CN210134337U - 一种基于高吸水性树脂的桥梁加装伸缩防水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于高吸水性树脂的桥梁加装伸缩防水装置，所述伸缩防水装置包括不透水橡胶管(1)和填充的高吸水性树脂2，不透水橡胶管(1)的内壁设置注水凹槽(11)；安装时，通过牵引及线形控制装置(6)和牵引绳(8)的配合使不透水橡胶管(1)在桥梁梁端缝隙中就位；通过注水使树脂膨胀直至不透水橡胶管(1)外壁与梁端缝隙紧密切合；然后在不透水橡胶管(1)顶部浇筑弹性材料形成弹性体防水层(9)。本实用新型的伸缩防水装置结构简单，防水密封性能好，适应性强，且安装施工方便，产品运输便捷。

Description

一种基于高吸水性树脂的桥梁加装伸缩防水装置

【技术领域】

本实用新型属于高速铁路、地铁、轻轨等轨道交通建筑技术领域，具体涉及加装在既有轨道交通桥梁的伸缩防水装置，还涉及该伸缩防水装置的安装方法及应用。

【背景技术】

桥梁伸缩缝是为了满足桥跨结构在气温变化、车辆活载、混凝土收缩与徐变等作用下自由变形，而在相邻梁端之间或者梁端与桥台背墙之间设置的伸缩装置。伸缩装置除了要满足桥梁上部结构自由变形的功能要求，还要能防止桥面积水渗入梁端缝隙。

我国高铁桥梁在早期建设时并未设置伸缩缝，多年运营结果表明，伸缩缝的缺失导致桥梁遭受水害较为严重：桥面积水从梁端缝隙下泄，直接导致支座钢构件、预应力混凝土梁体端部封锚装置钢构件锈蚀，保护层厚度不足的混凝土构件钢筋锈蚀、表面涨裂，同时还造成墩台污损等，严重影响结构安全及耐久。

近年来新建的高铁桥梁已考虑设置伸缩缝，其主要类型有：常规型伸缩装置、快速更换橡胶带伸缩装置和弹性体伸缩装置三种类型，这些伸缩缝构造组成及施工过程如下：

1、常规型伸缩装置由异型钢(耐候钢)、防水橡胶条和锚固钢筋等组成，设计伸缩装置位移量分为±30mm，±50mm，±75mm三级。施工过程主要包括：吊装伸缩缝、绑扎锚固钢筋、浇筑混凝土、安装防水橡胶带等。

2、快速更换橡胶带伸缩装置由异型型材、防水橡胶带及其橡胶锁紧条、挡砟盖板、挡砟侧板、锚固钢筋、定位钢管、连接钢板及梁体预埋件等组成。伸缩缝设计伸缩量在30～200mm之间。施工过程主要包括：安装预埋件、吊装伸缩缝、焊接锚固钢筋、浇筑混凝土、安装防水橡胶带等。

3、弹性体伸缩装置主要材料为双组份的均匀、粘稠液体，固化成型后为淡灰色、低模量弹性体。弹性体上表面为平面，下表面为弧面，其规格根据实际梁缝宽度选用(伸缩量不超过100mm)。施工过程分为：基层处理、衬垫安装、底涂料施工、浇筑弹性体、面涂料施工等主要步骤。

这几类伸缩装置虽然可以有效地防止桥梁梁端渗水、保证梁体自由伸缩，但对于前两者，其结构复杂、需要预埋钢件、安装工序繁复，且施工期间需要占用桥面空间。对于后者，虽然其结构较为简单，但其施工工序较为复杂，而且施工期间仍然存在占用桥面的状况。

为了提高桥梁结构的耐久性能，对已建成的无伸缩缝轨道交通桥梁新设伸缩防水装置时，在不中断桥面交通的情况下，目前常用的三类伸缩装置均无法采用。因此，针对已经投入运营的无伸缩缝轨道交通桥梁，需要改造、加装伸缩防水装置时，区别于新建的轨道交通桥梁，有其特殊要求：

