蘭州水源地工程中的中貼式止水帶技術(shù)分析,水工材料論文

蘭州水源地工程中的中貼式止水帶技術(shù)分析,水工材料論文摘要：中埋式止水帶在工程中應(yīng)用時(shí)普遍存在為避讓止水帶需要對(duì)鋼筋進(jìn)行內(nèi)折的問(wèn)題,背貼式止水帶因其位于構(gòu)造外外表而耐久性得不到充分保證。為解決中埋式和背貼式止水帶用于水利水電工程中存在的不適應(yīng)性問(wèn)題,根據(jù)這兩種止水帶構(gòu)造特點(diǎn)和原理,提出了新型中貼式止水帶,并在蘭州市水源地工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。實(shí)踐表示清楚,中貼式止水帶很好地解決了中埋式和背貼式止水帶在水利水電工程應(yīng)用中存在的不適應(yīng)問(wèn)題,止水效果可靠,且為設(shè)計(jì)和施工提供了便利。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：中貼式止水帶;中埋式止水帶;背貼式止水帶;適應(yīng)性;水利水電工程;工程應(yīng)用;Abstract：Fortheembeddedwaterstop,thepositionconflictsbetweenthewaterstopandtherebarappearfrequentlyindesignandconstruction.Forthebackattachedwaterstop,theexposureoutsidecancauseharmforthedurability.Inordertosolvetheinadaptability,accordingtothestructuralcharacteristicsandtheworkingprinciplesofthosetwokindsofwaterstops,thesideattachedwaterstopwasinitiallyproposedandfirstlyusedinLanzhouWaterSourceProjectwithgoodadaptability.Thesideattachedwaterstophasprovidedconvenientbothforthedesignandconstruction.Keyword：sideattachedwaterstop;embeddedwaterstop;backattachedwaterstop;adaptability;hydraulicproject;engineeringapplication;止水帶是用于建筑物接縫止水的定型材料,其材質(zhì)有天然橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯(PVC)、銅和不銹鋼等,構(gòu)造型式可分為平板型和變形型兩種[1]。止水帶在澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋在變形縫內(nèi)與混凝土連成一體,可有效防止構(gòu)筑物變形縫處的滲水、漏水,并起到減震緩沖等作用,廣泛應(yīng)用于水利水電、堤壩、涵閘、隧道、人防、高層建筑的地下室等工程中。在水利水電工程中,當(dāng)前多采用平板型止水帶,根據(jù)埋入位置及止水帶構(gòu)造型式的不同,主要分為中埋式和背貼式兩種。黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司根據(jù)中埋式和背貼式止水帶在工程實(shí)踐中存在的問(wèn)題,提出了中貼式止水帶技術(shù),并在蘭州市水源地工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,獲得了較好的效果。1、中埋式與背貼式止水帶在水利水電工程中的適應(yīng)性分析中埋式止水帶嵌入混凝土中的單邊寬度一般為120～260mm,水利水電工程鋼筋混凝土保衛(wèi)層的厚度通常為50～80mm,止水帶嵌入混凝土的寬度大于混凝土保衛(wèi)層的厚度,導(dǎo)致止水帶與鋼筋在空間位置上存在矛盾,即通常所講的鋼筋與止水打架。為了保證止水效果,通常對(duì)鋼筋進(jìn)行內(nèi)折以避讓止水(如此圖1所示),這種為了避讓止水而對(duì)鋼筋進(jìn)行內(nèi)折的做法,將削弱閘墩構(gòu)造強(qiáng)度,即便對(duì)大體積混凝土來(lái)講,因鋼筋內(nèi)折而導(dǎo)致構(gòu)造強(qiáng)度的削弱也是不可忽視的。圖1中埋式止水帶示意背貼式止水帶布置于混凝土構(gòu)造的外表,通過(guò)位于止水帶側(cè)面的多條嵌入混凝土的止水線來(lái)到達(dá)止水的目的。