聚脲防渗材料在大海子水库放水涵洞工程中的应用

吕长征

摘要：针对大海子水库放水涵洞闸门前承压段3道伸缩缝止水功能部分失效、伸缩缝漏水防渗处理等问题，采取聚合物砂浆封缝、灌注水溶性聚氨酯堵漏、手工聚脲材料护面防渗等处理，为聚脲防渗材料在水库放水涵洞工程中的应用提供借鉴和经验。

关键词：聚脲材料;渗漏防渗;水库放水涵洞;应用

中图分类号：TV4;TV5    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）02-0048-02

1 工程概况

新疆天山北坡呼图壁河西中段中型拦河式大海子水库，设计总库容为4 000万m3，坝顶高程为423 m，均质土坝最大坝高为8 m，坝线长为10 840 m、坝顶宽度为4 m，放水涵洞长度为24 m，设计最大放水流量为25 m3/s。大海子水库担负向下游兵团第六师和芳草湖农场1.76万hm2灌区农业灌溉的供水任务。

大海子水库于1962年建成蓄水运行38 a之久，于2000年进行水库大坝安全鉴定发现，放水涵洞漏水、洞体短，水库库容达不到设计标准。为恢复水库设计能力，2003年底实施水库除险加固工程，完成大坝、溢洪道工程加固，更新闸门下游无压段涵洞伸缩缝止水铜片，重新对涵洞周围进行土方填筑，涵洞向下游延长6 m。大海子水库原放水涵洞未设计安装检修闸门，严重影响水库放水设施的安全运行管理，为此，2015年将水库涵洞向上游加长12 m，其中部位置增设检修闸门，原闸门与新设计安装检修闸门间距22.5 m，涵洞全长由原来的24 m加长为42 m。在加设检修闸门时发现，原闸门前承压段3道伸缩缝，但在水库除险加固时没有进行处理，因此止水功能部分失效，产生伸缩缝漏水，长时间作用易形成贯穿性渗透通道，影响大坝的安全性。为提高大坝的安全性，采用聚脲防水材料对大海子水库放水涵洞结构缝内侧进行修复和堵漏，为水库放水涵洞结构缝修复等类似技术处理提供参考。

2 材料与方法

2.1 聚脲防渗材料

聚脲材料具有比较高的抗冲耐磨性能，以及良好的防渗性、耐腐蚀性和综合力学性能，在工民建和水利水电工程中应用广泛。聚脲材料分为双组分喷涂聚脲和单组分涂刷聚脲2种，双组分聚脲施工过程固化速度快、施工设备体积大，适用于水利水电工程大面积部位防渗处理;单组分涂刷聚脲适用于修理工程作业面较小和局部施工需求。单组分涂刷聚脲是由氰酸酯、聚体和封闭胺类化合物、助剂等构成的液态混合物，采用手工涂刷或刮涂方法施工。由于空气水分的作用，封闭的胺类化合物产生端氨基并与聚体产生交联点，从而形成弹性涂层。施工过程比较简单、成本较为经济，且不需要专门设备。

2.2 聚脲物理力学性能

聚脲分为柔性防渗型和柔性抗冲耐磨型。由表1可以看出，聚脲具有不变色（脂肪族）、涂刷聚脲固化时间短（3～4 h）、施工方便、粘结强度高等特点。中国水利水电科学研究院进行的材料对比试验结果表明，聚脲冲磨后的质量损失小于2.5 g，磨损率为0.027 g/（cm2·h）;与配混凝土花岗岩骨料相比，冲磨后的质量损失减少39倍之多，在-45 ℃的情况下仍可保持柔性，断裂伸长率大于50%，拉伸强度增大。同时，聚脲为环保型材料（无毒性），不含有机挥发物，保障施工安全。

2.3 界面剂

为确保潮湿混凝土面涂刷聚脲材料有机结合，手工涂刷聚脲采用与聚脲相配套的BE型潮湿混凝土界面剂，可以充分发挥界面剂可渗入混凝土表面、与混凝土之间粘接强度高的特性和作用。界面剂含有特种排湿基团，100%固化量的高性能环氧树脂底漆，可以在饱和水或干燥的工程表面施工，具有良好的粘接力。界面剂涂刷后的固化时间一般在5 h以上，干燥面粘接强度要比潮湿界面略高一些，粘接强度大于2.5 MPa。

3 结果与分析

3.1 放水涵洞漏水缝处理

对大坝放水涵洞原闸门与新设检修闸门之间的3道伸缩缝漏水进行技术处理，具体方案如下。

1） 清理槽缝。用金刚石片和钢丝球打磨槽壁，在清理好的基础表面上涂刷界面剂，用聚合物砂浆填平槽缝，聚合物砂浆达到设计龄期、凝固到设计强度后，在闸槽缝隙两侧约10 cm处，沿缝周边钻φ20斜孔（50～100 cm间距），穿透伸缩缝在钻孔中安装灌浆嘴（见图1）。

2） 用灌注泵通过灌浆嘴向缝隙内注水充满，再向缝内灌注水溶性聚氨酯堵漏，灌注压力开始时不大于1 MPa，再逐步提高灌注压力，最大压力不大于2 MPa。灌注至缝隙表面出浆或相邻灌浆孔外溢浆时，结束灌注。聚氨酯浆液固化后卸除灌浆嘴，用聚合物砂浆封闭灌浆孔。清理缝、孔溢出的聚氨酯漿液，并打磨平整聚合物砂浆缝面。

3） 在封缝隙聚合物砂浆达到20 d龄期后，再次对伸缩缝两侧50 cm范围进行打磨清理。在清理好的混凝土面涂刷聚脲界面剂，并刮第一遍（层）聚脲、贴胎基布，固化后在胎基布上刮第二遍、三遍（层）聚脲，形成厚度大于2 mm的聚脲涂层。

3.2 涵洞漏水缝处理效果

涵洞伸缩缝漏水工程处理前后，聚脲处理获得理想的堵漏效果，实际供水运行后保持较好的工程状况，达到聚脲堵漏防渗处理成效。

4 结论

手工涂刷聚脲材料强度高、柔性较好，具有较好的抗冲磨和耐老化防渗性能。新疆呼图壁河大海子水库用该技术对放水涵洞漏水缝进行防渗处理，与传统的开挖涵洞两侧土方重新安装或更换止水相比，具有施工简单方便、工程防渗彻底、投资少工效快等优势。

参考文献

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Application of Polyurea Anti-Seepage Material in Drainage

Culvert Project of Dahaizi Reservoir

L? Changzheng

（Xinjiang Changji Prefecture Hutubi River Basin Management Office， Changji Xinjiang 831200， China）

Abstract： In view of the problems of partial failure of water stop function and leakage prevention treatment of three expansion joints in the front pressure section of the drainage culvert gate of Dahaizi Reservoir， polymer mortar sealing， water-soluble polyurethane plugging and hand-made polyurea material surface anti-seepage treatment were used to provide reference and experience for the application of polyurea anti-seepage material in reservoir drainage culvert project.

Key words： polyurea material; seepage prevention; reservoir drainage culvert; application