銅止水成型機(jī)的設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用

張保勝

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

柏葉口水庫(kù)位于山西省呂梁市交城縣會(huì)立鄉(xiāng)柏葉口村的文峪河干流上，水庫(kù)的任務(wù)是以城市生活和工業(yè)供水、文峪河水庫(kù)防洪為主，兼顧提高現(xiàn)有灌區(qū)的灌溉保證率、發(fā)電等綜合利用的中型水利工程。

樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪發(fā)電洞、發(fā)電站組成。壩頂寬10 m，壩頂長(zhǎng)310 m，最大壩高88.3 m。

柏葉口水庫(kù)大壩為山西省第一座混凝土面板堆石壩，2009年10月21日正式開(kāi)工，2010年11月20日實(shí)現(xiàn)大壩封頂。

大壩趾板、面板和防浪墻的結(jié)構(gòu)縫中設(shè)有四種不同形式的銅止水，分別為W1型、W2型、F型、D型，總長(zhǎng)度4 200 m，其中W1型主要用于趾板的伸縮縫處趾板與混凝土防滲板的連接處以及面板之間的伸縮縫處；W2型處于面板和防浪墻結(jié)合的周邊縫位置；F型用于趾板和面板結(jié)合的周邊縫處；D型用于防浪墻之間的伸縮縫處。各種形式的銅止水在大壩不同位置適應(yīng)不同的變形，在壩體整個(gè)防滲體系中起著各不相同的重要作用。銅止水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 銅止水結(jié)構(gòu)圖

2 銅止水成型機(jī)的設(shè)計(jì)

銅止水是中間凸（凹）、兩側(cè)帶翼板的空間結(jié)構(gòu)，而銅止水材料為平面銅板（卷材），這就決定了銅止水不能連續(xù)一次沖壓成型。傳統(tǒng)方法加工的銅止水加工長(zhǎng)度小（一般2 m左右），安裝時(shí)接頭多，難以保證施工質(zhì)量。為減少銅止水接頭,延長(zhǎng)銅止水的一次加工長(zhǎng)度，就必須解決銅止水成型段與平面銅板的連接問(wèn)題，因?yàn)榭臻g體與平面體連接必然起皺、開(kāi)裂，無(wú)法保證銅止水加工質(zhì)量，為此我部根據(jù)銅止水的結(jié)構(gòu)形式，采用從平面到空間逐步漸變的原理設(shè)計(jì)出銅止水成型機(jī)，主要結(jié)構(gòu)有機(jī)架、凹模、凸模、千斤及提升結(jié)構(gòu)等。分三步成型，實(shí)現(xiàn)銅止水的連續(xù)加工：

第一步：即銅止水凸體漸變成型區(qū)（①區(qū)），長(zhǎng)度約100 cm，設(shè)計(jì)有從零至成型高度漸變的凸、凹?jí)翰劢Y(jié)構(gòu)。將銅卷材放進(jìn)①區(qū)進(jìn)行冷壓，銅卷材端部即形成結(jié)構(gòu)要求的凸體結(jié)構(gòu)（鼻子）。

第二步：即銅止水凸體成型區(qū)及翼板漸變成型區(qū)（②區(qū)），長(zhǎng)度約100 cm，設(shè)計(jì)有高度一致的壓槽結(jié)構(gòu)及從零至成型高度漸變的翼板壓制結(jié)構(gòu)。將①區(qū)的銅止水半成品放入②區(qū)進(jìn)行冷壓，銅止水凸體成型，翼板漸變成型。

第三步：即銅止水成型區(qū)（③區(qū)），長(zhǎng)度約100 cm，設(shè)計(jì)有高度一致的壓槽結(jié)構(gòu)及翼板壓制結(jié)構(gòu)。將②區(qū)的銅止水半成品放入③區(qū)進(jìn)行冷壓，銅止水即成型。

上述三步可以同時(shí)進(jìn)行，每擠壓一次銅止水成型約1 m，按以上步驟循環(huán)作業(yè)，即可實(shí)現(xiàn)銅止水的連續(xù)加工成型。F型銅止水成型機(jī)見(jiàn)圖2

圖2 F型銅止水成型機(jī)

3 銅止水的制作

銅止水采用工廠加工制作，施工現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝的施工工藝。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作不同形式的銅止水成型機(jī)，在加工工程中要使銅止水的形式與所選用的成型機(jī)相對(duì)應(yīng)。

3.1 銅止水原材料的選擇及質(zhì)量控制

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范要求的銅止水材料標(biāo)準(zhǔn)選擇合格的生產(chǎn)廠家，材料進(jìn)場(chǎng)必須有出廠合格證，按照要求進(jìn)行抽檢，抽檢合格后方可使用。

3.2 銅止水的加工制作

1）將銅卷材穿進(jìn)帶滾筒的托架。

2）將銅卷材放進(jìn)成型機(jī)①區(qū)進(jìn)行擠壓，形成中間凸體高度漸變的銅止水半成品。

3）將①區(qū)銅止水半成品放入②區(qū)進(jìn)行擠壓，形成中間凸體、兩側(cè)翼板高度漸變的銅止水半成品，同時(shí)①區(qū)重復(fù)前述動(dòng)作。

