銅止水延壓設備的設計與應用

謝 攀， 趙 啟 強， 吳 振 麟

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610037)

1 概 述

北川縣開茂水庫混凝土面板的設計坡比為1∶1.4，面板混凝土厚度為35 cm，采用C25二級配混凝土。主壩面板共計分30塊，其中12 m寬面板28塊、10.84 m寬面板1塊、18.19 m寬面板1塊，混凝土分縫止水采用止水銅片，其中F型止水銅片共計長437 m，W型止水銅片共計長1 758 m，E型止水銅片共計長376 m。F型止水銅片用于趾板混凝土與面板混凝土結合部位周邊縫止水，W型止水銅片用于面板張性縫與壓性縫分縫處止水，E型止水銅片用于面板混凝土與防浪墻基礎伸縮縫止水。鑒于混凝土面板分縫止水的施工質量控制是混凝土面板壩防滲工程中的一項重要內容，其形狀均需根據設計圖紙要求特殊加工制作，其加工質量的好壞對分縫的止水效果具有較大的影響，不同形狀的止水銅片因其所處的位置和承受荷載的不同而適應不同的變形，止水銅片在壩體防滲工程中起著至關重要的作用[1]。止水銅片的構造見圖1。

圖1 止水銅片構造圖

2 設計思路

止水銅片通常采用經過煺火處理的紫銅片，其抗腐蝕能力強，抗拉強度高，韌性好，能夠承受較大變形；另外，其外觀輪廓清晰，無裂紋、壓折、凹坑，延展性較好，冷彎180°不出現裂縫，在0 ℃～60 ℃范圍內連續進行張開閉合50次不出現裂縫，塑性極好，易沖壓成型。故在實際工程中通常利用紫銅片延展性好和抗腐蝕性高等特點制作成特殊形狀的止水銅片，以適應不同部位的止水要求。

止水銅片傳統的加工方式主要分為以下兩種：(1)采用木材煺火處理，將止水銅片切割成2～3 m一段，敲打成型，然后進行接縫焊接。但該工藝受限于材料煺火不均、平整度差、效率低等因素影響，其產品品質難以得到保證[2]；(2)采用傳統的沖壓機床沖壓成型，但該工藝受模具限制，銅片止水加工的最大長度為3 m，且沖壓機床不易在工地現場安裝使用，從而增加了止水銅片水平運輸和裝卸過程中的保護成本；同時，沖壓機床沖壓成型的優點在于對止水銅片“鼻子”的成型控制，而對于兩邊“立腿”一次性成型的變形量大，進而增加了二次成型的人工成本。

銅止水延壓設備設計的思路來源于提高止水銅片的加工工效，以滿足面板混凝土澆筑施工工期要求，同時在大批量加工過程中提高止水銅片的成型質量[3]。經對止水銅片的構造進行分析，設計出一臺銅止水壓延設備并用于止水銅片的加工，該機器的優點在于能夠連續加工成型，而且加工后的止水銅片分節成型長度能夠達到50 m以上，機器工效能夠達到75～80 m/h；同時，對于止水銅片“鼻子”和“立腿”成型的變形量精度控制高，加工成型的止水銅片平整度較好，產品質量能夠得到較好的保證。

3 銅止水延壓設備的設計

該銅止水延壓設備利用止水銅片延展性好、塑性極好、易沖壓成型的特點，主要由型鋼機架、型鋼壓模(分為凸模和凹模)、液壓千斤頂、卷材傳送托架以及控制系統組成。銅止水延壓設備見圖2。

圖2 銅止水延壓設備示意圖

銅止水壓延設備的工作原理是采用型鋼制成一臺壓模，以千斤頂作為壓模動力，配以人工輔助進行止水銅片的壓制。模具采用調直后的槽鋼制作而成，上部為凸模，下部為凹模，上下模具在千斤頂頂推的剪切作用下使止水銅片受力成型。該設備的長度為4.5 m，一次壓合成型長度為3.5 m，可在不切斷成型止水銅片的基礎上繼續壓制，根據場地情況一次生產產品的長度超過50 m。

