淺析巨型面板堆石壩接縫止水改進(jìn)及質(zhì)量控制

(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，成都，611130)

1 接縫止水在堆石壩防滲體系中的重要性

混凝土面板堆石壩是一種以堆石體為支承的結(jié)構(gòu)，并在其上游表面設(shè)置混凝土面板為防滲結(jié)構(gòu)的堆石壩，主要采用當(dāng)?shù)亻_采的砂卵石天然料和爆破開采材料。面板堆石壩堆石起支撐作用，面板起防滲作用，共同擔(dān)負(fù)起庫(kù)區(qū)擋水任務(wù)，而整個(gè)壩體的防滲體系除面板、趾板和帷幕灌漿之外，趾板與趾板塊之間、面板與面板塊之間、趾板與面板之間，以及面板與防浪墻之間接縫止水也是重中之重，其施工質(zhì)量一旦出現(xiàn)問(wèn)題或留下隱患而導(dǎo)致出現(xiàn)超量滲流，勢(shì)必對(duì)堆石壩的整體穩(wěn)定產(chǎn)生影響，對(duì)堆石壩和下游的安全造成巨大威脅，因此堆石壩特別是壩高超過(guò)200m的巨型面板堆石壩的接縫止水系統(tǒng)的施工質(zhì)量尤為重要，施工過(guò)程必須嚴(yán)格控制。

2 堆石壩面板接縫止水的改進(jìn)方式

面板壩接縫主要分為趾板與面板相接的周邊縫、面板塊之間的垂直縫、混凝土澆筑塊之間的施工縫、防浪墻結(jié)構(gòu)縫、防浪墻水平縫、趾板伸縮縫等，接縫止水的傳統(tǒng)做法是銅止水或橡膠止水帶設(shè)置在混凝土中部位置，現(xiàn)在壩高100m以上乃至200m以上的巨型面板壩改進(jìn)了止水布置方式，將止水材料設(shè)置于面板混凝土底部(簡(jiǎn)稱底部止水)和面板混凝土頂部表面(簡(jiǎn)稱表面止水)兩處，以適應(yīng)堆石體的沉降變形。本文著重介紹某壩高超過(guò)200m的面板堆石壩的表面和底部止水的設(shè)置和質(zhì)量控制。

3 面板底部止水和趾板周邊縫止水

3.1 止水材料物理力學(xué)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)型式

混凝土接縫采用的止水材料主要是銅止水、橡膠止水、以及GB復(fù)合止水條、銅鼻子內(nèi)安裝的橡膠棒、鼻腔內(nèi)填塞的聚乙烯閉孔泡沫塑料板、橡膠墊片等附屬材料，其物理性能指標(biāo)應(yīng)滿足《混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)規(guī)范》(DL/T5115-2016)和設(shè)計(jì)要求。面板底部和趾板周邊縫銅止水，主要分為F型、W型、E型、D型等，銅止水厚度一般為0.8mm～1.2mm，為適應(yīng)更大變形能力，將200m以上的趾板周邊縫以及面板底部銅止水厚度相應(yīng)增厚，分別為1.2mm、1.5mm，周邊縫止水厚度為1.8mm。分軟態(tài)和硬態(tài)兩種，軟態(tài)銅具有較大的延伸率，適應(yīng)接縫變形能力強(qiáng)，因此作為接縫止水首選材料；常見的銅止水結(jié)構(gòu)型式見圖1～圖4。

圖1 “F”型銅止水大樣

圖2 “W”型銅止水大樣

圖3 “E”型銅止水大樣

圖4 “D”型銅止水大樣

止水附屬材料在使用前均要求檢驗(yàn)合格，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)不得隨意堆放和日曬雨淋，以避免材料被污染和老化。

3.2 面板底部和趾板周邊縫止水焊接質(zhì)量控制

質(zhì)量控制要點(diǎn)包括檢測(cè)銅止水母材質(zhì)量、確定焊接工藝、檢查焊縫質(zhì)量和異型接頭質(zhì)量等。

3.2.1 銅止水母材質(zhì)量控制

運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的軟態(tài)銅止水材料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且有廠家產(chǎn)品質(zhì)量合格證和通過(guò)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)，銅止水宜選用軟態(tài)的純銅帶加工銅止水帶，母材抗拉強(qiáng)度大于205MPa，延伸率大于30%，要求銅止水接頭部位抗拉強(qiáng)度大于225MPa，延伸率大于40%，其它部位抗拉強(qiáng)度大于205MPa，延伸率大于30%。銅止水帶的化學(xué)成分和其他指標(biāo)應(yīng)滿足GB/T-2059的規(guī)定。