4）將②區(qū)銅止水半成品放入③區(qū)進(jìn)行擠壓，銅止水成型；同時(shí)①區(qū)、②區(qū)重復(fù)前述動(dòng)作。

5）用鋼鋸將壓制成型的止水銅片截成與設(shè)計(jì)圖紙相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度；由于加工場(chǎng)地及現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，W1型、F型銅止水的最大加工長(zhǎng)度達(dá)到20 m，完全滿足趾板混凝土施工要求。

6）加工成型的銅止水放置在按一定間距排列的方木上，以防銅止水變形和損傷。

3.3 銅止水加工質(zhì)量檢查

表面應(yīng)平整光滑，不得有機(jī)械加工引起的裂紋、孔洞等損傷，無(wú)扭曲變形，成型尺寸及鼻子中心線偏差符合施工規(guī)范要求。

4 銅止水加工制作過(guò)程中最易出現(xiàn)的問(wèn)題

4.1 成型后的銅止水與設(shè)計(jì)尺寸不符合（或偏差尺寸超標(biāo)）

主要原因是原材料尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，加工模具間隙沒(méi)調(diào)試好以及人工操作不熟練造成的。為此必須嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照銅止水成型機(jī)操作步驟進(jìn)行安裝、調(diào)試、加工，定人定崗，操作協(xié)調(diào)一致。每班最少檢查2次成型尺寸，發(fā)現(xiàn)偏差超標(biāo)應(yīng)及時(shí)查明原因進(jìn)行糾正。

4.2 成型后的銅止水鼻子中心線沿長(zhǎng)度方向不成一條直線

主要原因是銅止水成型過(guò)程中，銅止水進(jìn)出成型機(jī)沒(méi)有抬平放正或者銅卷材中心線與成型機(jī)加工中心線不一致。

5 銅止水的安裝及質(zhì)量控制

5.1 銅止水的搬運(yùn)

在工廠加工制作成型的銅止水先用于車(chē)輛運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)附近的固定地點(diǎn)，放置在按一定間距排列的方木上，并且要用防雨布蓋好。搬運(yùn)過(guò)程要有專(zhuān)人指揮，避免銅止水扭曲變形。

5.2 銅止水的安裝

柏葉口水庫(kù)趾板長(zhǎng)度為15～20 m，采用常規(guī)模板施工，止水安裝工作量較大，為此作業(yè)前編制了作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)人負(fù)責(zé)安裝，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”確保安裝質(zhì)量。

1）焊接。現(xiàn)場(chǎng)焊接是一項(xiàng)難度較大的工序，不易焊好，而且焊縫又是易于破壞的薄弱環(huán)節(jié)。為使止水焊接質(zhì)量有保證，在現(xiàn)場(chǎng)焊接工序中由經(jīng)驗(yàn)豐富的工人專(zhuān)人負(fù)責(zé)焊接，發(fā)現(xiàn)漏焊、砂眼等缺陷按有關(guān)規(guī)范及時(shí)處理，采用黃銅焊條氣焊，雙面焊接，搭接長(zhǎng)度不小于20 mm。

2）安裝前檢查。安裝前對(duì)其表面的浮皮、油漬等污物清除干凈，檢查和校正加工的缺陷。

3）測(cè)量放線。安裝止水下口模板。安裝好的模板經(jīng)校正符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行銅止水的安裝。

4）銅止水的安裝。在銅止水安裝前，要先將橡膠棒和泡沫板放進(jìn)止水鼻腔內(nèi)填充飽滿并用膠帶封閉，防止混凝土澆筑工程中有漿液填塞止水鼻腔，影響止水變形能力。

5）銅止水的校正。在銅止水安裝完畢后用全站儀對(duì)止水的鼻子中心線進(jìn)行校正，要求控制在±5 mm以內(nèi)。

6）銅止水的固定。用模板夾緊銅止水，確保固定可靠。固定好后再安裝止水上口模板，模板安裝好后同樣要及時(shí)校正。在此過(guò)程中如果止水有偏移現(xiàn)象要及時(shí)將其復(fù)位。

7）銅止水的保護(hù)。當(dāng)趾板澆筑完成后，其中一部分止水因施工先后順序的原因須暴露在外很長(zhǎng)時(shí)間，而且該部分止水受破壞后很難恢復(fù)，因此對(duì)該部分止水采用木盒固定的辦法進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)。

5.3 銅止水安裝質(zhì)量控制

1）加強(qiáng)銅止水電焊工的資質(zhì)審核，挑選技術(shù)嫻熟的電焊工進(jìn)行接頭焊接。

2）焊接接頭應(yīng)表面光滑，無(wú)孔洞和縫隙，不滲水。采用煤油做滲透檢驗(yàn)。

3）在澆筑止水設(shè)施附近的混凝土?xí)r，應(yīng)避免混凝土分離及骨料集中，采用小直徑插入式振搗器振搗混凝土，確保止水附近混凝土振搗密實(shí)。

4）在混凝土澆筑時(shí)，派專(zhuān)人看護(hù)止水銅片，以防止水片產(chǎn)生變形、移位或遭到破壞。

6 結(jié)束語(yǔ)

山西省水利建筑工程局柏葉口工程項(xiàng)目部在大壩趾板混凝土澆筑施工中，成功設(shè)計(jì)并運(yùn)用了銅止水成型機(jī)，延長(zhǎng)了銅止水的加工長(zhǎng)度，減少了焊接接頭，保證了止水施工質(zhì)量，對(duì)今后混凝土面板壩施工具備了一定的借鑒作用。