4 銅止水的制作、安裝及質量控制

4.1 銅止水的制作

止水銅片采用現場加工制作的方式，根據設計圖紙中面板混凝土止水縫位置的分布情況合理選擇延壓設備的安裝位置。因大壩面板垂直縫由趾板位置向上延伸至壩頂，通常考慮直接將延壓設備布置在垂直縫正對的壩頂位置，以便將成型的止水銅片直接順放至止水分縫位置以減少止水銅片的二次轉運。銅止水延壓設備布置到位后，根據止水的構造形式，及時調節相應模具以確保成型的止水銅片形狀、尺寸符合設計要求。將銅帶卷材放在延壓機后部傳送托架上，銅帶布料時，使銅帶平行且居中于成型機的料槽，防止銅帶偏移影響止水銅片的加工質量。按動延壓機開關，千斤頂推動凹模向上頂推與機架上固定的凸模形成壓合，使止水銅片成型，輔以人工對成型后的銅止水下順，同時待壓銅帶進入料槽，依此循環完成止水銅片的加工制作。

4.2 銅止水的安裝

銅止水安裝前，必須對分節成型的止水銅片接縫處進行接縫焊接。通常采用黃銅焊條氣焊，對縫焊應為單面雙層焊接，搭接焊應為雙面焊接，搭接長度應大于20 mm，對焊縫的質量通常采用煤油進行滲漏檢測[4]。

止水銅片安裝時，需將其表面的浮皮、油污等污物清除干凈，對加工過程中的缺陷部位進行檢查并校正，待處理符合要求后將橡膠棒和泡沫塑料飽滿填充進止水鼻腔內、完成后用膠帶封底以防止在混凝土澆筑過程中水泥漿液填塞鼻腔而影響到止水工作變形性能[5]。

止水銅片必須固定牢靠，避免其在混凝土澆筑過程中發生位移，確保其在混凝土中的正確位置。固定方式可以采用附加鋼筋固定、專用卡具固定、鉛絲和模板固定，固定過程中，避免在止水銅片上穿孔，以免影響其止水性能。

4.3 質量控制

止水銅片的質量控制應從原材料、加工過程、安裝過程、安裝后保護等方面進行控制：

(1) 銅止水須嚴格按照設計圖紙及施工規范中的標準要求進行選材，選擇合格的生產廠家，材料進場必須有出廠合格證和廠家檢驗報告，進場后須經見證取樣復檢，復檢合格后方可使用。

(2) 加工時嚴格控制千斤頂的頂推力和行程，加工前需調節好模具的結構型式、尺寸以及中心線位置，確保成型的止水銅片無損傷、無扭曲變形，成型后的尺寸及中線偏位符合設計圖紙要求。

(3) 避免采用打孔安裝。銅止水的安裝固定一定要牢靠，焊接接頭表面光滑飽滿，無縫隙、孔洞。在止水銅片附近澆筑混凝土時，為避免出現混凝土離析、骨料集中現象以及銅止水被振搗棒破壞，應采用小直徑插入式振搗器進行混凝土振搗并確保振搗密實。

(4) 嚴格禁止踐踏止水銅片，應隨時將其上所附著的污、雜物清除。對混凝土澆筑塊暫不上升的豎向止水銅片或相鄰混凝土塊暫不施工面外露的止水銅片，應采用木板夾護并加固牢靠，避免止水銅片在施工過程中意外損壞。

5 經濟效益分析

采用銅止水延壓機的主要優勢表現在：(1)操作簡單，制作速度快，焊接接頭少，施工效率高，經濟效益好；(2)銅止水規則，表面光滑、清潔、無孔洞、損傷小，質量高；(3)接頭少，減少了焊接薄弱環節，從而大大提高了整體施工質量。采用銅止水延壓機與傳統加工方式的對比情況見表1。

表1 銅止水延壓機與傳統加工方式對比表

采用銅止水延壓機在成本節約的情況下，所生產出的成型銅止水在施工工效、質量、減少焊縫薄弱環節等方面均有顯著提升。

6 結 語

開茂水庫樞紐工程在進行大壩面板混凝土施工時，考慮到混凝土冬季施工以及大體積混凝土連續澆筑等多方面因素(工期緊，任務重)，技術人員成功地設計并運用了銅止水延壓設備，大大提高了施工工效和止水銅片的成型質量，減少了焊接接頭等薄弱環節，確保了止水銅片的施工質量。