橡膠止水帶為帶兩道遇水膨脹線的中心變形型止水帶，膨脹線具有保護(hù)和緩漲性作用，止水帶一側(cè)的止水帶肋不少于兩個(gè)。橡膠止水帶要求強(qiáng)力區(qū)厚度不小于10mm、寬350mm、拉伸強(qiáng)度大于18MPa，遇水膨脹線要求拉伸強(qiáng)度大于3MPa、體積膨脹率不小于400%。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)焊工資格確認(rèn)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)各種材料的止水帶做焊接試驗(yàn)或連接試驗(yàn)，確定連接(焊)接工藝及連(焊)接材料，并經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)合格。要求從事焊接施工的人員必須具備焊工上崗證書。

3.2.3 銅止水異型接頭控制

銅止水的異型接頭一般宜在止水生產(chǎn)廠家整體沖壓成型，一般有“L”、“T”和“十”字型，“L”型接頭可現(xiàn)場(chǎng)加工。機(jī)制成型后的接頭不應(yīng)有機(jī)械加工引起的裂紋或孔洞等缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)制作的趾板周邊縫F型止水與廠家定制的T型接頭焊接施工前，應(yīng)將銅止水鼻梁軸線調(diào)整到規(guī)范允許誤差5mm范圍內(nèi)，方可焊接施工。

3.2.4 銅止水焊接工藝要求

搭接焊采用2cm搭接寬度雙面焊接，對(duì)縫焊采用單面雙層焊道焊縫。一般多采用搭接焊，但銅止水鼻梁高度一般為80mm～135mm，鼻梁內(nèi)側(cè)凹槽焊嘴無(wú)法施焊，鼻梁部位實(shí)際上是搭接單面焊，因此在單面焊的基礎(chǔ)上在鼻梁外側(cè)進(jìn)行貼片焊接，貼片寬度不小于60mm，以確保鼻梁處的焊接質(zhì)量。焊接時(shí)根據(jù)銅止水厚度采用合適的黃銅焊條，焊接火焰采用中性焰，焊接溫度以不超過(guò)1000℃為宜，焊縫不得夾渣、無(wú)氣孔或夾焊，焊接表面光滑、無(wú)孔洞、無(wú)裂縫；焊接熔化次序應(yīng)先吹熔接頭連接處，再邊吹熔焊條邊對(duì)接頭已熔母材

加溫,使其保持液態(tài),焊嘴走法為“”,既要

連續(xù)又要循序漸進(jìn)，最后“收口”要慢。止水安裝前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)焊接的焊縫質(zhì)量采用煤油滴漏法對(duì)每條焊縫逐條進(jìn)行檢查，檢查有無(wú)砂眼、釘孔、缺口等缺陷，如發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)補(bǔ)焊。

3.2.5 橡膠止水焊接工藝

橡膠止水帶采用硫化熱連接方式進(jìn)行，先將接頭切成直邊，露出新斷面，止水帶接口斷面和待填入的生膠片正反面均需要用清潔劑擦洗，然后對(duì)正，放入硫化機(jī)內(nèi)，接頭間夾嵌生膠片，再將硫化儀蓋好、壓緊，模具溫度宜設(shè)置在135℃，通電22min后斷電、冷卻，接頭連接即可完成，要求硫化連接牢固，接頭內(nèi)不得有夾渣或溢水，中心部位應(yīng)黏結(jié)緊密連續(xù)，拼接處的抗拉強(qiáng)度不小于材料抗拉強(qiáng)度的60%。

3.3 面板底部及趾板周邊縫止水安裝質(zhì)量控制

3.3.1 周邊縫F型銅止水

經(jīng)檢查合格后，應(yīng)將先行埋入混凝土內(nèi)的止水平段銅止水表面的浮皮、銹污、油漆、油漬、污物灰塵等清潔干凈，并在鼻梁外側(cè)涂刷一薄層瀝青漆，以防止鼻梁處止水與混凝土之間的粘結(jié)，止水平段按照要求鋪設(shè)GB復(fù)合止水條，止水條從一端開始邊安裝邊壓緊，應(yīng)排除止水條與銅止水片之間的空氣，止水條上黃色防粘保護(hù)紙?jiān)跐仓安拍芩撼?，避免止水條表面污染，影響復(fù)合質(zhì)量，粘結(jié)完的止水條的銅止水應(yīng)靜置4h，以利于粘貼效果。由于天氣炎熱銅止水受熱后止水條易軟化，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采取有效的遮陽(yáng)措施，便于止水條保護(hù)紙撕除時(shí)不將止水條帶起；趾板周邊縫銅止水鼻梁內(nèi)橡膠棒因與后期面板澆筑工期間隔時(shí)間較長(zhǎng)，橡膠棒容易老化，因此可安排在面板澆筑時(shí)進(jìn)行安裝，但需在鼻梁內(nèi)填塞泡沫塑料板臨時(shí)保護(hù)以防止鼻梁變形。

