中貼式橡膠止水帶在蘭州水源地工程中的應(yīng)用

吳昊 鄒紅英 陳娜

摘?要：中埋式止水帶在工程中應(yīng)用時普遍存在為避讓止水帶需要對鋼筋進行內(nèi)折的問題，背貼式止水帶因其位于結(jié)構(gòu)外表面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)性問題，根據(jù)這兩種止水帶結(jié)構(gòu)特點和原理，提出了新型中貼式止水帶，并在蘭州市水源地工程中進行了實際應(yīng)用。實踐表明，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)問題，止水效果可靠，且為設(shè)計和施工提供了便利。

關(guān)鍵詞：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

中圖分類號：TV442+.4?文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.032

Abstract：For the embedded water stop， the position conflicts between the waterstop and the rebar appear frequently in design and construction. For the back attached waterstop， the exposure outside can cause harm for the durability. In order to solve the inadaptability， according to the structural characteristics and the working principles of those two kinds of waterstops， the side attached waterstop was initially proposed and firstly used in Lanzhou Water Source Project with good adaptability. The side attached waterstop has provided convenient both for the design and construction.

Key words： side attached waterstop; embedded waterstop; back attached waterstop; adaptability; hydraulic project; engineering application

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，結(jié)構(gòu)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，目前多采用平板型止水帶，根據(jù)埋入位置及止水帶結(jié)構(gòu)型式的不同，主要分為中埋式和背貼式兩種。黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司根據(jù)中埋式和背貼式止水帶在工程實踐中存在的問題，提出了中貼式止水帶技術(shù)，并在蘭州市水源地工程中進行了實際應(yīng)用，取得了較好的效果。

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120～260 mm，水利水電工程鋼筋混凝土保護層的厚度通常為50～80 mm，止水帶嵌入混凝土的寬度大于混凝土保護層的厚度，導(dǎo)致止水帶與鋼筋在空間位置上存在矛盾，即通常所說的“鋼筋與止水打架”。為了保證止水效果，通常對鋼筋進行內(nèi)折以避讓止水（如圖1所示），這種為了避讓止水而對鋼筋進行內(nèi)折的做法，將削弱閘墩結(jié)構(gòu)強度，即使對大體積混凝土來說，因鋼筋內(nèi)折而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度的削弱也是不可忽視的。

背貼式止水帶布置于混凝土結(jié)構(gòu)的表面，通過位于止水帶側(cè)面的多條嵌入混凝土的止水線來達到止水的目的。在實際應(yīng)用時，可以選擇合適的止水線高度，使其小于混凝土保護層的厚度，從而保證鋼筋的設(shè)計與布置不受止水帶的影響，如圖2所示。背貼式止水帶結(jié)構(gòu)簡單，止水效果可靠，一般不存在“鋼筋與止水打架”的問題，目前廣泛應(yīng)用于隧道地鐵、人防工程等。但背貼式止水帶對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（如圖2所示），在工程運行過程中，外露的止水帶容易遭受物體撞擊、陽光照射等而

影響耐久性，因此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。

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?中貼式止水帶結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1?中貼式止水帶的結(jié)構(gòu)

中貼式止水帶由黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司研制[2]，結(jié)構(gòu)如圖3所示，中部為U形結(jié)構(gòu)，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，通過嵌入混凝土的多條止水線來達到止水的目的。通過選擇合適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護層厚度，從而避免“止水與鋼筋打架”的問題，以保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強度。中貼式止水帶完全嵌入混凝土分縫內(nèi)部，在運行過程中不會遭受物體撞擊、陽光照射等，充分保證了止水帶的耐久性。

