CN105019404A - 一种止水条及其止水结构和止水结构的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种止水条及其止水结构和止水结构的施工方法,该止水条为弹性材质,其整体呈条状,具有一堵头及左、右两侧翼,左、右两侧翼各自的一端连接于堵头的第二端,左、右侧翼与堵头间分别具有一夹角α、β,堵头的第二端的端面开设有槽缝;该止水结构中,将所述止水条设于预定物的迎水面的一表面缝,其止水条的堵头嵌入于该表面缝中,左、右两侧翼敷于表面缝的两侧,两侧翼与预定物的表面间用高聚物结构胶粘连并起到密闭的作用,形成对表面缝的覆盖及密封止水。本发明止水结构可承受100m水头的水压,并且可以承受接缝2cm的张开。止水条使用专业模具一次成型,质量高、造价低、运输方便、便于施工安装。最终施工成的止水结构止水效果安全可靠,且费用低廉。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程施工领域,具体涉及一种止水条,及应用该种止水条的止水结构和该止水结构的施工方法,是一种快速施工、效果可靠的水工建筑物接缝的表面止水结构及方法。
背景技术
由于混凝土存在干缩、温度应力等特性,建筑物本身存在不均匀变形等特点,以及混凝土搅拌和浇筑能力的局限性,所以水工混凝土建筑物往往不是一体浇筑完成,需要设置接缝。例如,混凝土渡槽和水渠每隔一段距离设置伸缩缝、混凝土重力坝需要设置垂直于坝轴线的横缝、面板堆石坝的混凝土面板需要设置众多水平缝和垂直缝等,都是为了降低混凝土的温度应力、适应不同槽段或坝体的不均匀变形以及满足施工要求等。然而水工建筑要承担挡水或盛水的作用,因此要对接缝进行止水处理。
水工混凝土的接缝止水一直是受到密切关注的关键问题之一,其施工好坏直接关系着水工建筑物的成败。例如,不少高坝大库因止水质量欠佳,漏水问题严重,不得不放空大修,给工程造成了巨大损失。经过几十年大规模的水利建设,特别是九五期间针对200m级高混凝土面板堆石坝开展接缝止水技术攻关以来,我国水工混凝土建筑物的接缝的止水得到了很大发展,尤其是接缝的表层止水发展迅速。目前,常用的止水有如下几种:对于埋入混凝土内部的止水有橡胶止水带、铜止水片、钢板止水;对于表面止水发展了以橡胶棒支撑体、弹性止水带以及GB、SR、IGAS等塑性填料为核心的表层止水结构,其机理一般为,橡胶止水带起止水作用,在止水带有破损的情况发生时,塑性填料在水压力的作用下堵塞张开的破损,从而达到修复止水的效果。
目前,上述这些止水结构及其施工方法仍然存有不足。埋入混凝土的橡胶止水带、铜止水片、钢板止水等,它们需要与混凝土的浇筑一起进行,这造成了止水施工与混凝土施工的相互干扰,容易导致止水附近的混凝土振捣不密实,止水的接头部位焊接不可靠等问题,而且此种止水结构,在运行过程中无法拆除重修,也就是说,运行中如果发生止水损坏无法修复成原貌,虽有很多其他补救措施,然而效果往往不好。以橡胶棒、弹性止水带及塑性填料为主的表面止水,由于止水施工是在混凝土外表面进行,可以等到混凝土完全浇筑完毕再施工,克服了混凝土浇筑与止水施工的相互干扰,而且这种止水方式是针对面板堆石坝等变形较大的坝型发展起来的,在多年的实践中,该类止水结构被证明可以适应接缝两侧较大的错动,而且止水效果良好,在运行过程中如果发生损坏,可以修复至原貌。然而该类止水结构存在构件多,施工相对复杂,造价也相对较高的特点。
