浅析巨型面板堆石坝接缝止水改进及质量控制

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，成都，611130)

1 接缝止水在堆石坝防渗体系中的重要性

混凝土面板堆石坝是一种以堆石体为支承的结构，并在其上游表面设置混凝土面板为防渗结构的堆石坝，主要采用当地开采的砂卵石天然料和爆破开采材料。面板堆石坝堆石起支撑作用，面板起防渗作用，共同担负起库区挡水任务，而整个坝体的防渗体系除面板、趾板和帷幕灌浆之外，趾板与趾板块之间、面板与面板块之间、趾板与面板之间，以及面板与防浪墙之间接缝止水也是重中之重，其施工质量一旦出现问题或留下隐患而导致出现超量渗流，势必对堆石坝的整体稳定产生影响，对堆石坝和下游的安全造成巨大威胁，因此堆石坝特别是坝高超过200m的巨型面板堆石坝的接缝止水系统的施工质量尤为重要，施工过程必须严格控制。

2 堆石坝面板接缝止水的改进方式

面板坝接缝主要分为趾板与面板相接的周边缝、面板块之间的垂直缝、混凝土浇筑块之间的施工缝、防浪墙结构缝、防浪墙水平缝、趾板伸缩缝等，接缝止水的传统做法是铜止水或橡胶止水带设置在混凝土中部位置，现在坝高100m以上乃至200m以上的巨型面板坝改进了止水布置方式，将止水材料设置于面板混凝土底部(简称底部止水)和面板混凝土顶部表面(简称表面止水)两处，以适应堆石体的沉降变形。本文着重介绍某坝高超过200m的面板堆石坝的表面和底部止水的设置和质量控制。

3 面板底部止水和趾板周边缝止水

3.1 止水材料物理力学指标及结构型式

混凝土接缝采用的止水材料主要是铜止水、橡胶止水、以及GB复合止水条、铜鼻子内安装的橡胶棒、鼻腔内填塞的聚乙烯闭孔泡沫塑料板、橡胶垫片等附属材料，其物理性能指标应满足《混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范》(DL/T5115-2016)和设计要求。面板底部和趾板周边缝铜止水，主要分为F型、W型、E型、D型等，铜止水厚度一般为0.8mm～1.2mm，为适应更大变形能力，将200m以上的趾板周边缝以及面板底部铜止水厚度相应增厚，分别为1.2mm、1.5mm，周边缝止水厚度为1.8mm。分软态和硬态两种，软态铜具有较大的延伸率，适应接缝变形能力强，因此作为接缝止水首选材料；常见的铜止水结构型式见图1～图4。

图1 “F”型铜止水大样

图2 “W”型铜止水大样

图3 “E”型铜止水大样

图4 “D”型铜止水大样

止水附属材料在使用前均要求检验合格，运至施工现场不得随意堆放和日晒雨淋，以避免材料被污染和老化。

3.2 面板底部和趾板周边缝止水焊接质量控制

质量控制要点包括检测铜止水母材质量、确定焊接工艺、检查焊缝质量和异型接头质量等。

3.2.1 铜止水母材质量控制

运至现场的软态铜止水材料应满足设计要求，且有厂家产品质量合格证和通过国家计量认证机构的检验，铜止水宜选用软态的纯铜带加工铜止水带，母材抗拉强度大于205MPa，延伸率大于30%，要求铜止水接头部位抗拉强度大于225MPa，延伸率大于40%，其它部位抗拉强度大于205MPa，延伸率大于30%。铜止水带的化学成分和其他指标应满足GB/T-2059的规定。

橡胶止水带为带两道遇水膨胀线的中心变形型止水带，膨胀线具有保护和缓涨性作用，止水带一侧的止水带肋不少于两个。橡胶止水带要求强力区厚度不小于10mm、宽350mm、拉伸强度大于18MPa，遇水膨胀线要求拉伸强度大于3MPa、体积膨胀率不小于400%。

3.2.2 现场焊工资格确认

现场应对各种材料的止水带做焊接试验或连接试验，确定连接(焊)接工艺及连(焊)接材料，并经试验检测合格。要求从事焊接施工的人员必须具备焊工上岗证书。

3.2.3 铜止水异型接头控制

铜止水的异型接头一般宜在止水生产厂家整体冲压成型，一般有“L”、“T”和“十”字型，“L”型接头可现场加工。机制成型后的接头不应有机械加工引起的裂纹或孔洞等缺陷。现场制作的趾板周边缝F型止水与厂家定制的T型接头焊接施工前，应将铜止水鼻梁轴线调整到规范允许误差5mm范围内，方可焊接施工。

