選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板以及施工縫的防水設(shè)計

薛彥磊

（國能神東煤炭集團有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719315）

現(xiàn)如今，在我國采礦挖掘技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展下，煤礦的數(shù)量也在逐年增加，致使我國礦產(chǎn)行業(yè)得到了較為充分的發(fā)展，而選煤廠棧橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計也隨著行業(yè)的進步發(fā)生著變化。棧橋是選煤廠輸煤工藝的主要通道，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，墻面板的防水設(shè)計是較為關(guān)鍵的，防水效果的好壞直接影響人員的安全，以及環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的防水設(shè)計主要是利用單一鋁合金雙層墻板或者混凝土墻面板來實現(xiàn)的，雖然可以達到預(yù)期的目的，但是經(jīng)過積年累月，在實際應(yīng)用的過程中還是會存在一些應(yīng)用的缺陷和問題。所以，面對這種情況，需要設(shè)計更加靈活的防水設(shè)計方案以及多功能的彩鋼墻面板，這樣可以更好地實現(xiàn)防水的效果。

夾芯彩鋼墻面板不同于普通防水墻面板的是，它本身不是雙層結(jié)構(gòu)，而是厚度、剛度更強的多層結(jié)構(gòu)，即為夾芯結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計可以更加完整地防止水源滲漏，同時也能有效陰隔風(fēng)力的侵蝕。另外，彩鋼墻面防水設(shè)計內(nèi)部通常是采用預(yù)制整裝的主結(jié)構(gòu)以及多核心的輔助結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，對比于拼接縫式的建筑，防滲水和應(yīng)對效果相對較好一些。而選煤廠的棧橋常年與水相接觸，所以，采用預(yù)制成型的彈性橡膠制品先將墻面板的防水設(shè)計整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)密封，在此基礎(chǔ)上，在密封外處進行彩鋼墻面板的安裝，以此來確保整個結(jié)構(gòu)的防水性和耐久性。因此，對選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板的設(shè)計進行分析討論。在較為真實的背景之下，進行防水的情境設(shè)定，依據(jù)實際情況，對彩鋼墻面板進行優(yōu)化設(shè)計，使其更加符合選煤廠棧橋的實際應(yīng)用條件，以此來進一步增強整體的防水質(zhì)量水平，優(yōu)化整個防水體系，確保棧橋的防水效果。

1 選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計

1.1 棧橋夾芯彩鋼墻面板咬合防水節(jié)點的確定

在對選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計進行探究之前，需要先對鋼墻面板咬合防水節(jié)點進行確定。鋼墻面板咬合防水節(jié)點通常是代表墻面板與棧橋之間的連接最為密切的一個節(jié)點，在進行防水建設(shè)的過程中，需要先明確節(jié)點的具體的位置，以其為核心，向外擴散進行防水工程的設(shè)計與建設(shè)。以下為墻面板防水節(jié)點的設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1 所示。

表1 面板防水節(jié)點的設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)表1 中的數(shù)據(jù)信息，最終可以以及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實際情況，進行面板防水節(jié)點的設(shè)立。當(dāng)節(jié)點的實際標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)定之后，接下來，需要對作用范圍進行計算。利用專業(yè)設(shè)備獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并且利用其計算面板防水節(jié)點的作用范圍，如下公式1 所示：

公式1 中：G 表示面板防水節(jié)點的實際作用范圍，χ 表示預(yù)制均衡水量，e 表示泛水系數(shù)，c 表示澆筑高度。通過以上計算，最終可以得出面板防水節(jié)點的實際作用范圍。在此基礎(chǔ)上，計算墻面板節(jié)點的咬合預(yù)應(yīng)力，具體如下公式2 所示：

