巴贡水电站混凝土面板表面止水设计与施工.doc

巴贡水电站混凝土面板表面止水设计与施工刘海友 王海全（中国水电七局一分局，四川 彭山 620860）摘 要混凝土面板堆石坝是以堆石为主体材料，以混凝土面板为防渗体的一种土石坝型，高面板坝在水压力和自重的作用下，坝体的变形较大，面板的接缝有较大的张开、剪切、沉降三向变形，对于200m级高面板堆石坝而言，因其变形量较大，很难保证接缝止水片的完好，因此分缝止水是面板堆石坝防渗体系中的关键环节，表面止水是近年来研究开发的重点，在接缝张开后，接缝表面的封缝填充材料能在水压作用下自行挤入缝内，起到封缝、止水作用。本文介绍了巴贡水电站大坝表面止水的设计形式及其施工方法。关键词巴贡水电站 混凝土面板堆石坝 接缝止水 周边缝 垂直缝 1、概述马来西亚巴贡水电站位于马来西亚东部加里曼丹岛砂捞越洲境内，坐落在Baliu河上，位于 Belaga 镇上游37公里处。枢纽装机240万MW，由混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水发电系统构成。巴贡水电站坝顶高程236.00m，坝轴线长740m，最大坝高203m，为目前世界第二高混凝土面板堆石坝，混凝土面板面板底部坡比为1:1.4（EL210.8m以上为变坡，在1.31.4之间），最大斜长为353.57m。巴贡电站面板共分两期施工，一期施工范围由高程EL34.40m至高程EL121.00m，二期施工范围由高程EL121.0m至高程EL230.40m，共计196m高，大坝填筑至EL126.00高程后进行一期面板施工。一期要进行18块面板施工。2、 表面止水结构设计对于高面板堆石坝，接缝止水在国内外都是一个难题。目前设计和运行的面板坝中，大多数坝的周边缝采用的是由巴西阿利亚面板坝提出的三道止水结构形式，除了底部铜止水和中部止水带以外，在接缝的缝口还设置了IGAS塑性填料表层止水。在止水机理方面，这种表层止水形式属于淤填型，使止水材料在水压力的作用下，对张开的接缝进行淤填，以达到止水的目的。当坝高超过100m时，止水带抗绕渗模型试验结果表明，对于H2861型橡塑止水带，当无接缝位移时，止水带的抗绕渗水压力在1.01.2MPa之间。铜片止水抗绕渗模型试验表明，当无接缝位移时，铜片的抗绕渗水压力在1.5MPa。抗绕渗水压力的高低，反映了止水带与混凝土之间胶合的强弱。考虑到实验室的理想试验条件，以及实际工程中总会发生一定的接缝位移，上述抗绕渗水压力在实际工程中只能会更低。因此上述常规止水结构形式中的中部止水带、以及按照常规类比方法设计的底部铜止水的止水效果在100m以上级高坝中，经试验表明是值得怀疑的。因此，对于100m以上的高面板坝，除了对现有的中部和底部的止水板进行材料改进和设计方法的调整以外，整体止水的重点是表面止水。巴贡水电站面板坝最大坝高203m，采用了新型表面止水结构形式，表面止水根据所处位置不同，设计了周边缝表面止水和垂直缝表面止水两种。其中，垂直缝又分为张性垂直缝和压性垂直缝。周边缝表面止水设于大坝趾板与面板之间预留的“V”型槽上，在“V”型接缝的缝口设置100mm橡胶棒，一方面对整个表层止水提供支撑，另一方面将由接缝张开产生的缝隙减小到最低程度，然后在橡胶棒上部设波纹型橡胶止水带，以进一步保证接缝的封闭，最后在表层止水带上部设置GB柔性填料用于淤填接缝，GB柔性填料用GB复合型三元乙丙橡胶盖板保护。