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),能夠選擇適宜的止水線高度,使其小于混凝土保衛(wèi)層的厚度,進(jìn)而保證鋼筋的設(shè)計(jì)與布置不受止水帶的影響,如此圖2所示。背貼式止水帶構(gòu)造簡(jiǎn)單,止水效果可靠,一般不存在鋼筋與止水打架的問(wèn)題,當(dāng)前廣泛應(yīng)用于隧道地鐵、人防工程等。但背貼式止水帶對(duì)于水利水電工程存在一定的不適應(yīng)性,如水閘閘墩之間分縫處若采用背貼式止水帶,則其存在于外露面上(如此圖2所示),在工程運(yùn)行經(jīng)過(guò)中,外露的止水帶容易遭受物體撞擊、陽(yáng)光照射等而影響耐久性,因而背貼式止水帶在水利水電工程中較少采用,大部分工程采用的是中埋式止水帶。圖2背貼式止水帶示意綜上所述,中埋式止水帶和背貼式止水帶在水利水電工程中均存在一定的不適應(yīng)性。2、中貼式止水帶構(gòu)造及工作原理2.1、中貼式止水帶的構(gòu)造中貼式止水帶由黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司研制[2],構(gòu)造如此圖3所示,中部為U形構(gòu)造,屬于變形型止水帶的一種,在止水帶側(cè)面設(shè)有多條止水線,通過(guò)嵌入混凝土的多條止水線來(lái)到達(dá)止水的目的。通過(guò)選擇適宜的面板厚度與止水線高度,使止水線高度與面板的厚度之和小于混凝土保衛(wèi)層厚度,進(jìn)而避免止水與鋼筋打架的問(wèn)題,以保證鋼筋混凝土構(gòu)造的強(qiáng)度。中貼式止水帶完全嵌入混凝土分縫內(nèi)部,在運(yùn)行經(jīng)過(guò)中不會(huì)遭受物體撞擊、陽(yáng)光照射等,充分保證了止水帶的耐久性。圖3中貼式止水帶示意2.2、中貼式止水帶的優(yōu)點(diǎn)中貼式止水帶在材料上可選用天然橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯(PVC)、銅和不銹鋼等,在設(shè)計(jì)時(shí)能夠通過(guò)調(diào)整止水線的高度、條數(shù)及間距等來(lái)到達(dá)所需的止水性能,靈敏度高、適應(yīng)性好,其吸收了中埋式止水帶和背貼式止水帶的優(yōu)點(diǎn),與中埋式止水帶及背貼式止水帶相比有下面三方面的優(yōu)點(diǎn):①在保證止水效果及止水帶耐久性的基礎(chǔ)上,不影響鋼筋布置,不對(duì)鋼筋混凝土的構(gòu)造強(qiáng)度造成不利影響;②在構(gòu)造設(shè)計(jì)和分析時(shí),不需要對(duì)止水處的構(gòu)造強(qiáng)度進(jìn)行額外的分析和驗(yàn)算,提高構(gòu)造分析的效率;③由于不需要對(duì)鋼筋進(jìn)行特殊的內(nèi)折處理,因而可簡(jiǎn)化鋼筋圖設(shè)計(jì),便于鋼筋的制作與安裝施工。2.3、中貼式橡膠止水帶繞滲分析中埋式橡膠止水帶嵌入混凝土中的翼板寬度一般為120～260mm,應(yīng)根據(jù)抗繞滲要求來(lái)確定[1]。止水帶翼板的型式和寬度,應(yīng)確保不發(fā)生繞滲。止水帶肋是指為延長(zhǎng)滲徑、加強(qiáng)錨固,在橡膠止水帶翼板上設(shè)置的凸起部分。從抗繞滲效果看,在知足翼板基本寬度120mm前提下,增加止水帶肋數(shù)目比增加止水帶寬度效果更顯著。試驗(yàn)研究表示清楚,設(shè)計(jì)水壓力不大于1MPa時(shí),為阻止沿止水帶的繞滲,止水帶一側(cè)翼板上的止水帶肋數(shù)目不應(yīng)少于2個(gè),肋高和肋寬不宜小于止水帶翼板厚度[3]。在假定翼板上的肋高、肋寬及肋數(shù)目合適的情況下,設(shè)中埋式止水帶翼板寬度為B、構(gòu)造縫寬為0,則嵌入混凝土中的半邊翼板寬度為B/2,對(duì)應(yīng)的繞滲長(zhǎng)度為B;而對(duì)于中貼式止水帶,設(shè)止水線高度為h,止水條數(shù)為n,則繞滲長(zhǎng)度為2nh,即可以為中貼式止水帶的止水效果與翼板總寬度為2nh的中埋式止水帶止水效果相當(dāng)。止水帶寬度范圍為280～560mm,能知足70～100m的水頭環(huán)境[3]。以蘭州市水源地工程中的調(diào)流調(diào)壓站(水電站)為例,中貼式橡膠止水帶止水線高度h為32mm,止水線條數(shù)n為3,繞滲長(zhǎng)度為192mm,相當(dāng)于翼板寬度為192mm的中埋式橡膠止水帶。