鄂北水资源配置工程2016年11标渡槽伸缩缝止水设计

2018-11-12郭春雷孟江红任鑫龙

水利水电工程设计 2018年3期

郭春雷张宁孟江红任鑫龙

近年来随着社会较快发展，应用于农田灌溉、城镇生活用水、工业用水、跨流域输水、排涝等渠水输送的架空输水建筑物——渡槽得到非常快的发展，在一些大型输水工程上渡槽以其大流量跨越河渠、道路、山谷等优点倍受推崇，渡槽正日益在结构型式、施工、止水型式和材料等方面受到广泛关注和深入研究。例如在山西万家寨引黄工程采用了钢筋混凝土渡槽，止水型式采用中部埋入式橡胶止水带加嵌缝对接止水；东深供水工程中采用了U型两向预应力渡槽，止水型式采用橡皮压板式止水加双组分聚硫密封胶辅助防渗；宁夏唐徕渠跨北塔湖渡槽工程采用了预制两向预应力渡槽，止水型式采用V型橡皮粘合式搭接止水；而南水北调工程将渡槽在规模、跨度、型式和数量上更加提高了一步，不同渡槽止水采用了中部埋入式橡胶止水带、紫铜片、橡皮压板式止水等多种型式。但随着渡槽建成，在工程运行中也暴露出一些问题，其中主要就是伸缩缝漏水，甚至到十槽九漏，如何保证伸缩缝止水功能已成为渡槽工程建设中一个较大的难题。本文结合龙泉河渡槽止水设计，简要论述了各种止水效果和适合条件，为类似工程设计提供参考。

1 工程概况

湖北省鄂北水资源配置工程是从丹江口水库清泉沟隧洞进口引水，向沿线城乡生活、工业和唐东地区农业供水，解决鄂北地区干旱缺水问题的一项大型水资源配置工程。工程线路总长度269.67km，其中跨越龙泉河及龙泉河支流的龙泉河渡槽工程设计流量7.4m3/s，渡槽长度730m。其中渡槽进、出口渐变段分别长8m和12m，槽身跨度为10+46×15+10m，共710m长；渡槽设计为简支单孔钢筋混凝土矩形槽，采用满堂支架现浇施工方法。单槽内轮廓尺寸3.3m×2.7m（净宽×净高），腹板厚度0.25m，底板厚度0.3m，设计水深2.1m，平均流速0.836m/s。根据山谷地形情况，渡槽下部结构在河滩上布置为排架柱，河中槽墩较高布置为实体墩。在河滩部分，基岩埋深较浅，槽墩采用扩大基础并坐落在基岩上；在河中为方便施工基础形式改为钻孔灌注嵌岩桩基础。

2 渡槽止水型式

龙泉河渡槽由于跨越河道范围较大，设计跨度较多，伸缩缝也较多，保证每跨渡槽之间伸缩缝的止水设计安全显得非常重要。设计开始前查阅了相关渡槽止水资料，并根据以往渡槽设计经验和运行情况，考虑了多种伸缩缝止水方案。

2.1 中部埋入橡胶止水带加临水面填双组分聚硫密封胶辅助防渗止水

中部埋入橡胶止水是将橡胶止水带埋置于接缝处槽身侧墙及底板混凝土中来达到止水效果的一种止水型式。橡胶止水带目前常用的有的651型多规格橡胶止水带，此类止水方式上世纪末在万家寨引黄工程钢筋混凝土矩形渡槽中采用过，伸缩缝止水构造图如图1所示。但根据实际运行效果看，采用了中部埋入式橡胶止水带止水效果并不理想，在许多伸缩缝处出现了漏水情况且后期修复十分困难。分析原因多跟施工工艺和施工人员操作技术质量不高有关。对于在临水面采用了聚硫密封胶嵌缝辅助防渗止水，初期止水效果较好，但运行一段时间后，由于受伸缩缝狭小混凝土侧壁不易打毛和清洗不干净等原因，很难粘合严密，时间久了材料易发生脱落、老化，止水效果难以长久。

图1 中埋式伸缩缝止水构造图（单位：mm）

2.2 橡皮粘合式搭接止水

橡皮粘合式搭接止水是用胶粘剂将橡皮止水带粘贴在伸缩缝两边混凝土上并压紧，止水表层常回填防护用砂浆。宁夏唐徕渠跨北塔湖渡槽工程中预制渡槽的止水型式采用了环氧树脂粘贴V型橡皮的粘合式搭接止水，止水结构如图2所示。因为属于灌溉渠道，且伸缩缝较少，每年均有一定时间进行检修，表层没有回填防护用砂浆，以方便对伸缩缝进行直观检查与维护，目前运行效果良好，但后期维护工作量较大，在伸缩缝较多和无定期检修条件的渡槽上不宜推广。

