水电站面板堆石坝周边缝止水施工

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1、概述
    芹山水电站面板堆石坝高120m，坝址河谷深切呈“V”形，岸坡坡度在45°以上。根据计算，芹山水电站面板坝周边缝最大变形为：沉降6mm，张开30mm，剪切45mm。为了适应堆石体沉降引起的面板变位以及水库蓄水后面板的进一步变位引起的三维位移而设置的周边缝，是防渗体系中工作条件最差、最薄弱的环节，也是最可能的漏水部位。针对芹山水电站面板坝坝高坡陡、周边缝剪切变位大的特点，设计采用三道止水：底部为GB复合型铜止水，铜片的折曲由常规朝下改为朝上；将中部PVC止水提至表层，并改用波浪形橡胶止水带，下部设置支撑加强的?50橡胶棒，与GB填料止水共同组成表层止水。这是国内首次在100m以上高度的面板堆石坝中采用这样的止水结构，同时也是福建省水电勘测设计院和北京水科院的科研项目，主要是为水布垭面板堆石坝（高度233m）的止水设计和施工提供可靠的技术依据和施工经验。止水形式见附图。
    2、止水施工
    在表层止水施工前我局根据设计图纸和北京水科院提供的关于表层止水施工工艺手册，认真编写了作业指导书。并在北京水科院和福建省水电勘测设计院、监理、业主等各方工程技术人员、专家的现场指导下，在▽715高程周边缝开始向下各作了两段30m长的试验段，经过各方技术人员、专家的共同检查验收，达到设计要求。再逐段开始施工，周边缝表层止水施工工艺如下：
  
    2.1 铜止水施工
    底部铜止水在趾板浇筑的过程中已基本完成，根据试验资料，接头是铜片止水的薄弱环节，抗拉裂能力差，止水铜片施工质量的好坏是由铜片的焊接接头决定的。从以往的经验看，铜片接头的现场焊接难度大，施工质量难以保证；为此我们改进了传统的压模模具，铜片采用卷材一次成型，减少了接头，并按设计要求在铜止水表面靠近翼缘侧粘贴10cm宽6mm厚的GB复合板，在铜片接头焊缝位置粘贴聚氯乙稀复合板，提高了抗绕渗能力。GB复合板和聚氯乙稀复合板施工工艺要求高，受外界条件影响大，尤其是雨水的影响。为此，施工中采用了现场烘烤设备，雨天搭设防雨棚，保证了施工质量。
    2.2表层止水施工
    2.2.1缝面清理、找平
    首先自上而下将预埋在周边缝内的三角木拆除，凿去不平顺的超高砼块，用钢丝刷将砼面上的泥土、灰浆、油污等刷干净，并用水冲洗干净，晾干。三角木拆除后周边缝内局部及覆盖三元乙丙盖板的两侧砼基面出现的一些凹凸不平的粗糙面，影响GB填料与砼面的粘结，因此需要对砼面进行修整找平，找平用的砂浆应即具有一定的强度，又有良好的防渗性能，最后选用“801砂浆”找平。施工方法为：先将需要找平的部位打毛，再涂刷一层配比为水泥：“801”胶=1：0.6的界面剂，最后抹一层“801”砂浆，厚度2~3cm。
    2.2.2橡胶棒及波形止水带施工
    在趾板与面板间的止水槽找平后，先安装?50氯丁橡胶棒，再安装波形止水带，氯丁橡胶棒之间采用对接，接头采用胶水和胶带粘结补强，为防止滑落移位，用细铅丝固定在缝槽内的沥青杉板上。波形止水带两边用50×6mm镀锌扁铁和预先埋设的带有螺栓的角钢固定，氯丁橡胶棒和波形止水带均采用自上而下的顺序施工。波浪止水带施工的关键是止水带要平顺，接头的连接质量要可靠。由于整个周边缝止水槽有多处转折，对于转折角度较小的位置，波浪止水带可以直接按缝槽走向施工，但对于转折角度较大的部位（如河床与两岸坡处的转角），直接施工将造成止水带扭曲，对后期填料施工有影响，且固定扁钢与预埋的角钢压不紧，止水带边缘有空隙。为此施工时先将止水带切断，再按转折角度连接。
    波浪止水带接头采用厂家提供的硫化接头仪连接（适用于180°接头），针对波浪止水带接头多角度（不限于180°）的特点，我们对硫化接头仪进行了改进，满足了不同角度的连接。止水带接头处应清洗干净，两边切割成45°角，中间填塞薄的生胶带后对接，切割面要保证平顺整齐。
    2.2.3 GB填料和三元乙丙盖板施工
    这道工序的施工关键在于：1.保证界面的干净、干燥；2. 保证填料之间及填料与砼面间粘结密实；3.三元乙丙盖板与砼基面粘贴牢固，接头紧密。施工中首先对界面用角向磨光机和钢丝刷刷毛去污，再用棉纱擦净，涂刷粘结剂，在有水或潮湿的地方，先烘干再涂刷潮湿面粘结剂，干燥的砼面涂刷干性粘结剂，干性粘结剂一般需晾干10~15分钟（与气温、风速等有关），感觉粘手不沾手时即覆盖GB填料，潮湿面粘结剂不需晾干即可直接覆盖填料。厂家提供的GB填料规格为30×2.2×100cm。施工时撕去包装的防粘纸，先将一块填料从中间分成两半，填在缝槽底部，加压使之粘贴牢固，然后再一层一层粘贴，并从中部向两边粘贴密实，边粘贴边排气，填料接头间互相搭接，使填料与界面之间连接为密实的整体。
