鄂北水資源配置工程2016年11標(biāo)渡槽伸縮縫止水設(shè)計(jì)

郭春雷 張 寧 孟江紅 任鑫龍

近年來隨著社會較快發(fā)展，應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、城鎮(zhèn)生活用水、工業(yè)用水、跨流域輸水、排澇等渠水輸送的架空輸水建筑物——渡槽得到非常快的發(fā)展，在一些大型輸水工程上渡槽以其大流量跨越河渠、道路、山谷等優(yōu)點(diǎn)倍受推崇，渡槽正日益在結(jié)構(gòu)型式、施工、止水型式和材料等方面受到廣泛關(guān)注和深入研究。例如在山西萬家寨引黃工程采用了鋼筋混凝土渡槽，止水型式采用中部埋入式橡膠止水帶加嵌縫對接止水；東深供水工程中采用了U型兩向預(yù)應(yīng)力渡槽，止水型式采用橡皮壓板式止水加雙組分聚硫密封膠輔助防滲；寧夏唐徠渠跨北塔湖渡槽工程采用了預(yù)制兩向預(yù)應(yīng)力渡槽，止水型式采用V型橡皮粘合式搭接止水；而南水北調(diào)工程將渡槽在規(guī)模、跨度、型式和數(shù)量上更加提高了一步，不同渡槽止水采用了中部埋入式橡膠止水帶、紫銅片、橡皮壓板式止水等多種型式。但隨著渡槽建成，在工程運(yùn)行中也暴露出一些問題，其中主要就是伸縮縫漏水，甚至到十槽九漏，如何保證伸縮縫止水功能已成為渡槽工程建設(shè)中一個較大的難題。本文結(jié)合龍泉河渡槽止水設(shè)計(jì)，簡要論述了各種止水效果和適合條件，為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

湖北省鄂北水資源配置工程是從丹江口水庫清泉溝隧洞進(jìn)口引水，向沿線城鄉(xiāng)生活、工業(yè)和唐東地區(qū)農(nóng)業(yè)供水，解決鄂北地區(qū)干旱缺水問題的一項(xiàng)大型水資源配置工程。工程線路總長度269.67km，其中跨越龍泉河及龍泉河支流的龍泉河渡槽工程設(shè)計(jì)流量7.4m3/s，渡槽長度730m。其中渡槽進(jìn)、出口漸變段分別長8m和12m，槽身跨度為10+46×15+10m，共710m長；渡槽設(shè)計(jì)為簡支單孔鋼筋混凝土矩形槽，采用滿堂支架現(xiàn)澆施工方法。單槽內(nèi)輪廓尺寸3.3m×2.7m（凈寬×凈高），腹板厚度0.25m，底板厚度0.3m，設(shè)計(jì)水深2.1m，平均流速0.836m/s。根據(jù)山谷地形情況，渡槽下部結(jié)構(gòu)在河灘上布置為排架柱，河中槽墩較高布置為實(shí)體墩。在河灘部分，基巖埋深較淺，槽墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)并坐落在基巖上；在河中為方便施工基礎(chǔ)形式改為鉆孔灌注嵌巖樁基礎(chǔ)。

2 渡槽止水型式

龍泉河渡槽由于跨越河道范圍較大，設(shè)計(jì)跨度較多，伸縮縫也較多，保證每跨渡槽之間伸縮縫的止水設(shè)計(jì)安全顯得非常重要。設(shè)計(jì)開始前查閱了相關(guān)渡槽止水資料，并根據(jù)以往渡槽設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行情況，考慮了多種伸縮縫止水方案。

2.1 中部埋入橡膠止水帶加臨水面填雙組分聚硫密封膠輔助防滲止水

中部埋入橡膠止水是將橡膠止水帶埋置于接縫處槽身側(cè)墻及底板混凝土中來達(dá)到止水效果的一種止水型式。橡膠止水帶目前常用的有的651型多規(guī)格橡膠止水帶，此類止水方式上世紀(jì)末在萬家寨引黃工程鋼筋混凝土矩形渡槽中采用過，伸縮縫止水構(gòu)造圖如圖1所示。但根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果看，采用了中部埋入式橡膠止水帶止水效果并不理想，在許多伸縮縫處出現(xiàn)了漏水情況且后期修復(fù)十分困難。分析原因多跟施工工藝和施工人員操作技術(shù)質(zhì)量不高有關(guān)。對于在臨水面采用了聚硫密封膠嵌縫輔助防滲止水，初期止水效果較好，但運(yùn)行一段時間后，由于受伸縮縫狹小混凝土側(cè)壁不易打毛和清洗不干凈等原因，很難粘合嚴(yán)密，時間久了材料易發(fā)生脫落、老化，止水效果難以長久。