公式2 中：F 表示咬合預(yù)應(yīng)力，h 表示側(cè)相作用范圍，s 表示防水燈壓區(qū)域，G 表示面板防水節(jié)點的實際作用范圍。根據(jù)以上計算，最終可以得出實際的咬合預(yù)應(yīng)力。根據(jù)以上的計算，在合理的范圍之內(nèi)，根據(jù)夾芯彩鋼墻面板的咬合預(yù)應(yīng)力，對最終的選煤廠棧橋防水節(jié)點進行確定。

1.2 棧橋多向塔接防水結(jié)構(gòu)設(shè)計

在完成棧橋夾芯彩鋼墻面板咬合防水節(jié)點的確定之后，接下來，需要對選煤廠棧橋的多向塔接結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。一般情況下，塔接的結(jié)構(gòu)主要分為長向塔接、側(cè)向塔接。兩者相互作用，卻也各自獨立，具有一定的多變性。

先對棧橋的長向塔接進行設(shè)計。測量選煤廠棧橋的總長度，并利用獲取到的數(shù)據(jù)信息進行防水長度的計算，通過以上計算，最終可以得出實際的防水板在棧橋上實際需要使用的長度。在此基礎(chǔ)上，采用上瓦搭下瓦的建設(shè)模式，在棧橋的中心節(jié)點處安裝一個自攻螺絲，并將其固定在壓型鋼板的波峰的對應(yīng)位置。當(dāng)選煤廠棧橋的水量超出標(biāo)準(zhǔn)時，自攻螺絲就會從波峰鉆入，帶動防水體系中的檁條外露，此時，橡膠密封圈會將水量控制在固定的位置上，螺絲收緊后也會自動脹開，最終將棧橋的孔周壓緊密實，以此來確保水量的不外流。完成外部設(shè)置以后，進行多向塔接防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也就是棧橋兩側(cè)側(cè)向搭接的設(shè)計與建設(shè)。這部分的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是接入口和咬合。側(cè)向塔接較為注重的是接入口的波峰以及咬合的檁條位置。所以，需要先對接入口的實際導(dǎo)向距離進行計算，如下公式3 所示：

1.3 膩子復(fù)合凹槽縱向防水壓縮設(shè)計

在完成棧橋多向塔接防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計之后，接下來，進行膩子復(fù)合凹槽縱向防水壓縮的設(shè)計。尤其是在防水工程的設(shè)計之中，膩子復(fù)合凹槽的作用更是十分顯著。可以先通過安裝防水密封膠條來將排水凹槽進行固定，并利用橡膠對位置進行定位，以此來防止發(fā)生偏移或者錯位的情況發(fā)生。

設(shè)置可限制側(cè)向變形范圍，在這個范圍之中，隨著密封膠條的彈力來更改排水量。以拼裝的形式來穩(wěn)定凹槽接縫的張開量，以此來避免膠條受到水源的反復(fù)侵蝕，使整個結(jié)構(gòu)達到對應(yīng)的防水基礎(chǔ)要求。依據(jù)比例設(shè)計對基礎(chǔ)防水凹槽進行優(yōu)化改善，并在此基礎(chǔ)上，以棧橋的水平面、垂直面為橫縱坐標(biāo)，進行縱向防水壓縮百分比的計算，具體如下公式4 所示：

1.4 棧橋內(nèi)側(cè)底板調(diào)整縫的處理

在完成膩子復(fù)合凹槽縱向防水壓縮的設(shè)計之后，接下來，進行棧橋內(nèi)側(cè)底板調(diào)整縫的應(yīng)變處理。調(diào)整縫在選煤廠棧橋的防水設(shè)計工程中具有十分重要的意義，對于最終防水效果會產(chǎn)生間接地影響。一般的防水建設(shè)工程中，都會依據(jù)實際情況，進行調(diào)整縫的設(shè)計。主要是因為，設(shè)計初期只能對極限的放水量進行預(yù)估，但是在實際應(yīng)用的過程中是很容易造成突發(fā)現(xiàn)象的，往往會對防水設(shè)計造成極為嚴(yán)重的損害，有的甚至?xí)驔_垮，而當(dāng)面對這種情況時候，便可以通過打開調(diào)整縫來將水源作出分流的導(dǎo)向，減輕主防水結(jié)構(gòu)的得壓力，以此來確保棧橋防水工程的穩(wěn)定與安全。具體如圖1 所示。

