銅止水延壓設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

謝 攀， 趙 啟 強(qiáng)， 吳 振 麟

(中國(guó)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(kāi)茂水庫(kù)混凝土面板的設(shè)計(jì)坡比為1∶1.4，面板混凝土厚度為35 cm，采用C25二級(jí)配混凝土。主壩面板共計(jì)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(jì)長(zhǎng)437 m，W型止水銅片共計(jì)長(zhǎng)1 758 m，E型止水銅片共計(jì)長(zhǎng)376 m。F型止水銅片用于趾板混凝土與面板混凝土結(jié)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(chǔ)伸縮縫止水。鑒于混凝土面板分縫止水的施工質(zhì)量控制是混凝土面板壩防滲工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其形狀均需根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求特殊加工制作，其加工質(zhì)量的好壞對(duì)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(yīng)不同的變形，止水銅片在壩體防滲工程中起著至關(guān)重要的作用[1]。止水銅片的構(gòu)造見(jiàn)圖1。

圖1 止水銅片構(gòu)造圖

2 設(shè)計(jì)思路

止水銅片通常采用經(jīng)過(guò)煺火處理的紫銅片，其抗腐蝕能力強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度高，韌性好，能夠承受較大變形；另外，其外觀輪廓清晰，無(wú)裂紋、壓折、凹坑，延展性較好，冷彎180°不出現(xiàn)裂縫，在0 ℃～60 ℃范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行張開(kāi)閉合50次不出現(xiàn)裂縫，塑性極好，易沖壓成型。故在實(shí)際工程中通常利用紫銅片延展性好和抗腐蝕性高等特點(diǎn)制作成特殊形狀的止水銅片，以適應(yīng)不同部位的止水要求。

止水銅片傳統(tǒng)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(jìn)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(chǎn)品品質(zhì)難以得到保證[2]；(2)采用傳統(tǒng)的沖壓機(jī)床沖壓成型，但該工藝受模具限制，銅片止水加工的最大長(zhǎng)度為3 m，且沖壓機(jī)床不易在工地現(xiàn)場(chǎng)安裝使用，從而增加了止水銅片水平運(yùn)輸和裝卸過(guò)程中的保護(hù)成本；同時(shí)，沖壓機(jī)床沖壓成型的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)止水銅片“鼻子”的成型控制，而對(duì)于兩邊“立腿”一次性成型的變形量大，進(jìn)而增加了二次成型的人工成本。

銅止水延壓設(shè)備設(shè)計(jì)的思路來(lái)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(shí)在大批量加工過(guò)程中提高止水銅片的成型質(zhì)量[3]。經(jīng)對(duì)止水銅片的構(gòu)造進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一臺(tái)銅止水壓延設(shè)備并用于止水銅片的加工，該機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠連續(xù)加工成型，而且加工后的止水銅片分節(jié)成型長(zhǎng)度能夠達(dá)到50 m以上，機(jī)器工效能夠達(dá)到75～80 m/h；同時(shí)，對(duì)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(chǎn)品質(zhì)量能夠得到較好的保證。

3 銅止水延壓設(shè)備的設(shè)計(jì)

該銅止水延壓設(shè)備利用止水銅片延展性好、塑性極好、易沖壓成型的特點(diǎn)，主要由型鋼機(jī)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(tǒng)組成。銅止水延壓設(shè)備見(jiàn)圖2。

圖2 銅止水延壓設(shè)備示意圖

銅止水壓延設(shè)備的工作原理是采用型鋼制成一臺(tái)壓模，以千斤頂作為壓模動(dòng)力，配以人工輔助進(jìn)行止水銅片的壓制。模具采用調(diào)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(shè)備的長(zhǎng)度為4.5 m，一次壓合成型長(zhǎng)度為3.5 m，可在不切斷成型止水銅片的基礎(chǔ)上繼續(xù)壓制，根據(jù)場(chǎng)地情況一次生產(chǎn)產(chǎn)品的長(zhǎng)度超過(guò)50 m。