圖1 中埋式伸縮縫止水構(gòu)造圖（單位：mm）

2.2 橡皮粘合式搭接止水

橡皮粘合式搭接止水是用膠粘劑將橡皮止水帶粘貼在伸縮縫兩邊混凝土上并壓緊，止水表層常回填防護(hù)用砂漿。寧夏唐徠渠跨北塔湖渡槽工程中預(yù)制渡槽的止水型式采用了環(huán)氧樹脂粘貼V型橡皮的粘合式搭接止水，止水結(jié)構(gòu)如圖2所示。因?yàn)閷儆诠喔惹溃疑炜s縫較少，每年均有一定時間進(jìn)行檢修，表層沒有回填防護(hù)用砂漿，以方便對伸縮縫進(jìn)行直觀檢查與維護(hù)，目前運(yùn)行效果良好，但后期維護(hù)工作量較大，在伸縮縫較多和無定期檢修條件的渡槽上不宜推廣。

圖2 粘合式搭接止水構(gòu)造圖（單位：mm）

2.3 橡皮壓板式止水加雙組分聚硫密封膠輔助防滲

橡皮壓板式止水是在伸縮縫兩側(cè)預(yù)埋螺栓，將止水橡膠帶用扁鋼并通過擰緊螺母緊壓在接縫處的止水方式。通常在臨水面凹槽內(nèi)填入瀝青砂漿、1∶2水泥砂漿或丙乳砂漿等。在東深供水工程中渡槽止水型式采用了橡皮壓板式止水加雙組分聚硫密封膠輔助防滲，如圖3所示。接縫槽口兩側(cè)預(yù)埋不銹鋼螺栓，將預(yù)先打好孔的止水帶穿過螺栓鋪設(shè)在槽口處，用GB膠與側(cè)壁混凝土粘結(jié)，再用不銹鋼扁鋼板壓緊，并用不銹鋼螺母固定，在接縫口填塞聚乙烯嵌縫板，兩側(cè)預(yù)留凹槽內(nèi)回填粘結(jié)強(qiáng)度更高的丙乳砂漿，最后在表面縫隙處涂抹一道聚硫密封膏，既可輔助止水又可起到保護(hù)接縫得作用。

圖3 橡皮壓板式止水構(gòu)造圖（單位：mm）

該種止水方式需要在混凝土中預(yù)埋螺栓并與橡膠帶打孔位置對準(zhǔn)，預(yù)埋螺栓需要一定長度，因此一般需要渡槽側(cè)壁及底板在伸縮縫處加厚。橡膠帶可采用U型GB復(fù)合橡膠，可承受較大水壓以及適應(yīng)較大縱向張開、橫向錯動、豎向位移等變形，對于大跨度、伸縮范圍較大的渡槽是一種較好的選擇，另外，一旦出現(xiàn)漏水修復(fù)也較容易。需要特別注意的是施工前及施工過程中對止水帶的保護(hù)，在施工過程中要對螺栓準(zhǔn)確定位，做好固定，防止施工過程中發(fā)生擾動，為此可提前將螺栓按要求的距離焊接在預(yù)埋鋼板或鋼筋中，并固定于不易受擾動的模板上。缺點(diǎn)是相對規(guī)模較小的渡槽，費(fèi)用增加較多；橡膠帶易受螺栓擺放不正發(fā)生變形影響止水效果。

