水電站面板堆石壩周邊縫止水施工

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1、概述
    芹山水電站面板堆石壩高120m，壩址河谷深切呈“V”形，岸坡坡度在45°以上。根據(jù)計算，芹山水電站面板壩周邊縫最大變形為：沉降6mm，張開30mm，剪切45mm。為了適應堆石體沉降引起的面板變位以及水庫蓄水后面板的進一步變位引起的三維位移而設置的周邊縫，是防滲體系中工作條件最差、最薄弱的環(huán)節(jié)，也是最可能的漏水部位。針對芹山水電站面板壩壩高坡陡、周邊縫剪切變位大的特點，設計采用三道止水：底部為GB復合型銅止水，銅片的折曲由常規(guī)朝下改為朝上；將中部PVC止水提至表層，并改用波浪形橡膠止水帶，下部設置支撐加強的?50橡膠棒，與GB填料止水共同組成表層止水。這是國內(nèi)首次在100m以上高度的面板堆石壩中采用這樣的止水結構，同時也是福建省水電勘測設計院和北京水科院的科研項目，主要是為水布埡面板堆石壩（高度233m）的止水設計和施工提供可靠的技術依據(jù)和施工經(jīng)驗。止水形式見附圖。
    2、止水施工
    在表層止水施工前我局根據(jù)設計圖紙和北京水科院提供的關于表層止水施工工藝手冊，認真編寫了作業(yè)指導書。并在北京水科院和福建省水電勘測設計院、監(jiān)理、業(yè)主等各方工程技術人員、專家的現(xiàn)場指導下，在▽715高程周邊縫開始向下各作了兩段30m長的試驗段，經(jīng)過各方技術人員、專家的共同檢查驗收，達到設計要求。再逐段開始施工，周邊縫表層止水施工工藝如下：
  
    2.1 銅止水施工
    底部銅止水在趾板澆筑的過程中已基本完成，根據(jù)試驗資料，接頭是銅片止水的薄弱環(huán)節(jié)，抗拉裂能力差，止水銅片施工質(zhì)量的好壞是由銅片的焊接接頭決定的。從以往的經(jīng)驗看，銅片接頭的現(xiàn)場焊接難度大，施工質(zhì)量難以保證；為此我們改進了傳統(tǒng)的壓模模具，銅片采用卷材一次成型，減少了接頭，并按設計要求在銅止水表面靠近翼緣側(cè)粘貼10cm寬6mm厚的GB復合板，在銅片接頭焊縫位置粘貼聚氯乙稀復合板，提高了抗繞滲能力。GB復合板和聚氯乙稀復合板施工工藝要求高，受外界條件影響大，尤其是雨水的影響。為此，施工中采用了現(xiàn)場烘烤設備，雨天搭設防雨棚，保證了施工質(zhì)量。
    2.2表層止水施工
    2.2.1縫面清理、找平
    首先自上而下將預埋在周邊縫內(nèi)的三角木拆除，鑿去不平順的超高砼塊，用鋼絲刷將砼面上的泥土、灰漿、油污等刷干凈，并用水沖洗干凈，晾干。三角木拆除后周邊縫內(nèi)局部及覆蓋三元乙丙蓋板的兩側(cè)砼基面出現(xiàn)的一些凹凸不平的粗糙面，影響GB填料與砼面的粘結，因此需要對砼面進行修整找平，找平用的砂漿應即具有一定的強度，又有良好的防滲性能，最后選用“801砂漿”找平。施工方法為：先將需要找平的部位打毛，再涂刷一層配比為水泥：“801”膠=1：0.6的界面劑，最后抹一層“801”砂漿，厚度2~3cm。
    2.2.2橡膠棒及波形止水帶施工