周边缝表面止水结构形式详见图1。图1 周边缝表面止水结构形似（单位：mm）垂直缝表面止水设于相邻两块面板间预留的“V”型槽上，其结构设计形式同周边缝相似，但垂直缝没有同周边缝一样设置波纹型橡胶止水带，仅在“V”型接缝的缝口设置30mm橡胶棒，上部同周边缝为GB柔性填料，用GB复合型三元乙丙橡胶盖板保护。垂直缝分张性垂直缝和压性垂直缝，两者表面止水结构形式相同，仅嵌缝材料不同，张力缝为3mm厚沥青乳胶，压力缝为12mm厚沥青板。垂直缝表面止水结构形式详见图2。 张性垂直缝表面止水 压性垂直缝表面止水图2 垂直缝表面止水结构形似（单位：mm）3. 工艺流程表面止水施工宜在混凝土浇筑28d后从下而上分段进行，柔性填料填塞施工应在日平均气温高于5且无雨时进行，施工中要保持粘贴面干燥，雨天需采取遮蔽保护措施，否则不宜施工。表面止水施工主要包括基面处理、涂刷SK底胶并铺设橡胶棒、手工或机械嵌填GB柔性填料、安装GB复合盖板、用SK封边剂封边。3.1施工程序单条周边缝表面止水和垂直缝表面止水的施工程序如下：周边缝表面止水施工的程序为：垂直缝表面止水施工的程序为：3.2 施工方法3.2.1 “V”型槽及接缝砼表面处理 安置表面止水前，先除去“V”型槽及接缝处松动的混凝土表层及污渍，然后用湿棉纱把清理过的混凝土表面擦拭干净。对于局部不平整的混凝土表面用环氧砂浆找平或砂磨机打平。3.2.2 安装底部30mm、100mm橡胶棒“V”型槽及接缝砼表面处理完成后，应在柔性填料填塞前，进行槽内橡胶棒的安设。首先在“V”槽底部及需粘贴部位的混凝土表面均匀涂刷一层SK底胶，涂刷的范围应略大于填料填塞需要的范围，且不易过厚。涂刷完毕后，静停30min左右，具体可视现场温度而定，以连续三次用手触拉涂刷后的SK底胶，以能拉出细丝，并且细丝长度为1cm左右断时的时间为最佳粘贴时间，待可以进行粘贴时，将橡胶棒(周边缝为100mm橡胶棒，垂直缝为30mm橡胶棒)嵌入接缝“V”型槽下口，棒壁与接缝壁应嵌紧，使橡胶棒与缝壁紧密接触。为避免橡胶棒在斜坡上彼此分离，导致其上部的波形止水带失去依托，施工中两段橡胶棒接头之间采用对接，接头用胶带粘结补强，首先将接头部位的橡胶棒清理干净，然后用5cm宽的电工胶布从一端向另一端缠绕，胶布一圈压一圈，每圈前进约1cm，为防止滑落移位，用细铅丝固定在缝槽内的沥青杉板上。3.2.3 GB柔性填料嵌填周边缝与垂直缝GB柔性填料嵌填方法相同，仅周边缝多设一道波纹橡胶止水，需分两次嵌填。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。(1) 厂家提供的GB填料规格为302.2100cm，在开始嵌填之前，根据GB填料的设计断面确定嵌填形状，把GB填料切割成相应形状再进行嵌填，所切割形状应略大于设计边线，以保证填料密实（如图3）。图3 GB柔性填料切割示意图 (2) 需粘贴部位的混凝土表面经过处理后并涂刷SK底胶后，将预先准备好的GB填料块嵌填入缝内，用专用橡胶锤将GB板锤压密实，并从中部向两边粘贴，边粘贴边排气，填料接头间应均匀错开（见图3），使填料与界面之间连接为密实的整体。一层锤压密实后才能进行第二层的嵌填施工。GB板接头部分应做成坡形过渡，以利第二层的粘贴，每层接头部分的位置应均匀错开并互相搭接（见图4）。