面板壩接縫止水V形槽塑性填料填充工藝改進(jìn)

錢軍強(qiáng),王式川,王芳琳,丁延飛

(中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710065)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)03—0054—04

面板壩接縫止水V形槽塑性填料填充工藝改進(jìn)

錢軍強(qiáng),王式川,王芳琳,丁延飛

(中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710065)

由于混凝土面板堆石壩接縫止水V形槽塑形填料與混凝土面的粘結(jié)密實(shí)度，受塑性填料溫感性特性的影響，受氣溫、人工錘壓力度因素影響較大，不能很好地保證V形槽的填充質(zhì)量。使用傳統(tǒng)的人工錘壓方式，均存在與混凝土面粘結(jié)不密實(shí)的現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)與研究，終于找出了一種設(shè)備改裝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、粘結(jié)質(zhì)量較好的“電動(dòng)錘擊法”方案。解決了高海拔地區(qū)塑形填料受氣溫因素影響、人工錘壓速度慢及質(zhì)量難以保證的技術(shù)難題。經(jīng)實(shí)際工程檢驗(yàn)，完全滿足規(guī)范規(guī)定的“必須確保塑性填料與混凝土表面良好粘結(jié)”的要求。

面板堆石壩；接縫止水；V形槽；塑性填料；填充；電動(dòng)錘擊法

1 工程概述

扎毛水庫(kù)位于青海省黃南州同仁縣境內(nèi)，大壩壩址距西寧205 km，距同仁縣城22 km。扎毛水庫(kù)樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、豎井式溢洪道、導(dǎo)流放水洞、發(fā)電洞、壓力管道、廠房、尾水渠、升壓站等部分組成。擋水建筑物為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高74 m,壩頂高程2 834.0 m,壩頂寬度7.0 m,壩頂長(zhǎng)度291.48 m，大壩填筑總量約130萬m3，上游壩坡為1∶1.5,該工程主要以防洪、灌溉、供水為主，總庫(kù)容4 350萬m3，引水式電站總裝機(jī)容量7 500 kW。

扎毛水庫(kù)面板堆石壩混凝土面板分為26塊，面板寬度分別為8 m和16 m兩種規(guī)格，面板接縫27條(其中張拉縫16條、擠壓縫9條、周邊縫1條、面板與防浪墻水平縫1條)，表面接縫止水均采用納米SR-2塑性填料，SR防滲蓋片及膨脹螺栓、鍍鋅扁鋼進(jìn)行封閉。面板接縫結(jié)構(gòu)形式見圖1。

混凝土面板表面接縫止水作為混凝土面板堆石壩重要的防滲體系之一，已被全面推廣。在不同的工程項(xiàng)目，根據(jù)工程自身特點(diǎn)及規(guī)模，表面止水的填料方法也不盡相同，但最終目的是一致的，即填料與混凝土粘結(jié)密實(shí)、快速、便于質(zhì)量控制等。而目前V形槽的填充方法僅有傳統(tǒng)的人工錘擊法，為了提高V形槽填充粘結(jié)密實(shí)度，在扎毛水庫(kù)面板接縫止水V形槽填充過程中，參考公伯峽水電站混凝土面板的止水施工工藝，改進(jìn)為電動(dòng)錘擊法施工。

圖1 面板接縫張拉縫圖(死水位以上、死水位以下) 單位：cm

2 V形槽傳統(tǒng)填充工藝的應(yīng)用及改進(jìn)

2.1 公伯峽水電站混凝土面板壩的止水施工工藝

已建成的公伯峽水電站混凝土面板壩止水施工工藝，臺(tái)車式塑性填料擠出機(jī)適合于大型面板壩接縫止水塑性填料施工，具有一次成型、擠壓速度快、填料擠壓均勻等優(yōu)點(diǎn)。V形槽塑性填料施工設(shè)備由壩頂牽引設(shè)備、坡面臺(tái)車、塑性填料擠壓系統(tǒng)、填料儲(chǔ)存以及操作平臺(tái)組成。主要施工工序?yàn)椋号_(tái)車就位→準(zhǔn)備塑性填料→向擠壓機(jī)填料→擠壓、牽引→成型→蓋片安裝。但V形槽的填充仍然采用傳統(tǒng)的人工錘擊法完成。

2.2 V形槽傳統(tǒng)工藝填充方法

由于V形槽結(jié)構(gòu)尺寸較小，已建類似面板壩接縫止水V形槽填充均采用人工將填料分割成小塊填充，然后采用橡膠錘或鐵錘進(jìn)行人工錘擊，以達(dá)到填充密實(shí)的效果。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來看，該方法存在如下缺點(diǎn)：