对于混凝土重力坝的横缝等,此类缝的特点是接缝两侧相对变位小,目前常用止水方法是上述的埋入混凝土的橡胶止水带和铜止水片等。正如前段所述,该方法存在一些不足,而如果直接改用上述的以橡胶棒、弹性止水带及塑性填料为主的表面止水的方法,虽能很好的解决埋入式止水的缺点,但仍会存在造价高,大材小用的情况,因为此种表面止水是针对大变位的混凝土面板堆石坝等结构开发,而类似重力坝等结构的接缝相对变位要小很多。
通过借鉴上述表面止水的概念,并研究类似重力坝横缝等变位很小的接缝的特点,本发明设计了专门的止水条及相关止水结构和止水施工方法。
发明内容
针对类似重力坝横缝等相对变位较小的接缝,现有止水结构应用在其上,会产生止水效果欠佳、结构相对复杂、造价贵、施工速度不快等缺陷,为了克服这些缺陷,本发明研究和开发了一种结构简单、快速施工的混凝土水工建筑物表层止水结构及方法。
本发明的目的在于通过对止水结构形状和施工方式的改变,提出了一种适合嵌入和固定在接缝内外的异形(T/Y型)止水结构,适合接缝变位不大的情况,其施工快速简单,止水效果可靠,且造价低廉。该种止水结构的特点是,可有效地嵌入接缝,止水结构通过高聚合物结构胶,实现与混凝土表面的有效粘结和密封止水,并通过覆盖预缩砂浆层作为保护层。异形止水材料由于设计成了特殊的结构,能适应混凝土接缝两侧的相对变形。
本发明结合混凝土重力坝、胶凝砂砾石坝和混凝土渡槽等水工混凝土接缝的施工特点,一般接缝宽度0.8-2cm,接缝两侧相对变位不超过2cm,在研究和工程实践中提出了一种用于快速施工的水工建筑物表层止水结构及方法,可有效地提高水工混凝土接缝止水效果和施工速度,减小渗漏量,明显改善水工建筑物的防渗质量,弥补国内外这一领域的空白。
通过检索国内外有关水工建筑物表层止水结构文献及专利,表明在本发明之前,用于快速施工的水工建筑物表层异形(T/Y型)止水结构及方法还未有报道。
为了达到上述目的,本发明提供的主要技术方案包括:
一种止水条,其具有:
止水条本体,其整体呈条状,止水条本体为弹性材质,其具有一堵头及左、右两侧翼,其堵头具有第一端和第二端,左、右两侧翼各自的一端连接于堵头的第二端,左侧翼与堵头间具有一夹角α,右侧翼与堵头间具有一夹角β,堵头的第二端的端面开设有槽缝。
本发明一个实施例的止水条,其中,优选为止水条本体为一整体,为一体成型的。
本发明一个实施例的止水条,其中,制作材料优选为合成胶,胶的邵氏硬度为60-70度,优选为65度。
本发明一个实施例的止水条,其中,堵头的第二端设有尺寸增大的基部,左、右两侧翼设于该基部,堵头的第一端呈尖端状。
本发明一个实施例的止水条,其中,堵头的左侧和/或右侧设有倒刺,倒刺优选为三角形倒刺,该倒刺由堵头的第一端向第二端倾斜,倾斜角度优选为45度。
本发明一个实施例的止水条,其中,止水条的堵头的厚度与表面缝的宽度相适应。其中,当堵头设有倒刺时,优选为,减掉倒刺后堵头的厚度与表面缝的宽度相等。
本发明一个实施例的止水条,其中,槽缝具有一定的深度,为了使得基于止水条的止水结构可以承受2cm的张开,槽缝的深度优选为3~4cm,槽缝的槽底部连通有一横截面呈圆形的空间,该圆形的直径大于槽缝的宽度。
本发明一个实施例的止水条,其中,夹角α与夹角β相等和/或止水条本体左右对称,夹角α与夹角β的角度为90°时,使得止水条本体的横截面整体呈T形,夹角α与夹角β的角度为大于90°时,使得止水条本体的横截面整体呈Y形。
上述任一实施例的止水条,其中,止水条本体的左侧翼和/或右侧翼的靠近堵头的一侧表面设有倒齿,其中,所述倒齿垂直或倾斜于左、右侧翼延伸,倒齿的数量为两排以上,各倒齿间隔设置。倒齿远离左、右侧翼的顶端设有齿檐,该齿檐具有增大的尺寸,齿檐可以为方形、圆形、三角形等各种形状,优选为四个角为外凸圆的长方形。