1、既有桥梁梁端表面可能不平整，确保新设的伸缩防水装置与梁端表面密贴是实现梁端防水的核心要求；

2、轨道交通运营不可中断，新设的伸缩防水装置构造、施工方法均应满足该要求；

3、伸缩防水装置用材应经久耐用。

因此，在保证轨道交通桥梁正常运营的情况下，为了提高桥梁结构的耐久性，提供一种适用于在役无伸缩缝轨道交通桥梁的伸缩防水装置是目前亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种结构简单、安装方便、施工期间不占用桥面、无需中断轨道交通运行的适用于既有无伸缩缝桥梁的伸缩防水装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于高吸水性树脂的桥梁伸缩防水装置，所述伸缩防水装置包括沿伸缩缝长度方向设置的不透水橡胶管1，沿不透水橡胶管1的长度方向在其内壁设置注水凹槽11，沿不透水橡胶管1的长度方向在其管壁中设置加强钢丝，所述伸缩防水装置还包括填充在不透水橡胶管1内的高吸水性树脂2；

所述补水机构包括与注水凹槽11连接的补水管和设置在补水管管路上的单向阀；

沿不透水橡胶管1长度方向在其顶部设置牵引及线形控制装置6；在桥梁伸缩缝两侧的梁端7侧面设置一对横梁4，用牵引绳8穿过牵引及线形控制装置6的上部并将牵引绳8挂在两侧横梁9梁端上，绷直牵引绳8使不透水橡胶管1在伸缩缝中就位；通过注水凹槽11向不透水橡胶管1内注水使高吸水性树脂2膨胀；然后沿伸缩缝长度方向向不透水橡胶管1的顶部浇筑弹性材料，弹性材料凝固后形成覆盖在不透水橡胶管1上部与梁端7端面之间的弹性体防水层9。

在本实用新型中，为了便于描述而非限定，梁端7的端面是指桥梁梁端朝向伸缩缝的面，梁端7的侧面是指与端面垂直的竖直面。

在本实用新型中，不透水橡胶管1应当具有一定厚度，从而具备一定强度。本领域技术人员能够根据实际工况的需要，选择具有一定厚度和强度的不透水橡胶管实现本实用新型的技术方案。

在本实用新型中，不透水橡胶管可采用氯丁橡胶或三元乙丙橡胶制成的橡胶管，性能应满足《铁路混凝土桥梁梁端防水装置TB/T3435》的要求。

根据一种优选的实施方式，不透水橡胶管1的横截面形状是两根直道和两个半圆弧道连接而成的跑道形。

在本实用新型中，可选地，设置在不透水橡胶管管壁中的钢丝12有4-16根。

钢丝12用于加强不透水橡胶管1的局部强度。更优选地，钢丝设置在不透水橡胶管的上半圆区域和下半圆区域内(如图1-2所示)，从而限制由高吸水性树脂和不透水橡胶管组成的弹性体系在竖直方向的膨胀，使得膨胀主要发生在水平方向，即由不透水橡胶管向梁端两端面的方向膨胀。

根据一种优选的实施方式，注水凹槽11沿不透水橡胶管1的长度方向平行设置2-8道。

由于不透水橡胶管1总长度较长，为了便于注水，确保管内最远端的高吸水性树脂也能充分吸水，在不透水橡胶管中填充树脂前，在注水凹槽11中放置匹配的注水细管3，确保在注水过程中，水能够沿着注水细管3流向最远端、被高吸水性树脂吸收。

在本实用新型中，所述补水机构还包括设置在所述补水管另一端的集水装置。该集水装置可以是一种雨水收集容器，能够收集雨水并适当储存，当高吸水性树脂使用时间过长后，打开补水机构的单向阀，能够通过补水管向不透水橡胶管内补充水，使树脂持续膨胀。

根据另一种优选的实施方式，为了便于不透水橡胶管在安装过程中能够沿着伸缩缝的长度方向准确放置，通过牵引绳8和牵引及线形控制装置6的配合，实现不透水橡胶管1从主梁梁端缝隙的一端进入伸缩缝、直至完全就位在梁端缝隙中的目的。为此，牵引及线形控制装置6的形状为上端是可穿过牵引绳8的控制环61，控制环61下部为一根控制线主体62，控制线主体62的末端与不透水橡胶管的顶部连接，例如通过粘接的方式固定在一起。