3.3.2 面板垂直縫W型銅止水

安裝前，接縫位置的擠壓墻混凝土表面需進(jìn)行刻槽處理，并鋪設(shè)砂漿墊層，砂漿墊層寬度略大于銅止水寬度，其厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，平整度用2m長(zhǎng)的直尺檢查，偏差不應(yīng)大于5mm；砂漿墊層上安裝的PVC(或橡膠)墊片應(yīng)采用熱瀝青黏貼在砂漿墊層上且不得出現(xiàn)褶曲和脫空，墊片中線應(yīng)與縫中線重合，其偏差不大于±10mm；墊片施工完成鋪設(shè)銅止水，鼻梁內(nèi)安裝橡膠棒和泡沫塑料板，墊片兩邊與止水翼緣底部采用瀝青條封口以防止砂漿流入止水鼻腔內(nèi)。銅止水下端與趾板預(yù)留的止水頭相焊接，銅止水制作安裝偏差值應(yīng)滿足《混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)規(guī)范》(DL/T5115-2008)規(guī)范要求。趾板周邊縫止水底部與墊層小區(qū)料之間安裝直角梯形的瀝青砂漿墊塊，墊塊上同樣鋪設(shè)PVC(或橡膠)墊片，墊片與止水翼緣邊用瀝青條封口；封口前應(yīng)檢查周邊縫鼻腔內(nèi)的橡膠棒是否老化，如發(fā)現(xiàn)老化應(yīng)重新安裝新的橡膠棒并在鼻腔內(nèi)填塞泡沫塑料板。在面板澆筑前，趾板與面板混凝土結(jié)合縫面安裝瀝青木板，同時(shí)將止水平段上表面擦拭干凈，安裝GB復(fù)合止水條，撕除止水條保護(hù)紙。

3.3.3 銅止水處混凝土澆筑應(yīng)注意事項(xiàng)

澆筑時(shí)靠近銅止水應(yīng)采用人工鏟料，而不能直接將混凝土下在銅止水上，防止混凝土下料沖擊力造成銅止水變形或位移，混凝土振搗采用小型軟軸振搗器且不得接觸止水片，且安排專人負(fù)責(zé)對(duì)止水進(jìn)行檢查及維護(hù)，確保止水片不被損壞、不發(fā)生變形和位移。

4 混凝土表面止水

4.1 面板表面止水及附屬材料

混凝土表面止水，由內(nèi)到外分別安裝復(fù)合橡膠棒、塑性填料、波形止水帶、塑性填料、三元乙丙橡膠防滲保護(hù)蓋片(復(fù)合板，厚8mm)、粉煤灰、無(wú)紡?fù)凉げ肌⒉讳P鋼保護(hù)罩等；其中波形止水帶、三元乙丙橡膠防滲保護(hù)蓋片和不銹鋼保護(hù)罩均采用不銹鋼扁鋼加不銹鋼膨脹螺栓進(jìn)行固定，并采用封邊劑進(jìn)行封邊處理。每層填料的接頭部位位置應(yīng)錯(cuò)開。所有表面止水附屬材料的規(guī)格和質(zhì)量均需滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 混凝土表面止水材料安裝質(zhì)量控制

4.2.1 基礎(chǔ)面的清理及處理

先對(duì)預(yù)留的“V”型槽、不銹鋼扁鋼緊固條帶(用于固定不銹鋼保護(hù)罩、防滲保護(hù)蓋片和波形止水帶)的表面用聚合物砂漿找平、打磨平整，不銹鋼膨脹螺絲孔打孔、清洗干凈、自然晾干或烘干。

4.2.2 波形止水帶的施工順序

波形止水帶覆蓋范圍的基礎(chǔ)面涂刷底膠(底膠涂刷時(shí)要均勻且不宜過(guò)厚，在干燥的縫槽上均勻涂刷第一層底膠，底膠涂刷寬度應(yīng)至固定的扁鋼處，底膠干燥后1h以上，再刷第2道底膠，待底膠表干約半小時(shí)后)→波形止水帶一側(cè)平段部分粘貼在混凝土表面→安裝扁鋼上緊膨脹螺栓固定→鋸掉高出螺栓的螺桿以避免戳破上部復(fù)合蓋片→安裝橡膠棒并與接縫壁嵌緊→坡面縫可先固定波形止水帶兩側(cè)后填塞塑性填料(水平縫先填塞塑性填料最后再固定波形止水帶另一側(cè))→最后采用封邊劑對(duì)波形止水帶兩側(cè)作封邊處理。