3.2.4 铜止水焊接工艺要求

搭接焊采用2cm搭接宽度双面焊接，对缝焊采用单面双层焊道焊缝。一般多采用搭接焊，但铜止水鼻梁高度一般为80mm～135mm，鼻梁内侧凹槽焊嘴无法施焊，鼻梁部位实际上是搭接单面焊，因此在单面焊的基础上在鼻梁外侧进行贴片焊接，贴片宽度不小于60mm，以确保鼻梁处的焊接质量。焊接时根据铜止水厚度采用合适的黄铜焊条，焊接火焰采用中性焰，焊接温度以不超过1000℃为宜，焊缝不得夹渣、无气孔或夹焊，焊接表面光滑、无孔洞、无裂缝；焊接熔化次序应先吹熔接头连接处，再边吹熔焊条边对接头已熔母材

加温,使其保持液态,焊嘴走法为“”,既要

连续又要循序渐进，最后“收口”要慢。止水安装前应在现场对焊接的焊缝质量采用煤油滴漏法对每条焊缝逐条进行检查，检查有无砂眼、钉孔、缺口等缺陷，如发现缺陷应补焊。

3.2.5 橡胶止水焊接工艺

橡胶止水带采用硫化热连接方式进行，先将接头切成直边，露出新断面，止水带接口断面和待填入的生胶片正反面均需要用清洁剂擦洗，然后对正，放入硫化机内，接头间夹嵌生胶片，再将硫化仪盖好、压紧，模具温度宜设置在135℃，通电22min后断电、冷却，接头连接即可完成，要求硫化连接牢固，接头内不得有夹渣或溢水，中心部位应黏结紧密连续，拼接处的抗拉强度不小于材料抗拉强度的60%。

3.3 面板底部及趾板周边缝止水安装质量控制

3.3.1 周边缝F型铜止水

经检查合格后，应将先行埋入混凝土内的止水平段铜止水表面的浮皮、锈污、油漆、油渍、污物灰尘等清洁干净，并在鼻梁外侧涂刷一薄层沥青漆，以防止鼻梁处止水与混凝土之间的粘结，止水平段按照要求铺设GB复合止水条，止水条从一端开始边安装边压紧，应排除止水条与铜止水片之间的空气，止水条上黄色防粘保护纸在浇筑前才能撕除，避免止水条表面污染，影响复合质量，粘结完的止水条的铜止水应静置4h，以利于粘贴效果。由于天气炎热铜止水受热后止水条易软化，现场应采取有效的遮阳措施，便于止水条保护纸撕除时不将止水条带起；趾板周边缝铜止水鼻梁内橡胶棒因与后期面板浇筑工期间隔时间较长，橡胶棒容易老化，因此可安排在面板浇筑时进行安装，但需在鼻梁内填塞泡沫塑料板临时保护以防止鼻梁变形。

3.3.2 面板垂直缝W型铜止水

安装前，接缝位置的挤压墙混凝土表面需进行刻槽处理，并铺设砂浆垫层，砂浆垫层宽度略大于铜止水宽度，其厚度应符合设计要求，平整度用2m长的直尺检查，偏差不应大于5mm；砂浆垫层上安装的PVC(或橡胶)垫片应采用热沥青黏贴在砂浆垫层上且不得出现褶曲和脱空，垫片中线应与缝中线重合，其偏差不大于±10mm；垫片施工完成铺设铜止水，鼻梁内安装橡胶棒和泡沫塑料板，垫片两边与止水翼缘底部采用沥青条封口以防止砂浆流入止水鼻腔内。铜止水下端与趾板预留的止水头相焊接，铜止水制作安装偏差值应满足《混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范》(DL/T5115-2008)规范要求。趾板周边缝止水底部与垫层小区料之间安装直角梯形的沥青砂浆垫块，垫块上同样铺设PVC(或橡胶)垫片，垫片与止水翼缘边用沥青条封口；封口前应检查周边缝鼻腔内的橡胶棒是否老化，如发现老化应重新安装新的橡胶棒并在鼻腔内填塞泡沫塑料板。在面板浇筑前，趾板与面板混凝土结合缝面安装沥青木板，同时将止水平段上表面擦拭干净，安装GB复合止水条，撕除止水条保护纸。

3.3.3 铜止水处混凝土浇筑应注意事项

浇筑时靠近铜止水应采用人工铲料，而不能直接将混凝土下在铜止水上，防止混凝土下料冲击力造成铜止水变形或位移，混凝土振捣采用小型软轴振捣器且不得接触止水片，且安排专人负责对止水进行检查及维护，确保止水片不被损坏、不发生变形和位移。

4 混凝土表面止水

4.1 面板表面止水及附属材料

混凝土表面止水，由内到外分别安装复合橡胶棒、塑性填料、波形止水带、塑性填料、三元乙丙橡胶防渗保护盖片(复合板，厚8mm)、粉煤灰、无纺土工布、不锈钢保护罩等；其中波形止水带、三元乙丙橡胶防渗保护盖片和不锈钢保护罩均采用不锈钢扁钢加不锈钢膨胀螺栓进行固定，并采用封边剂进行封边处理。每层填料的接头部位位置应错开。所有表面止水附属材料的规格和质量均需满足设计要求。

