專利名稱：用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，適用于水利水電工程，特別適用于混凝土面板堆石壩工程，尤其是高面板堆石壩工程。
七十年代以來，鋼筋混凝土面板堆石壩技術(shù)在世界各國得到了迅速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，目前已建和在建的100米以上的面板壩有35座，其中墨西哥的阿瓜密爾壩(Aguamilpa)壩高187米，是世界上已建的最高面板壩。我國正在興建的天生橋一級面板堆石壩，最大壩高182米，并計劃建232米高的水布埡超高面板壩。
混凝土面板堆石壩，在水壓力和自重的作用下，堆石壩體變形較大，混凝土周邊縫有較大的張開、剪切、沉降三向變形。多年來的實踐證明，周邊縫是現(xiàn)代面板壩的主要漏水源，其防滲止水結(jié)構(gòu)的重要性越采越被顯示出來，尤其是高壩和超高壩，確保其周邊縫防滲止水結(jié)構(gòu)的可靠，是面板壩的關(guān)鍵問題之一。
面板壩周邊縫防滲止水結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)歷了近三十年的研究和實踐，不斷向″性能可靠、施工方便、造價經(jīng)濟″方向改進，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)即是不斷研究實踐的結(jié)果。
七十年代，面板壩周邊縫防滲止水結(jié)構(gòu)如

圖1所示，結(jié)構(gòu)較為簡單，一般只在壩體縫隙中部設(shè)塑料止水片，圖中墊層是1、橡膠(塑料)止水片是2、浸瀝青木板是3、混凝土面板是4。這種止水結(jié)構(gòu)在周邊縫變形較大時止水片極易撕裂造成滲漏。
進入八十年代，隨著筑壩技術(shù)的發(fā)展，人們從計算結(jié)果和工程實際的觀測中，對周邊縫的實際變形有了較為全面和定量的認(rèn)識，也充分認(rèn)識到周邊縫止水結(jié)構(gòu)的重要性。巴西在阿里亞(Areia)壩，對周邊縫首次采用了三道防滲止水結(jié)構(gòu)，我國建成的大部分面板壩周邊縫采用的也是這種類型的防滲止水結(jié)構(gòu)。如圖2所示，它是在早期的止水結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，再在接縫表面增設(shè)嵌縫材料5和覆蓋回填土6用以輔助防滲，在周邊縫底部增設(shè)一道止水銅片7，形成表、中、底三道止水結(jié)構(gòu)形式。這種防滲體系止水結(jié)構(gòu)存在以下問題1 周邊縫防滲止水結(jié)構(gòu)中所用的嵌縫材料，與縫面混凝土不易粘接，易造成混凝土面與嵌縫材料的接觸面被水擊穿而漏水；嵌縫止水材料止水作用，需依賴保護蓋片的密封性，保護蓋片將水庫水壓力傳遞到嵌縫止水材料上，產(chǎn)生擠牙膏式的填充止水作用，然而，由于施工時，難以做到保護蓋片完全密封，因此，局部易出現(xiàn)滲漏，特別是熱施工型嵌縫材料，施工時局部易存有缺陷，更易出現(xiàn)滲漏；2 接縫中部的橡膠(塑料)止水片(帶)，嚴(yán)重影響接縫處混凝土施工質(zhì)量，混凝土振搗機無法振搗緊貼止水片下部的混凝土，易造成止水片周圍混凝土面蜂窩；出現(xiàn)橡膠(塑料)止水片(帶)與混凝土結(jié)合欠牢固，當(dāng)接縫張開過大和水壓較高時，橡膠(塑料)止水片因受拉體積變形，使橡膠(塑料)止水片與混凝土接觸部位脫開，產(chǎn)生漏水；3 縫面頂部鋪蓋的粘土固結(jié)后不易流動，當(dāng)出現(xiàn)縫面滲漏時，水流不易將粘土帶入縫內(nèi)堵住滲漏通道；
4 接縫底部的止水銅片，在剪切變形、轉(zhuǎn)角聯(lián)接、丁字接口等應(yīng)力集中變形段，容易破損而導(dǎo)致漏水；5 在已有的面板壩周邊縫防滲止水結(jié)構(gòu)中，表、中、底三道止水結(jié)構(gòu)之間，不能有效地形成協(xié)同止水作用，在接縫變形和承受高水壓時易被各個擊破，產(chǎn)生漏水通道。