2.2?中貼式止水帶的優(yōu)點

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)計時可以通過調(diào)整止水線的高度、條數(shù)及間距等來達到所需的止水性能，靈活度高、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，與中埋式止水帶及背貼式止水帶相比有以下三方面的優(yōu)點：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，不對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)強度造成不利影響;②在結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析時，不需要對止水處的結(jié)構(gòu)強度進行額外的分析和驗算，提高結(jié)構(gòu)分析的效率;③由于不需要對鋼筋進行特殊的內(nèi)折處理，因此可簡化鋼筋圖設(shè)計，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120～260 mm，應(yīng)根據(jù)抗繞滲要求來確定[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滲徑、加強錨固，在橡膠止水帶翼板上設(shè)置的凸起部分。從抗繞滲效果看，在滿足翼板基本寬度120 mm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。試驗研究表明，設(shè)計水壓力不大于1 MPa時，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，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)目適合的情況下，設(shè)中埋式止水帶翼板寬度為B、結(jié)構(gòu)縫寬為0，則嵌入混凝土中的半邊翼板寬度為B/2，對應(yīng)的繞滲長度為B;而對于中貼式止水帶，設(shè)止水線高度為h，止水條數(shù)為n，則繞滲長度為2nh，即可認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280～560 mm，能滿足70～100 m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32 mm，止水線條數(shù)n為3，繞滲長度為192 mm，相當(dāng)于翼板寬度為192 mm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，以劉家峽水庫為水源，通過有壓隧洞向蘭州市主城區(qū)、新區(qū)及東城區(qū)和平、定遠、夏官營三鎮(zhèn)供水，設(shè)計引水流量26.3 m3/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臺單機容量3.50 MW的臥軸混流式水輪發(fā)電機組，并布置2臺DN1600消能閥，整個廠房共設(shè)有3道橫向伸縮縫，止水帶最大擋水水頭9.8 m，在設(shè)計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)如圖4所示。調(diào)流調(diào)壓站（水電站）結(jié)構(gòu)橫向伸縮縫寬度為20 mm，混凝土保護層厚度為50 mm，中貼式橡膠止水帶總寬度370 mm，面板厚8 mm，止水帶側(cè)面設(shè)有3條止水線，止水線高度為32 mm，面板與止水線總高度40 mm。在止水帶迎水方向設(shè)置了遇水膨脹橡膠止水條，混凝土結(jié)構(gòu)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、止水條材料滿足有關(guān)國標的要求[4-5]。

在中貼式橡膠止水帶運輸與倉儲中，應(yīng)注意對止水帶進行保護，避免長時間露天曝曬、雨淋，避免與污染性強的化學(xué)物質(zhì)接觸，防止機械損傷止水帶;安裝時必須對止水帶進行可靠固定，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)合緊密、不漏漿，澆筑混凝土過程中要注意充分振搗，以確保止水帶和混凝土充分結(jié)合。為方便現(xiàn)場施工，應(yīng)結(jié)合工程結(jié)構(gòu)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)場接頭。

4?結(jié)?語

中貼式橡膠止水帶用于蘭州市水源地工程建設(shè)，是其首次在工程中應(yīng)用，在避免“止水與鋼筋打架”、保證結(jié)構(gòu)混凝土強度、簡化設(shè)計、便于施工等方面取得了良好效果。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9.8 m，水頭相對較低，對于水頭較高的中貼式止水帶，在工程設(shè)計時可根據(jù)理論分析，初步選擇面板厚度、止水線的高度與數(shù)目后，通過數(shù)值模擬方法進行詳細計算與分析，必要時可通過模型試驗驗證其止水性能與可靠性。

為適應(yīng)不同的工作水頭、結(jié)構(gòu)變形并大范圍推廣應(yīng)用，尚需對產(chǎn)品進行系列化及標準化處理，并對止水帶彎頭、直接頭、三通或者四通接頭進行定型化，以滿足各種工況的設(shè)計與施工要求。

參考文獻：

[1]?中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范：DL/T 5215—2005 [S].北京：中國電力出版社，2005：6-14.

[2]?黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司.貼面式多翼緣止水帶：ZL 201520402670.6 [P]. 2015-11-11.

[3]?吳留恩，胡立平，錢永豐.核電工程橡膠止水帶的設(shè)計與施工技術(shù)探討[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2013，46（10）： 349-353.

[4]?中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高分子防水材料 第2部分 止水帶：GB/T 18173.2—2014 [S].北京：中國標準出版社，2014：4-5.

[5]?中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高分子防水材料 第3部分 遇水膨脹橡膠：GB/T 18173.3—2014 [S].北京：中國標準出版社，2014：2-3.

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