(1) 由于塑性填料具有較強(qiáng)的溫感性，擊打密實(shí)度受氣溫的影響很大，例如，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的氣溫在5～10 ℃時(shí)，塑性填料塑性變小，彈性增加，人工敲擊對(duì)填料的粘結(jié)密實(shí)度差。氣溫若高于20 ℃時(shí)，填料的黏性增加，出現(xiàn)粘結(jié)擊打工具的現(xiàn)象，擊打力損失大，無法達(dá)到與混凝土表面良好粘結(jié)。填料與混凝土面粘結(jié)質(zhì)量差。

(2) 受施工人員個(gè)體因素影響大，由于施工人員身體素質(zhì)及責(zé)任心不一，對(duì)填充粘結(jié)密實(shí)度的影響也很大，填料粘結(jié)密實(shí)度難以控制。

(3) 施工速度慢，由于人工擊打力度小，且不均勻，導(dǎo)致施工速度慢，若速度加快將會(huì)導(dǎo)致填料與混凝土接觸面出現(xiàn)不密實(shí)或填料與填料之間形成架空現(xiàn)象，造成多次返工，影響V形槽填充速度及質(zhì)量。

2.3 工藝改進(jìn)過程及最終方案的確定

針對(duì)傳統(tǒng)V形槽填充工藝存在的不足，我們選取了2種設(shè)備方案。

2.3.1 小型風(fēng)鎬錘擊方案

小型風(fēng)鎬錘具有較大的激振力，但存在如下缺點(diǎn)：

(1) 設(shè)備體型較大，人員操作不便。

(2) 需配備空壓機(jī)與連接風(fēng)管，設(shè)備移動(dòng)困難，在斜坡面操作難度增加。

(3) 對(duì)V形槽容易造成誤操作，風(fēng)鎬鎬頭將會(huì)與混凝土直接接觸，對(duì)已清理干凈的V形槽及填料形成污染，需要返工，材料浪費(fèi)勢(shì)必增加，對(duì)施工不利。

(4) 對(duì)施工人員安全影響較大，由于設(shè)備重量、體型等方面的影響，在1∶1.5的斜坡面施工，可操作性降低，對(duì)施工人員安全影響較大。

2.3.2 電動(dòng)錘擊方案

電動(dòng)錘擊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 體積小、重量輕，操作簡(jiǎn)單靈活，單人均可完成作業(yè)；

(2) 成本低，能夠有效降低施工成本；

(3) 用于擊打的核心部件易于加工，只需將鉆頭進(jìn)行切割，然后將加工好的鋼板與之垂直焊接即可滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求(實(shí)物見圖2、3)。

(4) 簡(jiǎn)單易學(xué)，參與現(xiàn)場(chǎng)填充人員經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)演示學(xué)習(xí)后均可很快掌握使用技巧。

(5) 施工速度提高，整個(gè)V形槽填料工序有4人組成即可，2人分解填料進(jìn)行充填，2人各配備一套電動(dòng)錘擊工具進(jìn)行逐段錘擊即可。

圖2 改造后的電動(dòng)錘工具圖

圖3 電動(dòng)錘擊法施工圖

2.3.3 V形槽填充施工順序

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以低成本、施工速度快、易操作等優(yōu)勢(shì)，決定使用第2套電錘方案。

V形槽清理(包括邊緣打磨、鋼刷清理、清水沖洗等措施)→電吹風(fēng)機(jī)吹掃及烘干(氣溫較低時(shí))→涂刷底膠→填料分解(用刀具將大塊填料按照V形槽尺寸初步分解)→V形槽填料→電動(dòng)錘擊密實(shí)→驗(yàn)收→進(jìn)行下一道工序(模具加工的鼓包安裝→SR防滲蓋片安裝→不銹鋼膨脹螺栓鉆孔→鍍鋅扁鋼安裝固定)。

2.4 最終方案與傳統(tǒng)方案效果對(duì)比

方案確定后，對(duì)傳統(tǒng)工藝與改進(jìn)后的工藝進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，論證改進(jìn)工藝的可靠性。

2.4.1 人工錘擊法

人工錘擊法，挑選填充經(jīng)驗(yàn)較為豐富的熟練工進(jìn)行人工錘擊試驗(yàn)。在用時(shí)相同的情況下，人工錘擊的填料與混凝土粘結(jié)不密實(shí)，一般人員用手即可分離(見圖4)。