一种止水结构,其具有:
止水条,可以采用上述任一种止水条,其设于预定物的迎水面的一表面缝,其中,止水条的堵头嵌入于该表面缝中,左、右两侧翼敷于表面缝的两侧,形成对表面缝的覆盖,并起到密闭的作用。
本发明一个实施例的止水结构,其中,该预定物指水工建筑物,例如混凝土重力坝、胶凝砂砾石坝、混凝土渡槽和渠道等。
本发明一个实施例的止水结构,其中,该预定物的迎水面的表面缝处设有施工槽,止水条设于该施工槽中。所述施工槽的横截面为矩形时,则止水条可以为横截面为T形的T型止水条。所述施工的槽横截面为倒三角形时,则止水条可以为横截面为Y形的Y型止水条。
上述任一实施例的止水结构,其还具有高聚合物结构胶,填充于止水条的左侧翼和右侧翼有倒齿的一侧面与预定物的表面之间,高聚合物结构胶凝固后,将止水条的左侧翼和右侧翼粘接于预定物表面上。
本发明一个实施例的止水结构,其还具有覆盖层,设于施工槽中,对止水条形成覆盖保护。优选为预缩砂浆覆盖层,并优选为将施工槽填满。
本发明一个实施例的止水结构,其中若需要将两条止水条相互连接,采用的方法优选为,将相邻止水条首尾对接,对接的端面处通过粘结剂粘接。
本发明一个实施例的止水结构,其中,相邻止水条首尾对接且对接的端面用粘结剂粘接后,对接的接头处还可设置搭接加强带,搭接加强带通过粘结剂粘接于止水条的左右侧翼没有倒齿的一侧表面。
一种止水结构的施工方法,其包括步骤:
S1、在预定物的迎水面的表面缝处设置施工槽;
S2、在施工槽中安装止水条,并将止水条的堵头嵌入表面缝中;
S3、将止水条的左右侧翼粘接于施工槽的壁上;
S4、在施工槽中填充覆盖层,将止水条覆盖。
本发明一个实施例的止水结构的施工方法,其中,步骤S1中,所述施工槽为矩形截面或倒三角形截面,当为矩形截面时,步骤S3中,将T型止水条的左右侧翼粘接于施工槽的底壁,当为倒三角形截面时,步骤S3中,将Y型止水条的左右侧翼粘接于施工槽的侧壁。
本发明一个实施例的止水结构的施工方法,其中,步骤S2中,优选的止水条沿着表面缝自上而下的进行嵌入施工。
上述任一实施例的止水结构的施工方法,由于步骤S2中已经将止水条的堵头嵌入了缝中,因此,步骤S3中,是先将止水条的左右侧翼抬起,然后将高聚合物结构胶刷于止水条的左右侧翼有倒齿的一侧表面,再将抬起的左右侧翼放下,使其通过高聚合物结构胶粘接于施工槽的壁上,优选的,沿着缝自下而上的进行刷胶的施工
本发明一个实施例的止水结构的施工方法,其还包括步骤S5、利用粘接剂将两止水条对接粘接。
本发明一个实施例的止水结构的施工方法,其中,利用搭接加强带搭接于两止水条的对接处。优选为,利用粘接剂将加强带粘接于左右侧翼没有倒齿的一侧表面。
上述任一实施例的止水结构的施工方法,其中,步骤S4中,采用预缩砂浆作为覆盖层填满施工槽,待步骤S3中的结构胶和步骤S5中的粘接剂凝固后,再执行步骤S4开始填充覆盖层。
本发明的方法,可做到混凝土结构浇筑完成后再单独施工,施工质量可靠,属于表面施工,运行期修补容易,而且止水结构简单,与以往的表面止水方法相比,施工快速,造价低。创造了一种适合重力坝、胶凝砂砾石坝、混凝土渡槽和水渠等变位较小接缝的表面止水新结构,其结构特点和优良性能是目前的止水结构还不曾具有的。本发明所提供的用于快速施工的水工混凝土建筑物表层止水方法得到的止水结构,可承受100m水头的水压,并且可以承受接缝2cm的张开。止水条使用专业模具一次成型,质量高、造价低、运输方便、便于施工安装。最终施工成的止水结构止水效果安全可靠,且费用低廉。
附图说明