图2 粘合式搭接止水构造图（单位：mm）

2.3 橡皮压板式止水加双组分聚硫密封胶辅助防渗

橡皮压板式止水是在伸缩缝两侧预埋螺栓，将止水橡胶带用扁钢并通过拧紧螺母紧压在接缝处的止水方式。通常在临水面凹槽内填入沥青砂浆、1∶2水泥砂浆或丙乳砂浆等。在东深供水工程中渡槽止水型式采用了橡皮压板式止水加双组分聚硫密封胶辅助防渗，如图3所示。接缝槽口两侧预埋不锈钢螺栓，将预先打好孔的止水带穿过螺栓铺设在槽口处，用GB胶与侧壁混凝土粘结，再用不锈钢扁钢板压紧，并用不锈钢螺母固定，在接缝口填塞聚乙烯嵌缝板，两侧预留凹槽内回填粘结强度更高的丙乳砂浆，最后在表面缝隙处涂抹一道聚硫密封膏，既可辅助止水又可起到保护接缝得作用。

图3 橡皮压板式止水构造图（单位：mm）

该种止水方式需要在混凝土中预埋螺栓并与橡胶带打孔位置对准，预埋螺栓需要一定长度，因此一般需要渡槽侧壁及底板在伸缩缝处加厚。橡胶带可采用U型GB复合橡胶，可承受较大水压以及适应较大纵向张开、横向错动、竖向位移等变形，对于大跨度、伸缩范围较大的渡槽是一种较好的选择，另外，一旦出现漏水修复也较容易。需要特别注意的是施工前及施工过程中对止水带的保护，在施工过程中要对螺栓准确定位，做好固定，防止施工过程中发生扰动，为此可提前将螺栓按要求的距离焊接在预埋钢板或钢筋中，并固定于不易受扰动的模板上。缺点是相对规模较小的渡槽，费用增加较多；橡胶带易受螺栓摆放不正发生变形影响止水效果。

2.4 紫铜片止水

紫铜片止水应属于中部埋入式搭接止水一种，用紫铜片代替橡胶止水带，常被用在混凝土工程的施工缝、沉降缝和变形缝上以避免水的渗漏危害，具有抗腐蚀能力强、抗拉强度高、韧性好、外观轮廓简单和可接受较大变形等优点。为防止紫铜片U型槽变形，常在U型槽内填塞橡胶棒。紫铜止水片安装方法很重要，一些工程中紫铜片未固定好，在浇筑混凝土过程中挤压褶皱在一起，没能起到止水作用。以前常采用钢筋挂钩，但加工挂钩比较费力，固定效果不理想。现在较多采用托架和T型小钢筋弯头，在安装止水前先把托架安装好，用小钢筋弯头把止水夹紧不让其移动。另外可以焊接接长，当需要焊接时可以采用夹具固定，预留出焊接位置。紫铜片止水耐久性好，作为无更换条件的接缝止水设计具有良好的优越性。

2.5 SK单组分手刮聚脲涂层止水

SK单组分手刮聚脲近年来多用在修补混凝土裂缝方面，作为渡槽、涵管等的接缝止水材料，经常用在弥补原止水出现渗漏等缺陷修补上，施工时在伸缩缝处粘贴一层抗拉强度和柔韧性较好的胎基布，后在伸缩缝及两侧一定范围混凝土侧墙上涂抹密封性、耐久性、抗拉、变形能力较好的聚脲材料作为止水层，所形成的聚脲弹性体可以保证在渡槽伸缩时密封材料不致脱落，从而可以很好地解决目前出现的伸缩缝止水破坏问题。通过对多项工程后期伸缩缝缺陷修补结果观察，效果较好。如图4所示。

图4 渡槽伸缩缝止水缺陷表面防护处理构造图

3 渡槽止水选择

在龙泉河渡槽工程设计中，建设方及设计方均希望得到较为理想的止水效果，以降低后期运行费用和管理难度，并为此提高了伸缩缝止水工程的投资费用。设计考虑采用多道止水形式。该渡槽为常年输水运行，渡槽长度较大、伸缩缝较多，橡皮粘合式搭接止水因增加了定期检修维护工作量，首先被放弃。

中部埋入橡胶止水带的止水方式施工工艺相对较复杂，施工质量较难保证，设计考虑采用紫铜止水片代替橡胶止水带，以提高伸缩缝的耐久性和抗拉变形能力，但这种止水一旦出现漏水，很难修复，因此，设计把紫铜止水片作为伸缩缝第二道止水，起到备用作用。第一道止水采用橡皮压板式止水加双组分聚硫密封胶辅助防渗。该止水型式施工相对简单，前期只需特别注意螺栓定位问题，后期混凝土浇筑达到一定强度后再安装伸缩缝，一旦前期固定螺栓出现定位问题，还可以采用锚栓补救；当橡胶止水带及密封出现问题，可以拆卸下来更换或修补，维护较为方便。龙泉河渡槽伸缩缝止水构造如图5所示。