、完全止水的效果。

3 表层止水结构施工工艺

3.1选用材料

本次选用的表层密封止水材料为:纳米SR塑性止水材料、三元乙丙橡胶增强型SR防渗盖片、SR配套底胶、不锈钢弧形(Ω型)保护盖板。

纳米SR塑性止水材料[6]是柔性嵌缝、封缝止水材料,具有塑性高、延展性好、耐候性强、与混凝土的粘结性好、容易施工等特点,是目前国内最常用、效果最好的水工建筑物止水材料之一。三元乙丙橡胶增强型SR防渗盖片是由纳米SR塑性止水材料、高强度聚酯土工布、聚酯膜、三元乙丙橡胶片等复合而成的片状防渗卷材,具有防渗、防裂、防碳化和防冰冻的特性,可在常温下冷施工。SR配套底胶是和纳米SR塑性止水材料相配套的黏合剂,可以与后者保持高强度结合,保证止水材料与混凝土黏结强度大于材料本身的强度,又能渗入到混凝土的毛细孔结构中,增强粘聚力,有效封堵混凝土毛细孔渗漏通道。

不锈钢保护盖板采用3mm厚304不锈钢盖板,将其中间部位加工成弧形,两侧用膨胀螺栓固定在闸墙上,以抵抗闸墙温度变形产生的拉应力,同时对SR防渗盖片形成压应力,提高止水结构防渗透能力。

3.2施工工艺

采取“嵌、封、排”的综合处理措施,即“SR柔性止水材料+SR盖片+不锈钢保护盖板”。主要步骤为表层处理→凿槽→嵌填止水材料→安装防渗保护盖片→安装不锈钢盖板。

3.2.1表层处理

拆除原有表层止水结构,表面残留物清理干净,局部有缺陷的位置,用丙乳砂浆补强加固,保证基面干净、平整。

3.2.2凿槽

采用手持型切割机,沿结构缝切出80mm宽、60mm深的骑缝V型槽,剔除结构缝内老化的嵌填材料,将 V型槽表面残留物打磨干净并用高压水枪冲洗干净后晾干。必须保证基面平整、干净、干燥。

3.2.3嵌填止水材料

在干燥的混凝土表面分层涂刷SR配套底胶2遍,应保证每遍底胶干透后才能涂刷下一遍底胶。底胶干透后,将SR塑性止水材料加热成条状,将槽底缝隙填实,并利用止水材料的黏性将PVC橡胶棒固定在缝槽底部。然后将SR塑性止水材料现场加工成条装逐层填满V型槽,缝槽表面止水材料手工整理成弧形,并保证略高于两侧混凝土平面。

工艺要点:① SR塑性止水材料具有冷凝热熔的特性,应现场将止水材料充分加热(特别是冬季施工),使其呈热熔状态,提高塑性和黏性,以保证工艺质量。②止水材料必须嵌填密实,现场配置加热设备(如乙炔或煤油喷灯),确保接头很好地熔合。

3.2.4安装SR防渗保护盖片

防渗保护盖片安装:先在需要粘贴SR防渗盖片的混凝土部位涂刷SR配套底胶,如混凝土表面有缺陷或者不平整,可用SR塑性止水材料补齐。展开SR防渗盖片,撕去保护膜,将盖片粘贴在SR塑性材料上,挤出空气,使防渗盖片与基面粘贴密实。

搭接部位处理:SR防渗盖片搭接长度为200~300mm,搭接时应先在搭接段SR防渗盖片背面涂刷SR配套底胶,待表面干燥后再进行搭接粘贴。

工艺要点:①必须确保盖片与止水材料、与配套底胶粘贴密实,不留气泡。②搭接部位应保证搭接长度,相邻两条盖片粘结密实。

3.2.5安装不锈钢盖板

(1)SR防渗盖片安装后,船闸结构缝表面用400mm(输水廊道300mm)宽3mm厚Ω型不锈钢(厂家加工成Ω型)保护压板覆盖,压住SR防渗盖片。Ω型不锈钢护板用M10×100mm@200不锈钢膨胀螺栓固定于闸墙,并在蓄水验收前对膨胀螺栓再一次紧固,突出螺帽的螺杆进行切割,然后将螺杆和螺帽焊接,防止水流冲刷松动。

(2)SR防渗盖片安装并固定好后,最后用SR止水材料对SR防渗盖片所有边缘进行封边,做到封边密实、粘贴牢固。

3.2.6渗漏处理效果检查

“嵌、封、排”的綜合处理措施全部完成后,将闸室充水至正常水位,对比处理前后渗漏量。在试水期间,右闸墙结构缝渗漏量显著减少,由喷射状漏水减少为极少量渗水,效果显著。

4 结束语

船闸结构缝渗漏,不仅会对船闸建筑物结构安全性、耐久性产生不利影响,还会降低水资源利用效率。高水头船闸结构缝渗漏处理施工难度大,要达到理想的止水效果并保证止水材料长期有效非常困难。五强溪船闸结构缝处理,对施工材料进行了更新,采用新型纳米SR塑性止水材料和Ω型不锈钢护板,提高了材料强度和耐久性;改进了施工工艺,采用膨胀螺栓紧固不锈钢盖板,能增强止水盖片、SR止水材料与混凝土的黏结紧密程度,有效防止渗漏。本次结构缝渗漏的成功处理,为类似工程提供了良好的实践经验。

参考文献:

[1]张利鹏.高水头船闸水流三位数值模拟研究[Z].重庆交通大学硕士论文,2008.

[2]申群众.五强溪三级船闸系统[J].华中电力,1995.

[3]林金良.三峡永久船闸结构缝渗漏处理技术[J].水利发电,2003.

[4]邓文兵.五强溪水电厂三级船闸结构缝漏水处理[J].大坝与安全,2003.

[5]张勇,吴海斌.三峡船闸闸室及闸首结构缝渗漏处理[J].中国三峡建设,2003.

[6]王甘伟,龙小庆.SR止水材料在三板溪水电站副坝面板上的应用.贵州水利发电[J],2008.


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