图1为本发明止水结构中的施工槽的截面示意图(其中,A为方形施工槽,B为倒三角形施工槽);
图2为本发明一个实施例的T型止水条的截面示意图;
图3为本发明一个实施例的止水结构的截面示意图(方形施工槽);
图4为本发明一个实施例的Y型止水条的截面示意图;
图5为本发明一个实施例的止水结构的截面示意图(倒三角形施工槽);
图6为本发明一个实施例的止水结构的止水接头的连接结构示意图;
图7为本发明一个实施例的止水结构的止水终端与基岩的连接结构示意图。
【主要元件符号说明】
方形槽1、倒三角形槽2、缝3、混凝土4、迎水混凝土表面4a、T型止水条5、槽缝5a、倒齿5b、倒刺5c、侧翼5d、堵头5e、预缩砂浆覆盖层6、高聚合物结构胶7、Y型止水条8、加强带9、粘接剂10、基岩11。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、作用与效果易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
参见图1至图7,本发明的较佳实施例的快速施工的水工混凝土建筑物表层止水结构,其具体组成包括:一种异形止水条、高聚合物结构胶、预缩砂浆、加强带、粘接剂。
其中,图1A、图2、图3示出的是在矩形截面施工槽中设置T形止水条,图1B、图4、图5示出的是在倒三角形截面施工槽中设置Y形止水条,图6和图7既可以用于矩形截面施工槽的T形止水条,也可以用于倒三角形截面施工槽的Y形止水条。
所述快速施工的水工建筑物表层止水结构的施工方法,包括预留施工槽、异形(T/Y型)止水条及其安装、止水条接头连接、止水终端与基岩的连接。具体的,通过在水工建筑物接缝部位预留施工槽,将所述异形(T/Y型)止水条的堵头嵌入施工槽底部的接缝内,并用高聚合物结构胶将止水条的两个侧翼粘接在施工槽底面上,最后在异形止水条外面覆盖一层预缩砂浆,并且砂浆需要将施工槽填满。止水条的接头采用胶粘接的方式连接,止水条终端采用埋入基岩的方式处理。
(1)预留施工槽
在水工建筑物的迎水面,例如混凝土4的缝3所在的迎水混凝土表面4a预留止水材料施工槽。优选宽12cm深3cm的方形槽1(参见图1A、图3),或45°的倒三角形槽2(参见图1B、图5),其中倒三角形槽2的三角边长为10cm。
(2)异形(T/Y型)止水条安装
针对预留的方形槽1,采用T型止水条5将缝3密封。弹性止水条材质优选合成胶,其设计邵氏硬度优选为60~70。经测试,该硬度下的所述止水条对设计水头具有足够的抗力,可有效地防止止水条在高水头作用下产生很大的塑性变形而丧失止水效果。该T型止水条5的截面形状如图2所示。在T型止水条后背中间位置,有一条深2-3cm,宽0.1-0.2cm的槽缝5a,可使止水条适应接缝张开等变形。
在进行的T型止水条5的施工时,先将带有倒刺5c的堵头5e嵌入缝3中。倒刺的高度为0.25cm,减掉倒刺后堵头的厚度与缝3的宽度相等,为0.8-2cm。通过堵头5e两边高出的倒刺,可使堵头5e有效的嵌紧于缝3中。止水条的两个侧翼5d各有4个相同的0.5cm高的倒齿5b,倒齿用高聚合物结构胶7粘接在槽壁上,倒齿一方面可以使结构胶7与止水之间有效附着,另一方面倒齿与施工槽底面所围成的密闭空间,可控制施工初期高聚合物结构胶7的流淌,有效避免结构胶7的流失。
针对预留的倒三角形槽2,采用Y型止水条8将缝3密封。弹性止水条材质优选合成胶。其设计硬度、背部中缝5a、堵头5e、倒齿5b、倒刺5c等结构形式、作用与T型止水条相同。该Y型止水条的结构如图4所示。Y型止水条的施工与T型止水条的施工相同,施工后的止水样式如图5所示。