4.2.3 防滲保護(hù)蓋片與波形止水帶之間的塑性(或柔性)填料施工

該填料覆蓋范圍的混凝土表面同樣按要求涂刷底膠后，即可進(jìn)行柔性填料嵌縫施工。在設(shè)計(jì)接縫變形條件下，填料能在水壓力作用下流入接縫，并滿足止水要求，塑性填料的斷面面積宜為接縫設(shè)計(jì)張開斷面面積的2.0～2.5倍。若底膠過(guò)分干燥時(shí)不粘手，需要重新補(bǔ)刷底膠以保證填料與混凝土面的黏結(jié)良好。

4.2.4 防滲保護(hù)蓋片施工

按照設(shè)計(jì)要求粘貼三元乙丙橡膠防滲保護(hù)蓋片且用不銹鋼扁鋼緊固一側(cè)，接著設(shè)計(jì)要求的斷面尺寸將填料填塞密實(shí)后，再壓緊防滲保護(hù)蓋片另一側(cè)并上緊螺栓。防滲保護(hù)蓋片之間的接頭可采用硫化連接或者搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于20cm。

如果是柔性材料嵌縫，則將嵌填入到保護(hù)蓋片內(nèi)后，其邊緣部位應(yīng)錘壓密實(shí)，接頭部分應(yīng)做成坡形斜面過(guò)渡，以利于與下段填料的粘貼。柔性材料如果采用先填料后安裝防滲蓋片，則蓋片粘貼過(guò)程中應(yīng)注意排出柔性填料與混凝土粘接面之間的空氣，并與混凝土粘貼處用手掌按壓密實(shí)，扁鋼應(yīng)緊貼防滲蓋片下部的填料包邊緣安裝，保證防滲蓋片與混凝土之間的柔性填料結(jié)合緊密，不得在有空腔的情況下緊膨脹螺栓。如果氣溫較低，可采取烘熱措施以提高柔性材料粘結(jié)度。

4.2.5 無(wú)黏性填料(粉煤灰或粉細(xì)砂)及不銹鋼保護(hù)罩

采用粉煤灰或粉細(xì)砂(最大粒徑不超過(guò)1mm)以起到治愈性止水作用，用帶孔金屬片內(nèi)襯土工織物制成的不銹鋼保護(hù)罩起覆蓋和保護(hù)作用。先安裝不銹鋼保護(hù)罩，再進(jìn)行無(wú)黏性材料回填，保護(hù)罩安裝需用扁鋼和膨脹螺栓與混凝土接觸面固定牢靠且密封，以防止填料流失，無(wú)黏性填料應(yīng)加水將填料濕潤(rùn)成團(tuán)，采用專用成型機(jī)填入以確保填塞密實(shí)。

4.2.6 不銹鋼扁鋼壓邊處的封邊處理

波形止水帶、防滲保護(hù)蓋片、不銹鋼保護(hù)罩的不銹鋼扁鋼壓邊，均用封邊劑封邊處理，要求封邊密實(shí)，粘結(jié)牢固，將兩側(cè)翼邊粘結(jié)在混凝土基面上，封邊寬度大于50mm。涂刷時(shí)應(yīng)倒角平滑、無(wú)棱角、無(wú)漏涂，封邊密實(shí)均勻。常溫時(shí)，封邊劑適用時(shí)間為30min～60min，固化時(shí)間為3h左右。材料拌勻后應(yīng)在適用期內(nèi)涂刷完畢，封邊完成后，不要踩踏、觸碰，讓封邊劑自然晾干。

5 結(jié)語(yǔ)

低面板壩與巨型面板壩接縫止水的區(qū)別在于巨型面板堆石壩累計(jì)沉降量較大，進(jìn)而造成的面板接縫變形更加嚴(yán)重，因此考慮壩體適應(yīng)更大沉降變形能力，設(shè)計(jì)單位在止水材料的選型上應(yīng)重點(diǎn)考慮，特別是銅止水應(yīng)從規(guī)范規(guī)定的最大常規(guī)厚度12mm調(diào)整至18mm，鼻梁的高度和寬度也相應(yīng)大幅度增高和加寬。鑒于堆石壩主要變形區(qū)的面板混凝土張性縫比壓性縫的變形要大，因此，底部銅止水及接頭厚度、鼻梁高度和寬度也應(yīng)有所增加，以適應(yīng)抗變形能力。所有接縫的表面止水均應(yīng)設(shè)置無(wú)黏性填料以進(jìn)一步治愈防滲和適應(yīng)面板沉降變形。本文淺析的面板堆石壩接縫止水的質(zhì)量控制，希望對(duì)從事巨型堆石壩的設(shè)計(jì)和工程管理人員能有一定的幫助。