在本实用新型中，横梁4通过一对定位螺杆5固定在梁端7侧面。通过定位螺杆5高度调节，使一对横梁4产生高度差，因此安装后的不透水橡胶管两端也具备高度差，优选地，所述高度差的值是以所述桥梁伸缩防水装置总长计的0.5-2％。

伸缩防水装置两端高度差形成横坡的目的是使桥面雨雪水通过梁端伸缩防水装置时能够沿横坡一侧排出。进一步地，若水流能对桥梁墩台造成冲刷，可在伸缩防水装置两端设置长轻质弧形导流管，以防雨雪水下渗冲刷墩台。

进一步地，当不透水橡胶管1设置在桥梁梁端缝隙中时，其两端中较低的一端为封闭端，较高的一端为敞口端，通过高度差便于从敞口端注水。具体地，敞口端设置与注水凹槽11连通的注水口，除注水口以外部分通过热熔处理封闭，避免高吸水性树脂漏出，也以便于施工铺设。

本实用新型所述高吸水性树脂包括但不限于淀粉系(包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等)、纤维素系(包括接枝纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维索等)、合成树脂系(包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等)高吸水性树脂，它们均为可以从市场上购买获得的产品。

在本实用新型中，高吸水性树脂体积膨胀与所吸水量相关，本领域技术人员可根据不透水橡胶的体积膨胀性能与其内腔大小，结合实际施工工况，选择合适的高吸水性树脂及其填充量和注水量。

由于高吸水性树脂的体积膨胀仅在不透水橡胶管的内腔附近有效，因此，本实用新型的装置在不透水橡胶管的内腔的高度方向应留有足够的长度，以保证不透水橡胶侧面有足够的受压面积，以提高防水能力的可靠性。

本实用新型还提供上述伸缩防水装置的安装方法，包括以下步骤：

A、在桥梁伸缩缝两侧的梁端7侧面分别设置定位螺杆5，通过定位螺杆5安装横梁4，通过定位螺杆5确保两侧横梁4具有高度差；

B、沿不透水橡胶管1长度方向在其顶部设置多根牵引及线形控制装置6，使控制线主体62与不透水橡胶管1连接；

C、将牵引绳8依次穿过牵引及线形控制装置6的上部各控制环61并逐一打结固定，拉拽牵引绳8使所述不透水橡胶管从梁端缝隙的一端进入，直至被完全设置桥梁梁端缝隙中，将牵引绳8挂在两侧横梁4上，然后绷紧并固定牵引绳8，使不透水橡胶管就位在梁端缝隙中；其中，所述敞口端的水平高度高于所述封闭端；

D、由所述注水口通过注水细管3向不透水橡胶管1内注水使高吸水性树脂2膨胀，随着注水量的增加逐渐抽出注水细管3，直至高吸水性树脂2完全膨胀使不透水橡胶管1外壁与伸缩缝两侧的梁端7端面紧密接触；

E、封闭所述注水口，在不透水橡胶管1较高的一端设置补水机构；

F、沿不透水橡胶管1长度方向在其顶部浇筑弹性材料，弹性材料凝固后形成覆盖在不透水橡胶管1上部的弹性体防水层9。

本实用新型的伸缩防水装置利用高吸水性树脂快速吸水、保水的特点，结合不透水橡胶管及补水机构的设计可适应主梁伸缩变形、有效起到梁端防水密封的效果，与新建轨道交通桥梁伸缩缝相比，有益效果如下：

1、不同于现有技术中伸缩缝单一采取“以胶挡水”而耐候性较差的特点，本实用新型的伸缩防水装置结合运用高吸水性树脂和弹性体防水层，在“以胶挡水”的基础上，复合实现了“以脂吸水”、“以水止水”，雨雪天的水分可用于补充高吸水性树脂内的水分，耐候性更佳，效果更优；

2、本实用新型的伸缩防水装置结构简单，安装时无需锚固、无需处理梁端界面，施工方便；装置本身质地柔软，运输时可盘曲，减小施工占地，运输便捷；

3、本实用新型的伸缩防水装置安装时，施工全在桥端间隙两侧进行，不需占用桥面，不影响轨道交通正常运营；

4、由于伸缩防水装置主体部分采用柔性体系，适应梁端间隙横向不等宽的能力更强，贴合更为紧密，有较好的适用性；

5、本实用新型的伸缩防水装置在到达使用寿命或损坏后，可将该装置一端割开，放出内部高吸水性树脂使不透水橡胶管收缩，则可轻松取出，并且除弹性体防水层外，旧装置其余部分对原安装位置无污染，可在原位置稍低处安装新装置，更换方便。