图4 GB柔性填料嵌填示意图GB填料粘贴过程中注意排出GB填料与混凝土粘接面之间的空气。如果现场温度较低，可用喷灯或塑料焊枪烘热GB填料，使GB填料表面粘度提高，再进行嵌填。柔性填料填塞后的外形应符合设计要求，外表面没有裂缝和高低起伏，对于局部超出设计结构线部位，用铁抹子将超出部分削掉，嵌填完成后，用模具检查，经检查合格后，再分段安装面膜。3.2.4 周边缝波纹橡胶止水安装周边缝“V”型槽内100橡胶棒及波纹橡胶止水下部GB填料嵌填完成后即可进行波纹橡胶止水的安装施工。波纹橡胶止水带断面形式见图5。图5 巴贡波纹橡胶止水带断面形式图（单位：mm）进行波纹橡胶止水安装前，首先要完成以下几方面的工作(1) 将40mm6mm镀锌扁钢按设计间距要求打孔。(2) 用打孔器在波形止水带上钻孔，打孔位置及间距、大小按设计要求进行。(3) 用冲击钻在混凝土表面上打孔，打孔间距及位置按设计要求进行 ，打孔深度不小于75mm ,孔的大小同膨胀螺栓尺寸，成孔后将混凝土上的粉尘清除干净。以上工作完成后即可进行波纹橡胶止水的粘贴施工。首先，在擦拭干净后的混凝土表面涂刷SK底胶， SK底胶的具体使用方法同上。待可以进行粘贴时，用棉纱将待粘贴波形止水带的表面擦拭一遍，除去表面的灰尘污渍，若表面有油渍，可用汽油擦拭干净。将已预先打好孔的扁钢安装在波形止水带上，装入膨胀螺栓，并紧固，使波形止水带与混凝土表面之间紧密结合。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，对于转折位置，直接施工将造成止水带扭曲，对后期填料施工有影响，且固定扁钢与砼面压不紧，止水带边缘有空隙。为此施工时在周边缝的转角部位，根据该部位的角度尺寸，使用预先定制的弯角接头，以保证止水达到设计要求。波纹橡胶止水的连接采用现场硫化连接的方法。止水带接头处清洗干净，两边切割成45角，露出新断面，中间填塞薄的生胶带后对接，切割面要保证平顺整齐。用喷灯对模具上、下表面进行加热，加热至135时开始计时，使模具温度达到135160之间，维持20分钟。波纹橡胶止水施工完成后可以继续进行上部的GB填料嵌填施工。3.2.5 表面GB盖板安装GB填料嵌填完成经检查合格后立即进行GB盖板的安装。安装前预先将50mm50mm6mm镀锌角钢按设计要求打孔，打孔间距按设计要求进行施工。GB盖板安装分以下几步进行：(1) 在已处理并用钢刷刷毛的混凝土表面均匀涂刷SK底胶，将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。粘贴过程中注意排出空气，复合盖板一定要铺展平整，与混凝土面粘贴处要锤压密实。(2) 直接在复合盖板上用冲击钻打膨胀螺栓孔。打孔位置及间距应与角钢上的预留孔一致，打孔深度不小于75mm，孔的大小同膨胀螺栓尺寸为12mm ，成孔后将混凝土粉尘清除干净。(3) 将准备好的角钢安装在复合盖板上，角钢应紧贴复合盖板下部的填料包边缘安装，保证复合盖板与混凝土间的柔性填料结合紧密，不得有空腔。将膨胀螺栓安装在角钢预留孔中并紧固，使角钢、复合盖板与混凝土紧密结合，不得有脱空现象。(4) 膨胀螺栓的拧紧应分三次进行。第二次与第一次紧固时间间隔为2天，最后一次紧固应在加铺黏土或粉细砂铺盖以及下闸蓄水前进行。