4 銅止水的制作、安裝及質(zhì)量控制

4.1 銅止水的制作

止水銅片采用現(xiàn)場(chǎng)加工制作的方式，根據(jù)設(shè)計(jì)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(shè)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?？紤]直接將延壓設(shè)備布置在垂直縫正對(duì)的壩頂位置，以便將成型的止水銅片直接順?lè)胖林顾挚p位置以減少止水銅片的二次轉(zhuǎn)運(yùn)。銅止水延壓設(shè)備布置到位后，根據(jù)止水的構(gòu)造形式，及時(shí)調(diào)節(jié)相應(yīng)模具以確保成型的止水銅片形狀、尺寸符合設(shè)計(jì)要求。將銅帶卷材放在延壓機(jī)后部傳送托架上，銅帶布料時(shí)，使銅帶平行且居中于成型機(jī)的料槽，防止銅帶偏移影響止水銅片的加工質(zhì)量。按動(dòng)延壓機(jī)開(kāi)關(guān)，千斤頂推動(dòng)凹模向上頂推與機(jī)架上固定的凸模形成壓合，使止水銅片成型，輔以人工對(duì)成型后的銅止水下順，同時(shí)待壓銅帶進(jìn)入料槽，依此循環(huán)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(duì)分節(jié)成型的止水銅片接縫處進(jìn)行接縫焊接。通常采用黃銅焊條氣焊，對(duì)縫焊應(yīng)為單面雙層焊接，搭接焊應(yīng)為雙面焊接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于20 mm，對(duì)焊縫的質(zhì)量通常采用煤油進(jìn)行滲漏檢測(cè)[4]。

止水銅片安裝時(shí)，需將其表面的浮皮、油污等污物清除干凈，對(duì)加工過(guò)程中的缺陷部位進(jìn)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(jìn)止水鼻腔內(nèi)、完成后用膠帶封底以防止在混凝土澆筑過(guò)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(guò)程中發(fā)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(guò)程中，避免在止水銅片上穿孔，以免影響其止水性能。

4.3 質(zhì)量控制

止水銅片的質(zhì)量控制應(yīng)從原材料、加工過(guò)程、安裝過(guò)程、安裝后保護(hù)等方面進(jìn)行控制：

(1) 銅止水須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行選材，選擇合格的生產(chǎn)廠家，材料進(jìn)場(chǎng)必須有出廠合格證和廠家檢驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)場(chǎng)后須經(jīng)見(jiàn)證取樣復(fù)檢，復(fù)檢合格后方可使用。

(2) 加工時(shí)嚴(yán)格控制千斤頂?shù)捻斖屏托谐?，加工前需調(diào)節(jié)好模具的結(jié)構(gòu)型式、尺寸以及中心線位置，確保成型的止水銅片無(wú)損傷、無(wú)扭曲變形，成型后的尺寸及中線偏位符合設(shè)計(jì)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(wú)縫隙、孔洞。在止水銅片附近澆筑混凝土?xí)r，為避免出現(xiàn)混凝土離析、骨料集中現(xiàn)象以及銅止水被振搗棒破壞，應(yīng)采用小直徑插入式振搗器進(jìn)行混凝土振搗并確保振搗密實(shí)。

(4) 嚴(yán)格禁止踐踏止水銅片，應(yīng)隨時(shí)將其上所附著的污、雜物清除。對(duì)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(yīng)采用木板夾護(hù)并加固牢靠，避免止水銅片在施工過(guò)程中意外損壞。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

采用銅止水延壓機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：(1)操作簡(jiǎn)單，制作速度快，焊接接頭少，施工效率高，經(jīng)濟(jì)效益好；(2)銅止水規(guī)則，表面光滑、清潔、無(wú)孔洞、損傷小，質(zhì)量高；(3)接頭少，減少了焊接薄弱環(huán)節(jié)，從而大大提高了整體施工質(zhì)量。采用銅止水延壓機(jī)與傳統(tǒng)加工方式的對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1 銅止水延壓機(jī)與傳統(tǒng)加工方式對(duì)比表

采用銅止水延壓機(jī)在成本節(jié)約的情況下，所生產(chǎn)出的成型銅止水在施工工效、質(zhì)量、減少焊縫薄弱環(huán)節(jié)等方面均有顯著提升。

6 結(jié) 語(yǔ)

開(kāi)茂水庫(kù)樞紐工程在進(jìn)行大壩面板混凝土施工時(shí)，考慮到混凝土冬季施工以及大體積混凝土連續(xù)澆筑等多方面因素(工期緊，任務(wù)重)，技術(shù)人員成功地設(shè)計(jì)并運(yùn)用了銅止水延壓設(shè)備，大大提高了施工工效和止水銅片的成型質(zhì)量，減少了焊接接頭等薄弱環(huán)節(jié)，確保了止水銅片的施工質(zhì)量。