    覆盖三元乙丙盖板前先检查GB填料施工质量，每10~20m施工段选1~2处做破坏性检查：翻开施工好的GB填料，检查填料之间是否有气孔、杂物存在，粘结是否紧密，并检查与砼基面间的粘结面积比例，粘结面积比例小于90%的施工段需返工，直至合格。
    盖板沿填料中心线对称放置，并从中部向两边慢慢挤压，用橡胶榔头打实，以将其中的空气排出，使填料与三元乙丙盖板之间紧密结合。盖板边缘与砼基面粘结的部位先用2~3mm的填料找平，这样可使盖板与砼面粘结的更为紧密牢固。盖板接头施工按照北科院提供的施工工艺及北科院专家的现场指导施工。盖板接头采用对接形式，在搭接部位的GB填料上涂刷底胶后覆盖一块450×600mm的双面复合GB聚氯乙烯板，然后将盖板整齐地覆盖在复合板上，用橡胶榔头敲打密实。GB填料和三元乙丙盖板施工过程中必须避免外界水和杂物混入，为此采用了以下措施：1.施工一般选择在晴天进行，潮湿天气将工作面烘干，如果难于烘干则采用潮湿面粘接剂施工；2.采用自上而下的施工顺序，施工一段即封闭一段；3.采用砂浆和胶管将坝面和趾板、面板的施工用水和养护水逐段引排；4.将施工区域的杂物清理干净，填料及盖板在使用前撕去防粘纸，随用随撕，避免污染材料。
    三元乙丙盖板的固定原设计两边采用∠80×50×8不等边角钢打膨胀螺栓，间距40cm，由于盖板两边的砼面不可能绝对平整，角钢的刚度大，不能适应这种变形，施工中先将6m/根的角钢改为2m/根，实施效果有一定改善，但增加了较多接头，接头部位也难以压实，后经设计修改将角钢改为50×5的镀锌扁钢，经现场查看，质量有保证，效果良好。
    2.2.4 表面丙乳砂浆保护
    为防止压力水通过盖板与砼接触面渗入坝体，按设计要求，对已施工的周边缝再用丙乳砂浆对压固扁钢周围进行封边加强，范围从压固扁钢内侧到砼基面宽度不小于16cm处，厚度不小于3cm。前期施工中发现丙乳砂浆与三元乙丙盖板的粘结效果欠佳，有脱开现象，经过多次试验，最终采用在工作面上先涂刷一层1～2mm界面剂，界面剂配比为水泥：丙乳：水=1：0.3：0.15～0.2，随即再抹丙乳砂浆，丙乳砂浆的配比为水泥：粉煤灰：砂：丙乳：水=1：0.25：2：0.35：适量。从检查情况看，效果良好，丙乳砂浆与三元乙丙盖板的粘结牢固。
    3、质量控制措施
    为保证周边缝止水的施工质量，我们从组织机构到加强技术措施，严格检查验收等方面制定了一系列的措施和制度，并在整个止水施工过程中得到了很好的贯彻执行，因此施工质量是可靠的。
    3.1组织管理
    ①施工前即成立了止水施工队，由有类似施工经验丰富的技术人员和工人组成，并由北京水科院的专家进行全面的技术交底；
    ②施工中严格按照“三检制”进行检查和验收，前一道工序验收合格后才能进行下道工序的施工；
    ③施工现场由北京水科院的专家、设计院设计代表、监理工程师、业主技术代表和施工单位的技术质检人员共同指导施工，监督质量。
    3.2技术措施
    ①保证工作面的洁净、干燥、平整；
    ②由于外界环境对施工质量有很大影响，因此尽量在晴朗的天气时施工，底胶的晾干时间根据环境温度、湿度、风速通过试验确定；外界的施工用水通过砂浆围堵和胶管引排；
    ③小块的GB填料比大块的更容易粘贴牢固，与砼基面粘结密实，因此在止水槽底部及盖板边缘部位将填料切割成小块施工；
    ④对难于烘干的工作面使用潮湿面粘结剂，配比严格按照北京水科院提供的配比，粘结剂随配随用，涂刷厚度5mm左右；
    ⑤波浪止水带的硫化接头部位生橡胶带不宜填的太厚，以免造成接头处凸起，不平顺，难以压紧，与预埋角钢间留有空隙。
    4、止水运行情况
    芹山水电站于1999年10月11日下闸蓄水，周边缝止水绝大部分已淹没在水下，根据目前的渗漏观测，渗漏量为1.8L/S左右。从渗漏量分析坝体的止水效果良好。
    5、结语
    穆阳溪芹山水电站水头高，周边缝剪切变位大，传统的中部止水适应变形的能力较差，且与面板砼浇筑相互干扰大，质量难以保证。根据这些特点，芹山电站在国内100m以上面板坝首次采用了新型止水结构，将中部止水提至表面，并采用波形止水带提高了适应剪切变位的能力，同时嵌缝GB填料与表层三元乙丙盖板组成一道复合止水，对表层止水起到了补充和保护作用。周边缝表层止水施工的难点在于：1.确保界面的洁净、干燥、平整；2.保证填料之间及填料和砼面间粘结密实；3.避免外界水流、杂物混入填料、盖板和砼面之间，影响粘贴效果。芹山面板坝通过选择自上而下的施工顺序，及时封闭已施工的填料，针对不同的界面选择不同的界面剂，采用砂浆和胶管预先引排外界水，严格按设计要求的施工工艺施工，较好地克服了施工中的困难。从渗漏量分析坝体的止水效果良好，说明这种止水结构方案是可行的，施工质量是可靠的。这种新型止水在芹山电站工程中的成功运用，必将推动今后工作国内100m以上面板堆石坝的发展，值得在类似的工程中借鉴。