2.4 紫銅片止水

紫銅片止水應(yīng)屬于中部埋入式搭接止水一種，用紫銅片代替橡膠止水帶，常被用在混凝土工程的施工縫、沉降縫和變形縫上以避免水的滲漏危害，具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度高、韌性好、外觀輪廓簡單和可接受較大變形等優(yōu)點(diǎn)。為防止紫銅片U型槽變形，常在U型槽內(nèi)填塞橡膠棒。紫銅止水片安裝方法很重要，一些工程中紫銅片未固定好，在澆筑混凝土過程中擠壓褶皺在一起，沒能起到止水作用。以前常采用鋼筋掛鉤，但加工掛鉤比較費(fèi)力，固定效果不理想?，F(xiàn)在較多采用托架和T型小鋼筋彎頭，在安裝止水前先把托架安裝好，用小鋼筋彎頭把止水夾緊不讓其移動。另外可以焊接接長，當(dāng)需要焊接時可以采用夾具固定，預(yù)留出焊接位置。紫銅片止水耐久性好，作為無更換條件的接縫止水設(shè)計(jì)具有良好的優(yōu)越性。

2.5 SK單組分手刮聚脲涂層止水

SK單組分手刮聚脲近年來多用在修補(bǔ)混凝土裂縫方面，作為渡槽、涵管等的接縫止水材料，經(jīng)常用在彌補(bǔ)原止水出現(xiàn)滲漏等缺陷修補(bǔ)上，施工時在伸縮縫處粘貼一層抗拉強(qiáng)度和柔韌性較好的胎基布，后在伸縮縫及兩側(cè)一定范圍混凝土側(cè)墻上涂抹密封性、耐久性、抗拉、變形能力較好的聚脲材料作為止水層，所形成的聚脲彈性體可以保證在渡槽伸縮時密封材料不致脫落，從而可以很好地解決目前出現(xiàn)的伸縮縫止水破壞問題。通過對多項(xiàng)工程后期伸縮縫缺陷修補(bǔ)結(jié)果觀察，效果較好。如圖4所示。

圖4 渡槽伸縮縫止水缺陷表面防護(hù)處理構(gòu)造圖

3 渡槽止水選擇

在龍泉河渡槽工程設(shè)計(jì)中，建設(shè)方及設(shè)計(jì)方均希望得到較為理想的止水效果，以降低后期運(yùn)行費(fèi)用和管理難度，并為此提高了伸縮縫止水工程的投資費(fèi)用。設(shè)計(jì)考慮采用多道止水形式。該渡槽為常年輸水運(yùn)行，渡槽長度較大、伸縮縫較多，橡皮粘合式搭接止水因增加了定期檢修維護(hù)工作量，首先被放棄。

中部埋入橡膠止水帶的止水方式施工工藝相對較復(fù)雜，施工質(zhì)量較難保證，設(shè)計(jì)考慮采用紫銅止水片代替橡膠止水帶，以提高伸縮縫的耐久性和抗拉變形能力，但這種止水一旦出現(xiàn)漏水，很難修復(fù)，因此，設(shè)計(jì)把紫銅止水片作為伸縮縫第二道止水，起到備用作用。第一道止水采用橡皮壓板式止水加雙組分聚硫密封膠輔助防滲。該止水型式施工相對簡單，前期只需特別注意螺栓定位問題，后期混凝土澆筑達(dá)到一定強(qiáng)度后再安裝伸縮縫，一旦前期固定螺栓出現(xiàn)定位問題，還可以采用錨栓補(bǔ)救；當(dāng)橡膠止水帶及密封出現(xiàn)問題，可以拆卸下來更換或修補(bǔ)，維護(hù)較為方便。龍泉河渡槽伸縮縫止水構(gòu)造如圖5所示。

圖5 龍泉河渡槽伸縮縫止水構(gòu)造圖（單位：mm）

4 結(jié)語

通過對渡槽伸縮縫止水形式的研究，龍泉河渡槽最終采用中部埋入紫銅止水片和表面橡皮壓板式止水加雙組分聚硫密封膠輔助防滲兩道止水形式，工程造價有所提高，但相對于整個輸水工程造價增加較少，卻大大提高了工程輸水保證率，并減少了后期維護(hù)費(fèi)用。

綜上所述，渡槽伸縮縫止水在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合工程規(guī)模、造價、施工工藝以及運(yùn)行方式等多方位考慮，選擇最為實(shí)用，又能保證輸水安全的結(jié)構(gòu)形式。