本發(fā)明的目的是提供一種用于水利水電工程上的新型防滲止水結(jié)構(gòu)，以提高混凝土面板堆石壩周邊縫的變形適應(yīng)性和整體防滲性能，具有止水可靠，設(shè)計合理，施工簡單的特點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，在周邊縫表面設(shè)有嵌縫材料，嵌縫材料是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料；在嵌縫材料的表面貼有保護膜，保護膜是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料混凝土防滲保護蓋片；在周邊縫中部設(shè)有圓柱形橡膠棒；圓柱形橡膠棒是實心棒或厚壁空心棒或由小直徑的橡膠棒復(fù)合成的橡膠棒；可在周邊縫底部設(shè)有一道止水銅片；在銅片和墊層料之間布設(shè)一層高強半滲漏土工布墊片。
本發(fā)明的優(yōu)點是1 由于本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)中的嵌縫止水材料，選用了國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)并銷售的″SR塑性止水材料″(注冊商標(biāo)為盛榮)，具有獨特的耐老化性、高塑性、耐溫性、延伸性、抗?jié)B性，冷操作施工，與混凝土基面粘接牢固。其主要特性見下表，它能夠滿足我國面板壩工程對嵌縫止水材料性能、質(zhì)量的要求，混凝土面與SR塑性止水材料的接觸面不易被水擊穿；止水防滲效果好，經(jīng)面板壩工業(yè)性實驗驗證，初次蓄水壩后滲水量為10～70升/秒，穩(wěn)定滲水量為0.1～10升/秒，普遍較國外同類工程低。本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)中的嵌縫材料產(chǎn)品型號 SR-2 SR-3SR-4主要特性 耐熱 80度耐熱 80度 耐熱 80度耐寒 -40度耐寒 -50度 耐寒 -50度延伸率＞800％ 延伸率 ＞1000％ 抗擠穿性＞10毫米縫隙適用工程 普通面 嚴(yán)寒地區(qū)、 超高面板壩工程板壩工程 高面板壩工程2 由于本發(fā)明所述防滲止水結(jié)構(gòu)中所用的SR塑性止水材料是由配套的SR底膠粘貼到面板壩接縫的混凝土面上的，SR配套底膠的主要組份與SR塑性止水材料相同，因此，兩者完全親合，同時，它又能滲透到混凝土的毛細孔中，使SR塑性止水材料能扎根在混凝土上。SR配套底膠與混凝土的粘接強度為0.8兆帕，SR塑性止水材料母材強度小于0.2兆帕，從而保證了在工程運行的環(huán)境條件下，SR塑性止水材料與混凝土的粘接強度大于母材強度，在接縫變形時，高壓水不會擊穿SR塑性止水材料與混凝土的粘接面。
3 本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)，選用橡膠棒替代已有技術(shù)接縫中部的橡膠(塑料)止水片(帶)，這種結(jié)構(gòu)不會影響接縫處混凝土施工質(zhì)量，混凝土振搗機能方便地振搗縫隙兩邊的混凝土，混凝土面不會出現(xiàn)蜂窩；在接縫變形和水壓較高時，橡膠棒在混凝土內(nèi)一同變形，呈越擠越緊的狀態(tài)，圓柱形的橡膠棒不易斷裂，能成為在水壓作用下擠入縫隙內(nèi)的SR塑性止水嵌縫材料的可靠支承體；橡膠棒起的重要作用是阻止塑性止水材料流失。
4 本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)，縫表面的嵌縫塑性止水材料在水壓力的作用下，擠入縫內(nèi)起封縫止水作用；縫中部的橡膠棒，隨著接縫沉降變形和塑性止水材料的擠入，嵌入楔形體呈越壓越緊的趨勢，一方面能與嵌縫塑性止水材料聯(lián)合起止水作用，另一方面也能作為嵌縫塑性止水材料在縫內(nèi)的支承體；縫底部的止水銅片在剪切變形不太大的情況下也有較好的止水效果；接縫下面的砂漿墊層和小區(qū)墊層料是塑性止水材料可靠的支承體，即使在接縫內(nèi)部其它止水材料局部失效的情況下，足量的嵌縫塑性止水材料與墊層料仍能保持接縫封閉止水狀態(tài)；整體防滲止水結(jié)構(gòu)能有效地形成協(xié)同止水作用，在接縫變形和承受高水壓時，難以形成漏水通道。
5 本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)，施工簡便，易于維護，所用SR塑性止水材料施工為常溫冷操作施工。不干擾面板壩堆石料和混凝土的正常施工工序和質(zhì)量，易于保證施工質(zhì)量，且施工質(zhì)量和效果在面板壩工程施工期和運行期，都容易檢查、維護。
6 本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)，造價低，工藝簡單、工程干擾少、施工速度快，在中低面板壩采用本發(fā)明所述防滲止水結(jié)構(gòu)。直接減少了施工工序，節(jié)省了材料費用，從而降低了面板壩工程止水結(jié)構(gòu)施工的綜合造價。