圖1 棧橋防水調(diào)整縫

根據(jù)圖1 中調(diào)整縫的觀察，可以了解到其外形的特征。當(dāng)夾芯彩鋼墻面板與棧橋之間的距離為10cm 時，該部位的防水縫大致可以設(shè)定在20mm 左右，當(dāng)距離為15cm 時，調(diào)整縫可以調(diào)整為35mm 左右。在墻面板的外側(cè)可以采用大直徑約為25mmPE 的棒填縫，并利用密封橡膠壓實，最終形成4 道防水信道，通過調(diào)整作用角度，來最終實現(xiàn)內(nèi)側(cè)底部調(diào)整縫的處理設(shè)計。

1.5 裝配式豎向接縫排水構(gòu)造的設(shè)計

在完成棧橋內(nèi)側(cè)底部調(diào)整縫的處理之后，接下來，對裝配式豎向接縫防排水構(gòu)造進行設(shè)計。選煤廠棧橋的防水工程通常較大，所以單一的排水接縫模式是無法滿足其要求的，需要依據(jù)實際的情況，設(shè)計裝配式的豎向接縫排水構(gòu)造。

豎向接縫是通過墻體內(nèi)外兩側(cè)的密封膠設(shè)置，最終形成的內(nèi)部空腔范圍所構(gòu)成的，一般處于水平縫與十字縫的上端，同時也設(shè)置相應(yīng)的排水、導(dǎo)水裝置，作為防水排水的引導(dǎo)。需要在水平以及十字接縫的基礎(chǔ)上，計算豎向接縫的深度，如下公式5所示：

公式5 中：R 表示豎向接縫的深度，ψ 表示滲漏排口直徑，u 表示裝配側(cè)向作用距離，通過以上計算，最終可以得出實際的豎向接縫深度。在相應(yīng)深度之上安裝導(dǎo)水管及時排水，陰斷棧橋外部的水繼續(xù)向內(nèi)發(fā)展，確保裝配防水結(jié)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定與安全。此外，兩側(cè)也需要安裝對應(yīng)數(shù)量的水管、導(dǎo)管，形成裝配式的排水結(jié)構(gòu)，連通接縫以及空腔內(nèi)部的大氣，使橋體之間的內(nèi)外氣壓維持相對平衡的狀態(tài)。最終，采用大隔層的分離間隔方式，在棧橋的底部設(shè)置兩個排水孔，使其與防水節(jié)點相對應(yīng)，將接縫排放遺漏的水進一步限制在兩個裝配水管道之間，便于后續(xù)排放處理。

1.6 移位控制法實現(xiàn)夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計

在完成裝配式豎向接縫排水構(gòu)造的設(shè)計之后，接下來，通過移位控制法來最終實現(xiàn)夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計。首先，需要對棧橋的移位趨勢進行測量，并計算對應(yīng)的移位跨度，具體如下公式6 所示：

公式6 中：M表示移位跨度，κ 表示膨脹系數(shù)，V 表示初始移位距離，N 表示極限承受應(yīng)力。通過以上計算，最終可以得出實際的移位跨度。依據(jù)此距離，對墻面板的防水結(jié)構(gòu)以及棧橋的距離節(jié)點進行更改控制。這部分主要依據(jù)水量的變化來確定控制目標(biāo)的，水量過大，控制的目標(biāo)就會相應(yīng)地提升，反之，如果，水量過小，控制的目標(biāo)就會相應(yīng)地降低，控制范圍也會縮小。所以，移位控制法在墻面板防水設(shè)計的工程建設(shè)之中，是一個靈活應(yīng)變結(jié)構(gòu)的存在，一定程度上可以更改整個防水體系結(jié)構(gòu)，以此來應(yīng)對時刻變化的水位以及水量，最大程度上確保選煤廠棧橋的防水質(zhì)量，而這種混合式的防水模式也有利于提高我國整體的防水設(shè)計水平。