    在趾板與面板間的止水槽找平后，先安裝?50氯丁橡膠棒，再安裝波形止水帶，氯丁橡膠棒之間采用對接，接頭采用膠水和膠帶粘結補強，為防止滑落移位，用細鉛絲固定在縫槽內(nèi)的瀝青杉板上。波形止水帶兩邊用50×6mm鍍鋅扁鐵和預先埋設的帶有螺栓的角鋼固定，氯丁橡膠棒和波形止水帶均采用自上而下的順序施工。波浪止水帶施工的關鍵是止水帶要平順，接頭的連接質(zhì)量要可靠。由于整個周邊縫止水槽有多處轉(zhuǎn)折，對于轉(zhuǎn)折角度較小的位置，波浪止水帶可以直接按縫槽走向施工，但對于轉(zhuǎn)折角度較大的部位（如河床與兩岸坡處的轉(zhuǎn)角），直接施工將造成止水帶扭曲，對后期填料施工有影響，且固定扁鋼與預埋的角鋼壓不緊，止水帶邊緣有空隙。為此施工時先將止水帶切斷，再按轉(zhuǎn)折角度連接。
    波浪止水帶接頭采用廠家提供的硫化接頭儀連接（適用于180°接頭），針對波浪止水帶接頭多角度（不限于180°）的特點，我們對硫化接頭儀進行了改進，滿足了不同角度的連接。止水帶接頭處應清洗干凈，兩邊切割成45°角，中間填塞薄的生膠帶后對接，切割面要保證平順整齊。
    2.2.3 GB填料和三元乙丙蓋板施工
    這道工序的施工關鍵在于：1.保證界面的干凈、干燥；2. 保證填料之間及填料與砼面間粘結密實；3.三元乙丙蓋板與砼基面粘貼牢固，接頭緊密。施工中首先對界面用角向磨光機和鋼絲刷刷毛去污，再用棉紗擦凈，涂刷粘結劑，在有水或潮濕的地方，先烘干再涂刷潮濕面粘結劑，干燥的砼面涂刷干性粘結劑，干性粘結劑一般需晾干10~15分鐘（與氣溫、風速等有關），感覺粘手不沾手時即覆蓋GB填料，潮濕面粘結劑不需晾干即可直接覆蓋填料。廠家提供的GB填料規(guī)格為30×2.2×100cm。施工時撕去包裝的防粘紙，先將一塊填料從中間分成兩半，填在縫槽底部，加壓使之粘貼牢固，然后再一層一層粘貼，并從中部向兩邊粘貼密實，邊粘貼邊排氣，填料接頭間互相搭接，使填料與界面之間連接為密實的整體。
    覆蓋三元乙丙蓋板前先檢查GB填料施工質(zhì)量，每10~20m施工段選1~2處做破壞性檢查：翻開施工好的GB填料，檢查填料之間是否有氣孔、雜物存在，粘結是否緊密，并檢查與砼基面間的粘結面積比例，粘結面積比例小于90%的施工段需返工，直至合格。
    蓋板沿填料中心線對稱放置，并從中部向兩邊慢慢擠壓，用橡膠榔頭打?qū)崳詫⑵渲械目諝馀懦?，使填料與三元乙丙蓋板之間緊密結合。蓋板邊緣與砼基面粘結的部位先用2~3mm的填料找平，這樣可使蓋板與砼面粘結的更為緊密牢固。蓋板接頭施工按照北科院提供的施工工藝及北科院專家的現(xiàn)場指導施工。蓋板接頭采用對接形式，在搭接部位的GB填料上涂刷底膠后覆蓋一塊450×600mm的雙面復合GB聚氯乙烯板，然后將蓋板整齊地覆蓋在復合板上，用橡膠榔頭敲打密實。GB填料和三元乙丙蓋板施工過程中必須避免外界水和雜物混入，為此采用了以下措施：1.施工一般選擇在晴天進行，潮濕天氣將工作面烘干，如果難于烘干則采用潮濕面粘接劑施工；2.采用自上而下的施工順序，施工一段即封閉一段；3.采用砂漿和膠管將壩面和趾板、面板的施工用水和養(yǎng)護水逐段引排；4.將施工區(qū)域的雜物清理干凈，填料及蓋板在使用前撕去防粘紙，隨用隨撕，避免污染材料。
    三元乙丙蓋板的固定原設計兩邊采用∠80×50×8不等邊角鋼打膨脹螺栓，間距40cm，由于蓋板兩邊的砼面不可能絕對平整，角鋼的剛度大，不能適應這種變形，施工中先將6m/根的角鋼改為2m/根，實施效果有一定改善，但增加了較多接頭，接頭部位也難以壓實，后經(jīng)設計修改將角鋼改為50×5的鍍鋅扁鋼，經(jīng)現(xiàn)場查看，質(zhì)量有保證，效果良好。
    2.2.4 表面丙乳砂漿保護