圖1是早期面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是在壩高大于200米的面板壩周邊縫上采用本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是在壩高大于200米的面板壩周邊縫上采用本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)另一示意圖；圖5是在壩高大于200米的面板壩周邊縫上采用本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)再一示意圖；圖6是在壩高為100米～200米的面板壩周邊縫上采用本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是在壩高小于100米的面板壩周邊縫上采用本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明所述止水結(jié)構(gòu)在高面板壩周邊縫變形后的示意圖；下面通過附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明所述內(nèi)容做進一步的詳細說明實施例1一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，運用在壩高大于200米的高面板壩上，如圖3、4、5所示，由于高面板壩的混凝土面板4較厚(1米左右)，承受的水壓較高，預(yù)期接縫變形較大。因此，其周邊縫宜采用SR塑性止水材料5與橡膠棒8----"F"型止水銅片7----墊層料1(如瀝青砂漿)組成的三層防滲體系為主，輔助以回填覆蓋粉砂土6的工程措施。
接縫中部的橡膠棒8可以根據(jù)工程施工條件選用圖3所示的實心棒、圖4所示的厚壁空心棒，或圖5所示的由小直徑的橡膠棒復(fù)合成的橡膠棒；橡膠棒8直徑應(yīng)與預(yù)期接縫最大變形量相適應(yīng)(選用橡膠棒直徑150～100毫米)；橡膠棒8材質(zhì)宜用氯丁橡膠或天然橡膠。銅片7和墊層料1與其它面板壩工程相同，在銅片7和墊層料1之間布設(shè)一層高強半滲漏土工布墊片9，以緩沖堆石墊層1或砂漿墊層1對銅片7的磨損。
本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)施工工藝步驟是墊層料1(包括堆石墊層、砂漿墊層、瀝青砂漿)、止水銅片7、浸瀝青木板3的施工與通常的面板壩施工相同；橡膠棒8施工應(yīng)注意立模位置和臨時保護措施，防止偏位；SR塑性嵌縫止水材料5的施工是本發(fā)明所述防滲止水結(jié)構(gòu)施工中最關(guān)鍵的工藝，具體施工工序是1 準(zhǔn)備工序工具準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備、安全準(zhǔn)備；2 清縫在需要施工的縫口處，預(yù)制或鑿制出規(guī)定的15～20厘米深的″V″形槽，用水、鋼絲刷沖刷縫槽及邊緣各20厘米寬度，去除雜物，涼干或烘干；3 刷底膠底膠選用國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)并銷售的″SR塑性止水材料配套底膠″；在干凈干燥的縫槽上均勻涂第一道SR塑性止水材料配套底膠，底膠涂刷寬度應(yīng)至固定角鋼處；底膠干燥后(1小時以上)，刷第二道SR塑性止水材料配套底膠，待底膠表干(沾手，不沾手時，約0.5小時)，即可進行SR塑性止水材料5的施工；對底膠過分干燥時(不沾手)，需要重新補刷底膠；底膠涂刷應(yīng)均勻，既不露白(漏刷)又不過厚；4 用嵌縫塑性止水材料嵌縫塑性止水材料，選用國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所專門為面板壩接縫止水而研制生產(chǎn)并銷售的″SR塑性止水材料″(注冊商標(biāo)為盛榮)。SR塑性止水材料由丁基橡膠、有機硅耐老化型高分子材料為主要組分，配以其它耐水、耐老化性質(zhì)穩(wěn)定的增韌、改性助劑，經(jīng)混煉、密煉、反應(yīng)等工序生產(chǎn)而成，具有獨特的耐老化、高塑性、耐溫性、延伸性、抗?jié)B性、冷施工及與混凝土基面的粘接性等特性，能夠滿足面板壩及其它水工、民用建筑接縫對嵌縫止水材料的性能要求；將SR塑性止水材料5用手搓揉成細長條進行嵌縫施工，施工原則先縫里后縫外，先兩邊后中央。