圖4 人工錘擊效果圖

2.4.2 電動(dòng)錘擊法

電動(dòng)錘擊法，在人工用時(shí)約1/3時(shí)長(zhǎng)的情況下，電動(dòng)錘擊法對(duì)密實(shí)度有很大提升，塑性填料之間無架空現(xiàn)象出現(xiàn)，與混凝土面的粘結(jié)度很高，用手分掰時(shí)顯得困難(見圖5)。

3 電動(dòng)錘擊工具的參數(shù)及改裝方法

3.1 電錘參數(shù)

電錘參數(shù)見表1，該參數(shù)為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)實(shí)際使用的設(shè)備參數(shù)，只要參數(shù)相同，激振力滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，對(duì)設(shè)備型號(hào)無嚴(yán)格要求。

表1 電錘參數(shù)表

3.2 改裝方法

(1) 首先對(duì)電錘錘頭尖端部位進(jìn)行切除，切除時(shí)需保證切割面的水平度，否則焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)斜面，對(duì)操作效果不利。

(2) 加工專用錘頭，錘頭可采用5～8 mm厚鋼板切割成8 cm(長(zhǎng))×5 cm(寬)的長(zhǎng)方形塊狀或根據(jù)V形槽的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行實(shí)際修改，但不宜過小，否則影響激振效果和速度。

(3) 將切割好的錘頭與鋼板進(jìn)行焊接，焊接點(diǎn)選擇在鋼板對(duì)角線的中心位置，焊接時(shí)需要保證錘頭與鋼板之間的垂直度。

(4) 待焊接冷卻完畢后進(jìn)行安裝、調(diào)試，改裝完畢。

(5) 對(duì)電錘的其余部分無需改裝。

4 設(shè)備使用應(yīng)注意的問題

(1) 該電動(dòng)錘為電鉆、電錘兩用設(shè)備，用于塑性填料時(shí)需要將旋轉(zhuǎn)按鈕調(diào)至電錘模式使用，以免造成旋轉(zhuǎn)傷害。

(2) 用于連接的電纜線完好無損、耐用。

(3) 關(guān)于電錘詳細(xì)使用情況可參考電錘使用說明書。

(4) 氣溫較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)塑性填料粘錘現(xiàn)象，建議使用光面材料對(duì)錘頭接觸面進(jìn)行保護(hù)。

(5) 進(jìn)行塑性填料錘擊時(shí)，禁止錘頭與混凝土面直接接觸，否則對(duì)填料造成污染需要清除。

(6) 操作人員操作時(shí)必須系好安全帶。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)情況分析及效果對(duì)比，電動(dòng)錘擊法對(duì)面板壩接縫止水V形槽填充施工，具有設(shè)備成本低、簡(jiǎn)單可行、易于操作、粘結(jié)密實(shí)度高等特點(diǎn)。尤其在高海拔地區(qū)施工，可消除氣溫溫差大，對(duì)塑性填料溫感性的影響。解決了人工錘擊粘結(jié)不密實(shí)、施工速度慢等諸多技術(shù)難題，從而保證了V形槽塑性填料與混凝土粘結(jié)密實(shí)度與防滲性能。經(jīng)實(shí)際工程檢驗(yàn)，完全滿足規(guī)范規(guī)定的“必須確保塑性填料與混凝土表面的良好粘結(jié)”的要求。且該方法只需數(shù)百元即可制作出一套成型設(shè)備，靈活性很高，操作簡(jiǎn)便、實(shí)用。均可在面板壩接縫止水V形槽填充施工中推廣應(yīng)用。

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Improvement of Filling Technology on Plastic Filler in V-type Groove of CFRD Joint Waterstop

QIAN Jun-qiang, WANG Shi-chuan, WANG Fang-lin, DING Yan-fei

(POWERCHINA Xibei Engineering Corporation Limited, Xi'an 710065,China)

The filling quality of the plastic filler in V-type cannot be secured well because the cohesion of the filler in the V-type groove of the CFRD joint waterstop and the concrete surface is impacted by the temperature sensing characteristics of the plastic filler, air temperature and manual hammer pressure. By application of the conventional manual hammer pressure method, cohesion of the filler and the concrete surface still is not tight. Through multiple tests and study, the electric hammer method featuring equipment modified easily, convenient operation and expected cohesion is founded. This method overcomes difficulty in impact on the plastic filler by temperature in high-elevation region, lower speed of manual hammer pressure and quality control. From the engineering practice verification, requirement of good cohesion of the plastic filler and the concrete surface stipulated in code can be totally satisfied.

CFRD; joint waterstop; V-type groove; plastic filler; filling; electric hammer method

2014-10-01

錢軍強(qiáng)(1987- )，男，甘肅省西和縣人，助理工程師，從事工程監(jiān)理工作.

TV442

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.03.015