2 防水設(shè)計實例分析

2.1 Q 選煤廠棧橋墻面板防水現(xiàn)狀簡述

本次主要是對Q 選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計進行研究分析。通過觀察可以了解到Q 選煤廠棧橋設(shè)計建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)采用的是鋼屋架金屬結(jié)構(gòu)，并且外側(cè)和底部加置了相應(yīng)的夾芯彩鋼墻面板，這是一種較強的防水設(shè)計，以此來避免棧橋的水源滲透。

但需要注意的是，Q 選煤廠棧橋的墻面板雖然可以起到防水的作用，可通過測量觀察發(fā)現(xiàn)，還是具有一定問題的，導(dǎo)致使用現(xiàn)狀糟糕。其一是墻面板自身的導(dǎo)熱系數(shù)大。當(dāng)外界的溫度較高時，棧橋上的墻面板會發(fā)生收縮變形的狀況，很容易導(dǎo)致防水接口出現(xiàn)極大位移，進而留下漏水的隱患。其二是波高較低的板型，在連雨季節(jié)會產(chǎn)生大量的積水，造成選煤廠房屋以及應(yīng)用棧橋的大量漏水。其三是使用年限較長，墻面板的固定零件以及密封橡膠的老化。以上均是導(dǎo)致Q 選煤廠棧橋墻面板防水現(xiàn)狀的重要影響因素，極大地降低了夾芯彩鋼墻面板的防水質(zhì)量水平。

2.2 Q 選煤廠防水應(yīng)用實例分析

根據(jù)以上對Q 選煤廠棧橋墻面板防水現(xiàn)狀的分析研究，接下來，進行具體地實例分析。首先，利用專業(yè)的測量設(shè)備，對Q選煤廠棧橋防水墻面板的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行采集整合。并計算對應(yīng)的墻面板的極限防水面積，如下公式7 所示：

公式7 中：H 表示墻面板的極限防水面積，β 表示側(cè)向塔接范圍，d 表示固定防水深度，a 表示允許出現(xiàn)的最大誤差。通過以上計算，最終可以得出實際的墻面板的極限防水面積。在這個面積范圍之內(nèi)，進行夾芯彩鋼墻面板在棧橋側(cè)向塔接中的應(yīng)用。

根據(jù)夾芯彩鋼墻面板在棧橋側(cè)向塔接中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，結(jié)合上方所計算的極限防水面積，進行防水測試，在不同的塔接范圍之內(nèi)，共分為4 組進行分析，最終可以得出實例分析的結(jié)果，對其進行分析討論，具體如表2 所示。

表2 Q 選煤廠防水實例分析結(jié)果表

根據(jù)表2 中的數(shù)據(jù)信息，可以得出最終的結(jié)論：在不同的棧橋塔接高度情況下，最終所得出的防水壓縮率均在90%以上，表明本文所設(shè)計的夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計效果相對較好，并且在實際應(yīng)用的過程中更加可靠，具有較強的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

3 結(jié)論

綜上所述，是對選煤廠棧橋夾芯彩鋼墻面板的防水設(shè)計的分析與研究。對比于傳統(tǒng)墻面板的防水設(shè)計，本文所設(shè)計的方法更加靈活多變，并且具有更加全面的防水效果，防滲透的作用也相對較強。此外，新型的防水墻面板在實際應(yīng)用的過程中不受環(huán)境和用法的局限，一定程度上也擴大了其應(yīng)用范圍，在選煤廠棧橋的底部、側(cè)方、沖刷部分均可以使用，進一步增強了墻面板的防水效果，從整體上提升了夾芯彩鋼墻面板的防水質(zhì)量。