3、中貼式止水帶在蘭州市水源地工程中的應(yīng)用蘭州市水源地工程位于蘭州市和臨夏州之間,以劉家峽水庫(kù)為水源,通過(guò)有壓隧洞向蘭州市主城區(qū)、新區(qū)及東城區(qū)和平、定遠(yuǎn)、夏官營(yíng)三鎮(zhèn)供水,設(shè)計(jì)引水流量26.3m3/s,主要工程包括取水口、輸水隧洞、分水井(調(diào)壓井)、蘆家坪輸水支線、彭家坪輸水支線及其調(diào)流調(diào)壓站(水電站)、蘆家坪水廠和彭家坪水廠等。調(diào)流調(diào)壓站裝有3臺(tái)單機(jī)容量3.50MW的臥軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組,并布置2臺(tái)DN1600消能閥,整個(gè)廠房共設(shè)有3道橫向伸縮縫,止水帶最大擋水水頭9.8m,在設(shè)計(jì)和施工中采用從廠家定制的中貼式橡膠止水帶。調(diào)流調(diào)壓站止水系統(tǒng)如此圖4所示。調(diào)流調(diào)壓站(水電站)構(gòu)造橫向伸縮縫寬度為20mm,混凝土保衛(wèi)層厚度為50mm,中貼式橡膠止水帶總寬度370mm,面板厚8mm,止水帶側(cè)面設(shè)有3條止水線,止水線高度為32mm,面板與止水線總高度40mm。在止水帶迎水方向設(shè)置了遇水膨脹橡膠止水條,混凝土構(gòu)造面之間以及止水面板之間采用BW泡沫閉孔板填縫。止水帶橡膠材料、止水條材料知足有關(guān)國(guó)標(biāo)的要求[4,5]。圖4調(diào)流調(diào)壓站止水系統(tǒng)示意在中貼式橡膠止水帶運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)中,應(yīng)注意對(duì)止水帶進(jìn)行保衛(wèi),避免長(zhǎng)時(shí)間露天曝曬、雨淋,避免與污染性強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)接觸,防止機(jī)械損傷止水帶;安裝時(shí)必須對(duì)止水帶進(jìn)行可靠固定,避免在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生位移,保證止水帶在混凝土中的正確位置,止水帶及鄰近模板間應(yīng)結(jié)合嚴(yán)密、不漏漿,澆筑混凝土經(jīng)過(guò)中要注意充分振搗,以確保止水帶和混凝土充分結(jié)合。為方便現(xiàn)場(chǎng)施工,應(yīng)結(jié)合工程構(gòu)造尺寸與施工需要,盡可能在工廠將止水帶連接成整體,減少或避免現(xiàn)場(chǎng)接頭。4、結(jié)語(yǔ)中貼式橡膠止水帶用于蘭州市水源地工程建設(shè),是其初次在工程中應(yīng)用,在避免止水與鋼筋打架、保證構(gòu)造混凝土強(qiáng)度、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、便于施工等方面獲得了良好效果。蘭州市水源地工程調(diào)流調(diào)壓站中貼式橡膠止水帶最大擋水水頭為9.8m,水頭相對(duì)較低,對(duì)于水頭較高的中貼式止水帶,在工程設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)理論分析,初步選擇面板厚度、止水線的高度與數(shù)目后,通過(guò)數(shù)值模擬方式方法進(jìn)行具體計(jì)算與分析,必要時(shí)可通過(guò)模型試驗(yàn)驗(yàn)證其止水性能與可靠性。為適應(yīng)不同的工作水頭、構(gòu)造變形并大范圍推廣應(yīng)用,尚需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行系列化及標(biāo)準(zhǔn)化處理,并對(duì)止水帶彎頭、直接頭、三通或者四通接頭進(jìn)行定型化,以知足各種工況的設(shè)計(jì)與施工要求。以下為參考文獻(xiàn)[1]中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范:DL/T52152005[S].北京:中國(guó)電力出版社,2005:6-14.[2]黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司.貼面式多翼緣止水帶:ZL202120402670.6[P].2021-11-11.[3]吳留恩,胡立平,錢永豐.核電工程橡膠止水帶的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)討論[J].武