(3)止水条接头连接
将相邻的两个止水条接头对接,在接缝处用粘接剂10粘接,再用加强带9搭接在接头的两侧。加强带9与止水条(T形止水条5/Y形止水条8)间同样用粘接剂粘接。该种接头处理方式为冷粘接,施工简单,无需专门的施工设备。接头的连接形式如图6所示。
(4)止水终端与基岩的连接
止水条的最终端的底部埋入基岩11中,基岩下挖大于10cm,并且覆盖预缩砂浆6。施工样式如图7所示。
(5)止水条外面铺设预缩砂浆
在方形槽1或倒三角形槽2中,在完成T型止水条5或Y型止水条8的施工,并且待高聚合物结构胶7和粘接剂10凝固后,在止水条外面填覆预缩砂浆6,作为保护层,并且预缩砂浆6需要将施工槽填满。施工后的止水样式如图3或图5所示。
为便于理解,本发明还提供了一具体应用例,某混凝土重力坝上游坝坡铅直,迎水面横缝宽1cm,最大坝高100m。在该坝混凝土浇筑至顶后,再对横缝进行止水施工。其具体步骤包括:
(1)预留施工槽
浇筑混凝土时,在重力坝的横缝上游表面预留12cm×3cm方形止水材料施工槽。如图1A所示。
(2)T型止水条安装
采用的T型止水条由合成胶制成,设计硬度为65。T型止水条的截面形状如图2。止水条后背中间位置有一条深2.5cm,宽0.2cm的槽缝5a。该止水条含有一个带有倒刺的堵头5e,倒刺的高度为0.25cm,除去倒刺,堵头的宽度与横缝的宽度一致,为1.0cm。止水条的两个侧翼5d各有4个相同的0.5cm高的倒齿。
施工时,将一次性整体成型的总长度为101m的T型止水条先从上到下将止水条的堵头嵌入缝3中,并用锤敲打,使堵头完全进入缝3,再自下而上的在止水条的两侧翼倒齿上刷上高聚合物结构胶,使得止水粘接在槽壁上。
(3)止水条接头连接
本工程中,一条止水条的长度大于100m,因此正常施工不存在接头处理的问题。特殊情况下止水条被扭断,需要进行接头处理时,则用粘接剂将接头粘接。再用加强带搭接在接头的两侧,加强带与止水条间用粘接剂粘接。
(4)止水条终端与基岩的连接
靠近坝体底部的止水条终端埋入大坝基岩中,基岩下挖15cm左右,然后覆盖预缩砂浆。
(5)止水条外面铺设预缩砂浆
在完成T型止水条的施工,并且待高聚合物结构胶凝固后,在止水条外面填覆预缩砂浆,作为保护层,并且预缩砂浆需要将施工槽填满。
综上所述,本发明所提供的用于快速施工的水工建筑物表层止水结构及方法,可承受100m水头的水压,并且可以承受接缝2cm的张开。止水条使用专业模具一次成型,质量高、造价低、运输方便、便于施工安装。最终施工成的止水结构止水效果安全可靠,且费用低廉。
Claims (16)
1.一种止水条,其特征在于,其具有:
止水条本体,其整体呈条状,止水条本体为弹性材质,其具有一堵头及左、右两侧翼,其堵头具有第一端和第二端,左、右两侧翼各自的一端连接于堵头的第二端,左侧翼与堵头间具有一夹角α,右侧翼与堵头间具有一夹角β,堵头的第二端的端面开设有槽缝。优选的,止水条本体为一整体,可以为一体成型。材质优选为合成胶,邵氏硬度为60-70度,优选为65度。
2.如权利要求1所述的止水条,其特征在于:
堵头的第二端设有尺寸增大的基部,左、右两侧翼设于该基部。优选为,堵头的第一端呈尖端状。
3.如权利要求1所述的止水条,其特征在于:
堵头的左侧和/或右侧设有倒刺,倒刺优选为三角形倒刺,该倒刺由堵头的第一端向第二端倾斜,倾斜角度优选为45度。止水条的堵头的厚度与表面缝的宽度相适应。其中,当堵头设有倒刺时,优选为,减掉倒刺后堵头的厚度与表面缝的宽度相等。
4.如权利要求1所述的止水条,其特征在于:
槽缝具有一定的深度,为了使得基于止水条的止水结构可以承受2cm的张开,槽缝的深度优选为3~4cm,槽缝的槽底部连通有一横截面呈圆形的空间,该圆形的直径大于槽缝的宽度。
5.如权利要求1所述的止水条,其特征在于:
夹角α与夹角β相等。优选为,二者的角度为90°~150°,使得止水条本体的横截面整体呈T形或Y形。更优选为,止水条本体左右对称。
6.如权利要求1至5中任一项所述的止水条,其特征在于:
止水条本体的左侧翼和/或右侧翼的靠近堵头的一侧表面设有倒齿,其中,所述倒齿垂直于左、右侧翼延伸,倒齿的数量为两排以上,各倒齿间隔设置。所述倒齿远离左、右侧翼的顶端设有齿檐,该齿檐具有增大的尺寸,齿檐的横截面为方形、圆形或三角形,优选为四个角为外凸圆的长方形。
7.一种止水结构,其特征在于,其具有:
止水条,为权利要求1-6中任一项所述的止水条,其设于预定物的迎水面的一表面缝,其中,止水条的堵头嵌入于该表面缝中,左、右两侧翼敷于表面缝的两侧,形成对表面缝的覆盖。
8.如权利要求7所述的止水结构,其特征在于:
该预定物的迎水面的表面缝处设有施工槽,止水条设于该施工槽中。所述施工槽的横截面为矩形时,则止水条为横截面为T形的T型止水条。所述施工槽的横截面为倒三角形时,则止水条为横截面为Y形的Y型止水条。
9.如权利要求7所述的止水结构,其特征在于:
还具有高聚合物结构胶,填充于止水条的左侧翼和右侧翼有倒齿的一侧面与预定物的表面之间,高聚合物结构胶凝固后,将止水条的左侧翼和右侧翼粘接于预定物表面上。
10.如权利要求8所述的止水结构,其特征在于:
还具有覆盖层,设于施工槽中,对止水条形成覆盖保护。优选为预缩砂浆覆盖层,并优选为将施工槽填满。
11.如权利要求7所述的止水结构,其特征在于:
当需要将两条止水条相互连接时,采用的方法为,将相邻止水条首尾对接,对接的端面处通过粘结剂粘接。相邻止水条首尾对接且对接的端面用粘结剂粘接后,对接的接头处还可设置搭接加强带,搭接加强带通过粘结剂粘接于止水条的左右侧翼没有倒齿的一侧表面。
12.一种止水结构的施工方法,其特征在于,其包括步骤:
S1、在预定物的迎水面的表面缝处设置施工槽;
S2、在施工槽中安装止水条,并将止水条的堵头嵌入表面缝中;
S3、将止水条的左右侧翼粘接于施工槽的壁上;
S4、在施工槽中填充覆盖层,将止水条覆盖。
13.如权利要求12所述的止水结构的施工方法,其特征在于:
步骤S1中,所述施工槽为矩形截面或倒三角形截面,当为矩形截面时,步骤S3中,将T型止水条的左右侧翼粘接于施工槽的底壁,当为倒三角形截面时,步骤S3中,将Y型止水条的左右侧翼粘接于施工槽的侧壁。
14.如权利要求12或13所述的止水结构的施工方法,其特征在于:
步骤S2中,止水条沿着表面缝自上而下的进行嵌入施工。优选的,步骤S3中,是先将止水条的左右侧翼抬起,然后将高聚合物结构胶刷于止水条的左右侧翼有倒齿的一侧表面,再将抬起的左右侧翼放下,其通过高聚合物结构胶胶粘接于施工槽的壁上,优选的沿着缝自下而上进行刷胶施工。
15.如权利要求12、13或14所述的止水结构的施工方法,其特征在于:
还包括步骤S5、利用粘接剂将两止水条对接粘接,优选为,再利用搭接加强带搭接于两止水条的对接处。优选为,利用粘接剂,将加强带粘接于左右侧翼没有倒齿的一侧表面。
16.如权利要求15所述的止水结构的施工方法,其特征在于:
步骤S4中,采用预缩砂浆作为覆盖层填满施工槽,待步骤S3中的结构胶和步骤S5中的粘接剂凝固后,再执行步骤S4开始填充覆盖层。
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