首先，將SR塑性止水材料5沿縫槽鋪填，用手將SR塑性止水材料5由縫中央向兩邊粘貼，粘貼寬度要達到角鋼固定部位(用SR塑性止水材料在混凝土上找平2～3厘米)，最后在縫槽上填出規(guī)定的SR塑性止水材料鼓包，SR鼓包的截面積應(yīng)為預(yù)期縫最大張開變形所需填充截面積的1.5～2.5倍，SR鼓包的形狀為半圓形或接近半圓形的圓弧形，其半徑根據(jù)不同的壩高由經(jīng)驗公式r=2kLS/π]]>算出(式中r為SR鼓包半徑，厘米；K為SR填充系數(shù)，取1.5～2.5,L為面板厚度厘米；S為接縫可能發(fā)生的最大開度，厘米；π為圓周率)，用手或木榔頭進行整形，按照設(shè)計圖紙規(guī)定的形狀，用鐵皮或木板制成的SR鼓包形狀模尺，去檢測施工段SR鼓包的規(guī)整性，通過抽樣(通常每10～20米為一施工驗收段)作破壞性檢測(選點由縫內(nèi)挖出嵌縫塑性止水材料)，檢查SR塑性止水材料8與混凝土基面的粘接狀況，如果SR塑性止水材料與混凝土基面剝離，則為不合格；如果SR塑性止水材料與混凝土基面完全不剝離，則為合格；粘接不合格的施工段必須返工，合格后，才可進行表面保護工序；5 表面保護在經(jīng)規(guī)整性和粘接性檢驗合格的SR塑性止水材料施工段表面，小心覆蓋保護膜10(橡膠片、土工膜等)，角鋼壓條11下的混凝土面上應(yīng)有3厘米厚SR塑性止水材料找平層，固定角銅螺栓時，應(yīng)避免將SR塑性止水材料鼓包壓扁。
保護膜10可以是選用國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)并銷售的″面板壩混凝土嵌縫SR塑性止水材料混凝土保護蓋片″，它是由SR塑性止水材料與高強聚脂氈、鍍鋁聚脂薄膜復(fù)合而成的防滲止水片材，具有防滲、抗裂、耐紫外光、抗凍及與混凝土粘貼牢固的特性。作為SR塑性止水材料的表面保護蓋片，不僅可以保護SR塑性止水材料免受陽光直射、機械損傷，而且可以起到增加一道止水、增強SR塑性止水材料封縫止水作用的效果；由于與SR塑性止水材料性能等方面相親和，效果很好；也可以選用橡膠或塑料保護膜。
本發(fā)明所述的防滲止水結(jié)構(gòu)，可用于面板壩所有可能產(chǎn)生滲漏的混凝土接縫上，包括周邊縫、垂直縫、防浪墻縫、趾板縫、混凝土裂縫等，嵌縫塑性止水材料與接縫內(nèi)部的支承體橡膠棒一起，構(gòu)成接縫止水結(jié)構(gòu)；在面板壩接縫中，塑性嵌縫止水材料本身就是具有水壓承載能力的材料，橡膠棒、止水銅片、堆石墊層(如水泥砂漿墊層、瀝青砂漿墊層)在接縫中起支撐塑性嵌縫止水材料并阻止其流失的作用。
面板壩周邊縫整體模型試驗表明面板壩接縫下的墊層料是塑性止水嵌縫材料最可靠的支承體，塑性止水嵌縫材料5通過配套底膠牢固地粘接在混凝土接縫迎水面上，在水壓力的作用下，塑性止水材料通過自身的塑性流動和延伸性，適應(yīng)和填充變形的接縫，與接縫內(nèi)部的支承體橡膠棒8、止水銅片7和墊料層1一起實現(xiàn)對面板壩接縫的封縫止水作用。
高面板壩實際運行過程中，在高壓水和壩體自重的作用下，壩體產(chǎn)生變形引起周邊縫呈三向變位，縫表面的塑性止水材料在水壓力的作用下，擠入縫內(nèi)起封縫止水作用；縫中部的橡膠棒，隨著接縫沉降變形和塑性止水材料的擠入，嵌入楔形體呈越壓越緊的趨勢，如圖8所示，一方面能與塑性止水材料聯(lián)合起止水作用，另一方面也能作為塑性止水材料在縫內(nèi)的支承體；在周邊縫變形時，浸瀝青木板起避免混凝土硬接觸而可能導(dǎo)致碎裂的作用；縫底部的止水銅片在剪切變形不太大的情況下也有較好的止水效果；接縫下面的砂漿墊層和小區(qū)墊層料是塑性止水材料可靠的支承體，即使在接縫內(nèi)部其它止水材料局部失效的情況下，足量的塑性止水材料與墊層料仍能保持接縫封閉止水狀態(tài)。
實施例2一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，運用在壩高為100米～200米的面板壩周邊縫上，如圖6所示，其周邊縫宜采用SR塑性止水材料5與----″F″型止水銅片7----墊層料1(如瀝青砂漿)組成的防滲止水體系，可以輔助以回填覆蓋粉砂土6的工程措施。
另外，可以在接縫V型槽處，放置一個橡膠棒(直徑為30～50毫米)，用以支承SR塑性止水材料及堵塞接縫。
其它施工工藝步驟結(jié)構(gòu)工作機理與實施例1相同。
