水工建筑物紫銅片止水設計要點分析

曾斯亮，張海學，姜大沖，章　勇

(1.江蘇省淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005；2.江蘇淮源工程建設監理有限公司，江蘇 淮安 223005)

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水工建筑物紫銅片止水設計要點分析

曾斯亮1，張海學2，姜大沖1，章勇2

(1.江蘇省淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005；2.江蘇淮源工程建設監理有限公司，江蘇 淮安 223005)

摘要：防滲止水是水工建筑物的關鍵一環，紫銅片是水工建筑物沉降縫、伸縮縫之間常用的止水材料，其結構設計是否科學關系到水工建筑物的安全、可靠運行。文章通過對紫銅片止水設計要點進行分析，介紹了一套能較好的適應地基沉降的紫銅片止水設計結構型式。

關鍵詞：防滲止水；紫銅片止水結構；適應變形；設計思路；結構型式

1概述

防滲止水體系是水工建筑物的重要組成部分。水工建筑物由于其結構尺寸、型式、荷載及基礎處理不一等原因，常常要設置一定數量的伸縮縫、沉降縫，伸縮縫、沉降縫之間必須安裝止水構件，以確保防滲效果。紫銅片止水是最常用的一種，它具有防滲性能好，適應變形能力強，不易銹蝕斷裂的優點。

水工建筑物常建在軟弱地基上，要采取必要的地基處理措施，各個部位基礎處理措施不可能完全一樣，必然會產生不均勻沉降，紫銅片材料本身雖然具有較好的柔韌性，但其變形能力已遠遠不能滿足水工建筑物結構不均勻沉降和水平位移的要求。如果不在結構型式上做一定的設計處理，當所受拉力過大時，紫銅片也會出現斷裂(特別是焊接處)，止水結構就此破壞，將會給水工建筑物的運行帶來危險。

此外，水工建筑物的止水一般是封閉式止水(如混凝土箱涵)，存在水平止水與垂直止水相交處的連接問題，該處是處理位移和止水效果的矛盾點，如果設計處理不合理，止水防滲問題就不能得到徹底解決。特別是建在砂土、粉砂土地基上的水工建筑物,如果止水破壞漏水,水流會帶走地基中的細砂、細土顆粒，掏空基底，從而使建筑物發生沉陷倒塌破壞。所以能最大的適應地基沉降、止水效果好、施工簡單方便、結構耐久適用的紫銅片止水結構，是保證水工建筑物的安全和穩定的重要環節。

2設計思路

一般水工建筑物各結構部位的地基土質情況、荷載情況、地基處理方式及本身結構等都存在差異，沉降縫、伸縮縫兩側結構部位在運行后出現地基沉降不均勻、水平拉動的現象，出現沉降差異或水平位移，止水設備就會受到豎向拉力或水平拉力作用，所以止水構件設計必須滿足沉降縫、伸縮縫兩側結構允許最大不均勻沉降和水平拉移時不予破壞。因此在止水結構設計中，必須同時考慮允許最大不均勻沉降和水平拉移兩方面因素，由于地基土質情況、荷載情況、地基處理及結構本身的差異，一般豎向位移發生的幾率大大高于水平位移，是止水破壞的主要原因，因此應把豎向位移作為主要矛盾[1]。

3水平止水結構型式設計

根據《水閘設計規范》(SL265—2001)中第8.3.6條規定：“土質地基允許最大沉降量和最大沉降差，應以保證水閘安全和正常使用為原則，根據具體情況研究確定。天然土質地基上水閘地基最大沉降量≤15 cm，相鄰部位的最大沉降差≤5 cm。”結合該條文，“當控制水工建筑物地基最大沉降量≤15 cm時，而考慮相鄰部位的最大沉降差為最大沉降量15 cm時為最不利情況時”，水平止水結構按圖1所示設計，牛鼻子高度為6.5 cm，中間水平段位2 cm，牛鼻子中間灌充瀝青，兩側水平段翼長10 cm。當出現地基沉降不均、水平錯動而造成水平止水受拉時，紫銅片受拉自由伸縮長度能達到15 cm，滿足允許最大沉降差的要求而不出現紫銅片斷裂。

圖1水平紫銅片止水大樣圖圖2垂直止水大樣圖

4垂直止水結構型式設計

垂直止水同樣需要滿足能自由伸縮以適應地基沉降不均和水平拉動而造成斷裂破壞，如圖2，垂直止水水平斷面設計為L型，垂直方向為一字型，一端固定在先澆筑的混凝土墩墻里，另一端為自由伸縮端，伸入預先安裝好的預制混凝土燕尾槽(如圖3，一般每節長30～50 cm)內10 cm，燕尾槽內灌充瀝青，燕尾槽混凝土強度等級與墩墻一致，燕尾槽與混凝土模板一起安裝(見圖4)。一旦因地基沉降不均或水平錯動造成垂直止水受拉，由于自由端的存在，垂直止水能夠在燕尾槽內上下移動和自由伸縮，在允許的豎向沉降和水平位移范圍內有效的保證止水效果。

圖3燕尾槽大樣圖

圖4垂直止水布置大樣圖

5水平止水與豎直止水相交處的連接設計

水平止水與垂直止水交叉處是止水設計的關鍵點，該處連接方法有很多，一般可分為2類：①柔性連接，是指在交叉處止水就位后，外包以瀝青塊體；②剛性連接，是將紫銅片止水適當剪裁，然后再用銅焊焊接，如圖5所示水平止水與垂直止水焊接大樣圖。在工程實踐中，對于垂直止水與水平止水連接的垂直交叉處多采用柔性連接，即垂直止水一半與水平止水焊接，一半與水平止水搭接，確保在允許沉降和水平位移時該處止水結構不破壞，止水效果不降低。如圖6所示的瀝青盒鋼殼，按圖七所示方法安裝在垂直止水與水平止水連接處，并灌充瀝青體，以此將交叉處止水外包，然后澆筑底板混凝土，使之變成密封系統。當因地基沉降不均或水平錯動造成止水構件受拉，由于連接處也有自由端的存在，垂直止水和水平止水都能夠自由伸縮，在允許的沉降范圍內不被拉斷，從而有效的保護連接處止水[3]。

圖5　水平止水與垂直止水焊接大樣圖

圖6　瀝青盒鋼殼大樣圖

圖7　水平與垂直止水連接大樣圖

6結語

紫銅片止水是水工建筑物防滲體系中的組成部分，不同的建筑物和不同的地基條件，對止水的要求也各不相同，依據規范和地基計算進行合理的止水結構型式設計，是保證水工建筑物的安全和穩定的一個重要環節。文章介紹的紫銅片止水設計經過大量實踐，止水效果良好，值得借鑒。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.SL265—2001水閘設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]陳寶華，張世儒.取水輸水建筑物叢書—水閘[M].北京：中國水利水電出版社，2003：27-60.

[3]中華人民共和國發展和改革委員會.DL/T5215—2005水工建筑物止水帶技術規范[S].北京：中國電力出版社，2005.

中圖分類號：TV222

文獻標識碼：B

[作者簡介]曾斯亮(1983-)，男，江西吉安人，工程師；張海學(1962-)，男，陜西咸陽人，高級工程師；姜大沖(1990-)，男，江蘇灌南人，助理工程師；章勇(1975-)，男，江蘇淮安人，高級工程師。

[收稿日期]2015-10-22

文章編號：1007-7596(2016)01-0046-03