4.2 混凝土表面止水材料安装质量控制

4.2.1 基础面的清理及处理

先对预留的“V”型槽、不锈钢扁钢紧固条带(用于固定不锈钢保护罩、防渗保护盖片和波形止水带)的表面用聚合物砂浆找平、打磨平整，不锈钢膨胀螺丝孔打孔、清洗干净、自然晾干或烘干。

4.2.2 波形止水带的施工顺序

波形止水带覆盖范围的基础面涂刷底胶(底胶涂刷时要均匀且不宜过厚，在干燥的缝槽上均匀涂刷第一层底胶，底胶涂刷宽度应至固定的扁钢处，底胶干燥后1h以上，再刷第2道底胶，待底胶表干约半小时后)→波形止水带一侧平段部分粘贴在混凝土表面→安装扁钢上紧膨胀螺栓固定→锯掉高出螺栓的螺杆以避免戳破上部复合盖片→安装橡胶棒并与接缝壁嵌紧→坡面缝可先固定波形止水带两侧后填塞塑性填料(水平缝先填塞塑性填料最后再固定波形止水带另一侧)→最后采用封边剂对波形止水带两侧作封边处理。

4.2.3 防渗保护盖片与波形止水带之间的塑性(或柔性)填料施工

该填料覆盖范围的混凝土表面同样按要求涂刷底胶后，即可进行柔性填料嵌缝施工。在设计接缝变形条件下，填料能在水压力作用下流入接缝，并满足止水要求，塑性填料的断面面积宜为接缝设计张开断面面积的2.0～2.5倍。若底胶过分干燥时不粘手，需要重新补刷底胶以保证填料与混凝土面的黏结良好。

4.2.4 防渗保护盖片施工

按照设计要求粘贴三元乙丙橡胶防渗保护盖片且用不锈钢扁钢紧固一侧，接着设计要求的断面尺寸将填料填塞密实后，再压紧防渗保护盖片另一侧并上紧螺栓。防渗保护盖片之间的接头可采用硫化连接或者搭接，搭接长度应大于20cm。

如果是柔性材料嵌缝，则将嵌填入到保护盖片内后，其边缘部位应锤压密实，接头部分应做成坡形斜面过渡，以利于与下段填料的粘贴。柔性材料如果采用先填料后安装防渗盖片，则盖片粘贴过程中应注意排出柔性填料与混凝土粘接面之间的空气，并与混凝土粘贴处用手掌按压密实，扁钢应紧贴防渗盖片下部的填料包边缘安装，保证防渗盖片与混凝土之间的柔性填料结合紧密，不得在有空腔的情况下紧膨胀螺栓。如果气温较低，可采取烘热措施以提高柔性材料粘结度。

4.2.5 无黏性填料(粉煤灰或粉细砂)及不锈钢保护罩

采用粉煤灰或粉细砂(最大粒径不超过1mm)以起到治愈性止水作用，用带孔金属片内衬土工织物制成的不锈钢保护罩起覆盖和保护作用。先安装不锈钢保护罩，再进行无黏性材料回填，保护罩安装需用扁钢和膨胀螺栓与混凝土接触面固定牢靠且密封，以防止填料流失，无黏性填料应加水将填料湿润成团，采用专用成型机填入以确保填塞密实。

4.2.6 不锈钢扁钢压边处的封边处理

波形止水带、防渗保护盖片、不锈钢保护罩的不锈钢扁钢压边，均用封边剂封边处理，要求封边密实，粘结牢固，将两侧翼边粘结在混凝土基面上，封边宽度大于50mm。涂刷时应倒角平滑、无棱角、无漏涂，封边密实均匀。常温时，封边剂适用时间为30min～60min，固化时间为3h左右。材料拌匀后应在适用期内涂刷完毕，封边完成后，不要踩踏、触碰，让封边剂自然晾干。

5 结语

低面板坝与巨型面板坝接缝止水的区别在于巨型面板堆石坝累计沉降量较大，进而造成的面板接缝变形更加严重，因此考虑坝体适应更大沉降变形能力，设计单位在止水材料的选型上应重点考虑，特别是铜止水应从规范规定的最大常规厚度12mm调整至18mm，鼻梁的高度和宽度也相应大幅度增高和加宽。鉴于堆石坝主要变形区的面板混凝土张性缝比压性缝的变形要大，因此，底部铜止水及接头厚度、鼻梁高度和宽度也应有所增加，以适应抗变形能力。所有接缝的表面止水均应设置无黏性填料以进一步治愈防渗和适应面板沉降变形。本文浅析的面板堆石坝接缝止水的质量控制，希望对从事巨型堆石坝的设计和工程管理人员能有一定的帮助。