實施例3一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，運用在壩高小于100米的面板壩周邊縫上，如圖7所示，其周邊縫宜采用SR塑性嵌縫止水材料5與----墊層料1(如瀝青砂漿)組成的雙層防滲止水體系，可以輔助以回填覆蓋粉砂土6的工程措施。
其它施工工藝步驟結(jié)構(gòu)工作機理與實施例1相同。
本發(fā)明所述的止水結(jié)構(gòu)形式不僅僅限于實施例中所述的幾種形式，不同工程的混凝土接縫，以其不同的工程(如面板壩、碾壓混凝土壩、混凝土壩、渠道等)、承受水頭大小、預(yù)期接縫的最大變形、工程地址地理條件等選擇單層或多層防滲止水結(jié)構(gòu)，可以確保工程接縫止水結(jié)構(gòu)止水可靠、施工簡便、造價經(jīng)濟。
權(quán)利要求
1 一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，在周邊縫表面設(shè)有嵌縫材料(5)，在周邊縫中部設(shè)有塑料止水材料(8)，其特征在于在周邊縫中部的塑料止水材料是圓柱形橡膠棒(8)。
2 如權(quán)利要求1所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于圓柱形橡膠棒(8)是實心棒或厚壁空心棒或由小直徑的橡膠棒復(fù)合成的橡膠棒。
3 如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于在周邊縫底部設(shè)有一道止水銅片(7)。
4 如權(quán)利要求1或2所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于在周邊縫表面的嵌縫材料(5)是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料。
5 如權(quán)利要求3所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于在周邊縫表面的嵌縫材料(5)是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料。
6 如權(quán)利要求4所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于在嵌縫材料(5)的表面貼有保護膜(10)。
7 如權(quán)利要求6所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于在嵌縫材料(5)的表面貼有保護膜(10)。
8 如權(quán)利要求6所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于保護膜(10)是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料混凝土防滲保肌じ瞧在銅片(7)和墊層料(1)之間布設(shè)一層高強半滲漏土工布墊片(9)。
9 如權(quán)利要求7所述的一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu)，其特征在于保護膜(10)是國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科研所生產(chǎn)的嵌縫塑性止水材料混凝土防滲保肌じ瞧在銅片(7)和墊層料(1)之間布設(shè)一層高強半滲漏土工布墊片(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水利水電工程上的防滲止水結(jié)構(gòu),在周邊縫表面設(shè)有嵌縫塑性止水材料,在周邊縫中部設(shè)有圓柱形橡膠棒,在周邊縫底部設(shè)有止水銅片和墊層料,該防滲止水結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)上具有協(xié)同止水作用,設(shè)計合理,施工簡單,適且于接縫變形大,承受水壓高的面板壩,特別適用于高面板壩上。
文檔編號E02B3/00GK1213029SQ9812060
公開日1999年4月7日 申請日期1998年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月15日
發(fā)明者譚建平, 白美華, 吳淑英, 張捷, 吳關(guān)葉, 涂祝明, 王志宏 申請人:國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院科學(xué)研究所