GB盖板在弯角处采用预先定制好的定型弯角GB盖板接头连接，在周边缝与面板垂直缝连接部位采用预先定制好的“T”型GB盖板接头。复合盖板之间的接头连接采用现场硫化方法，其施工方法同橡胶止水硫化接头施工方法。3.2.6 SK封边剂封边为防止压力水通过盖板与砼接触面渗入坝体，需在复合盖板边缘采用配套的SK封边剂进行封闭。将拌合好的SK封边剂涂刷在复合盖板边缝处，封边宽度为3cm4cm。涂刷时应倒角平滑、无棱角、无漏涂，封边密实均匀。常温25时，SK封边剂的适用期为1h1.5h，固化时间为3小时左右。材料拌匀后应在适用期内涂刷完毕。SK封边剂为有机化学品，在施工现场要注意防火，禁止使用明火。涂刷完成后，不要踩踏、触碰，让封边剂自然表干，粘贴好复合盖板的混凝土表面12h内禁止过水（如：避免养护水浸泡），也不要任意撕扯，造成人为破坏。2.2.7 表面止水分期端头封堵分期施工柔性填料时，为避免水进入缝内，在柔性填料端头及面板分缝处粘贴一道GB板，使表面止水与底部铜止水之间呈封闭状态，防止水进入缝内。3.3 防雨水措施为防止面板养护用水及雨水流经“V”型槽及橡胶盖板施工面，表面止水施工前，在EL121.00m分缝处设一高10cm，长100cm的砂浆挡水坎。因马来西亚为热带雨林气候，雨水较多，表面止水施工时，需采取遮蔽保护措施，止水做好一段即用防雨布将做好的表面止水覆盖上。下雨时，将表面止水及施工面用防雨布覆盖严实，防止雨水渗入。4. 质量控制(1)接缝混凝土表面必须平整、密实，不得有露筋、蜂窝、麻面、起皮、起砂和松动等缺陷；(2)柔性填料填塞前，接触面须进行干燥处理后涂刷黏结剂，否则应采用潮湿面黏结剂，黏结剂涂刷均匀、平整、不得漏除，涂料必须与混凝土面黏结紧密；(3)柔性填料填塞选在无雨时进行，填料应锤压密实且充满预留槽，填塞后的外形符合设计要求，外表面没有裂缝和高低起伏，为到达此目的，须做一标准模具，在填料填塞时控制填料外形；(4)柔性填料填塞完成后，应以50m100m为一段，用模具检查其几何尺寸是否符合设计要求，并抽样切开检查柔性填料与V型槽表面是否黏结牢固，填料是否有气孔、杂物存在，粘结是否紧密，对填料的密封面膜及膨胀螺栓的紧固性抽样检查，并检查与混凝土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，保证表面止水质量到达设计要求。(5)周边缝转角及周边缝与垂直缝的连接部位，采用定型接头，GB复合盖板与混凝土面应黏结紧密，锚压牢固，形成密封腔，不得漏水。(6)橡胶止水带接头采用硫化连接，接头内不得有气泡、夹渣或渗水，中心部分应黏结紧密、连续，拼接处的抗拉强度应不小于母材抗拉强度的60%。(7)密封分期填料端头，防止水进入缝内影响表面止水的施工质量，保证表面止水呈封闭状态。5. 结语面板堆石坝因其施工简单，坝型稳定且经济安全，在坝型选择方面具有竞争优势，很多情况下，它不仅是低坝建设的选择，同时也是一些高坝的选择方案。止水是面板堆石坝施工中的关键问题之一，随着水布垭、巴贡国内外高面板堆石坝等工程的运行和新工程的不断建设，新型表层止水技术在更广泛采用的同时,新的止水结构和止水材料也将进一步发展，混凝土面板坝的渗漏量将与沥青混凝土面板坝接近，并具有与碾压混凝土坝的可比性，这必将推动今后的发展通过对巴贡水电站大坝表面止水施工，可为今后面板堆石坝表面止水施工提供一定的借鉴和经