    為防止壓力水通過蓋板與砼接觸面滲入壩體，按設計要求，對已施工的周邊縫再用丙乳砂漿對壓固扁鋼周圍進行封邊加強，范圍從壓固扁鋼內(nèi)側(cè)到砼基面寬度不小于16cm處，厚度不小于3cm。前期施工中發(fā)現(xiàn)丙乳砂漿與三元乙丙蓋板的粘結效果欠佳，有脫開現(xiàn)象，經(jīng)過多次試驗，最終采用在工作面上先涂刷一層1～2mm界面劑，界面劑配比為水泥：丙乳：水=1：0.3：0.15～0.2，隨即再抹丙乳砂漿，丙乳砂漿的配比為水泥：粉煤灰：砂：丙乳：水=1：0.25：2：0.35：適量。從檢查情況看，效果良好，丙乳砂漿與三元乙丙蓋板的粘結牢固。
    3、質(zhì)量控制措施
    為保證周邊縫止水的施工質(zhì)量，我們從組織機構到加強技術措施，嚴格檢查驗收等方面制定了一系列的措施和制度，并在整個止水施工過程中得到了很好的貫徹執(zhí)行，因此施工質(zhì)量是可靠的。
    3.1組織管理
    ①施工前即成立了止水施工隊，由有類似施工經(jīng)驗豐富的技術人員和工人組成，并由北京水科院的專家進行全面的技術交底；
    ②施工中嚴格按照“三檢制”進行檢查和驗收，前一道工序驗收合格后才能進行下道工序的施工；
    ③施工現(xiàn)場由北京水科院的專家、設計院設計代表、監(jiān)理工程師、業(yè)主技術代表和施工單位的技術質(zhì)檢人員共同指導施工，監(jiān)督質(zhì)量。
    3.2技術措施
    ①保證工作面的潔凈、干燥、平整；
    ②由于外界環(huán)境對施工質(zhì)量有很大影響，因此盡量在晴朗的天氣時施工，底膠的晾干時間根據(jù)環(huán)境溫度、濕度、風速通過試驗確定；外界的施工用水通過砂漿圍堵和膠管引排；
    ③小塊的GB填料比大塊的更容易粘貼牢固，與砼基面粘結密實，因此在止水槽底部及蓋板邊緣部位將填料切割成小塊施工；
    ④對難于烘干的工作面使用潮濕面粘結劑，配比嚴格按照北京水科院提供的配比，粘結劑隨配隨用，涂刷厚度5mm左右；
    ⑤波浪止水帶的硫化接頭部位生橡膠帶不宜填的太厚，以免造成接頭處凸起，不平順，難以壓緊，與預埋角鋼間留有空隙。
    4、止水運行情況
    芹山水電站于1999年10月11日下閘蓄水，周邊縫止水絕大部分已淹沒在水下，根據(jù)目前的滲漏觀測，滲漏量為1.8L/S左右。從滲漏量分析壩體的止水效果良好。
    5、結語
    穆陽溪芹山水電站水頭高，周邊縫剪切變位大，傳統(tǒng)的中部止水適應變形的能力較差，且與面板砼澆筑相互干擾大，質(zhì)量難以保證。根據(jù)這些特點，芹山電站在國內(nèi)100m以上面板壩首次采用了新型止水結構，將中部止水提至表面，并采用波形止水帶提高了適應剪切變位的能力，同時嵌縫GB填料與表層三元乙丙蓋板組成一道復合止水，對表層止水起到了補充和保護作用。周邊縫表層止水施工的難點在于：1.確保界面的潔凈、干燥、平整；2.保證填料之間及填料和砼面間粘結密實；3.避免外界水流、雜物混入填料、蓋板和砼面之間，影響粘貼效果。芹山面板壩通過選擇自上而下的施工順序，及時封閉已施工的填料，針對不同的界面選擇不同的界面劑，采用砂漿和膠管預先引排外界水，嚴格按設計要求的施工工藝施工，較好地克服了施工中的困難。從滲漏量分析壩體的止水效果良好，說明這種止水結構方案是可行的，施工質(zhì)量是可靠的。這種新型止水在芹山電站工程中的成功運用，必將推動今后工作國內(nèi)100m以上面板堆石壩的發(fā)展，值得在類似的工程中借鑒。