【附图说明】

图1为本实用新型的伸缩防水装置侧视图(吊装时)；

图2为本实用新型的伸缩防水装置侧视图(安装后)；

图3为本实用新型的伸缩防水装置主视图(安装后)；

图4为牵引及线形控制装置的结构示意图；

图5梁端、横梁、牵引绳及定位螺杆的位置关系图；

其中：1、不透水橡胶管；11、注水凹槽；12、钢丝；

2、高吸水性树脂；3、注水细管；4、横梁；5、定位螺杆；

6、牵引及线形控制装置；61、控制环；62、控制线主体；

7、梁端；8、牵引绳；9、弹性体防水层；

【具体实施方式】

以下实施例用于非限制性地解释本实用新型的技术方案。

实施例1

现状：某城市地铁24m简支梁梁端未设置伸缩缝，导致雨雪水渗漏至梁端盖梁，造成盖梁钢筋锈蚀、混凝土胀裂情况较为严重。施工前测量得到梁端间隙约7.5cm、主梁翼缘长度9.5m。

采用本实用新型的伸缩防水装置进行加装：

(1)、伸缩防水装置制造

根据梁端间隙的大小、主梁翼缘长度等参数生产尺寸适当的不透水橡胶管如图1所示，壁厚2cm，上下端半圆内径3cm，两侧直线段长度为5cm，安装前总宽7cm，总高12cm，总长9.55m。

生产时，在不透水橡胶管1内壁预留四道注水凹槽11，凹槽直径为5mm，嵌入橡胶套内的深度为2.5mm；在不透水橡胶管1上半圆区域和下半圆区域内分别设置7根钢丝，以限制不透水橡胶管在竖直方向的膨胀。不透水橡胶管其中一端封闭，另一端敞口，封闭端日后作为较低的一端，敞口端作为较高的一端。

在不透水橡胶管内侧四个凹槽处放置四根注水细管3以方便注水，其余空腔填充高吸水性树脂，敞口端设置四个注水口分别与四根注水细管3连通，其余区域采用热熔技术封闭处理。

(2)、伸缩防水装置安装

①梁端准备工作：

在梁端两侧的侧面分别安装定位螺杆5及横梁4(如图5所示)，通过定位螺杆5的安装高度确保两侧横梁4具有高度差，使得伸缩防水装置在安装完毕后沿伸缩缝长度方向形成单向排水横坡。此处设置以总长计1％高度的单向坡，即高侧与低侧相差9.5cm。

②牵引准备工作：

将填充了高吸水性树脂的不透水橡胶管盘曲并运至施工现场。展开后，在其顶面粘贴多根牵引及线形控制装置(如图4所示)，使牵引及线形控制装置的下端与不透水橡胶管的顶部粘结在一起。将牵引绳8依次穿过牵引及线形控制装置上部的牵引环并在牵引环上打结定位，使牵引绳8与牵引及线形控制装置6相互位置固定、不滑动，完成牵引绳与不透水橡胶管的连接。

③伸缩装置就位：

拖拽牵引绳，使不透水橡胶管从主梁梁端缝隙的一端逐渐向另一端移动，直至完全铺设在梁端缝隙中，借助横梁施力绷直牵引绳，使不透水橡胶管准确就位。

④注水使树脂膨胀：

从位于较高一端的敞口端的四个注水口处注入纯净水，水沿着注水细管3流到最深处被树脂吸收、使树脂膨胀，同时缓慢抽出注水细管3，使得管内空腔内各位置处的高吸水性树脂均能吸收足量水。待体系膨胀到所需程度，此时不透水橡胶管外壁与主梁梁端端面紧密接触且处于受压状态。

⑤补水机构安装：

把补水机构的导管插入注水口，采用热熔技术密封导管与注水口之间的缝隙，关闭补水机构的单向阀，确保不透水橡胶管内部密闭。长时间使用后，必要时可打开补水机构的单向阀，通过注水口向不透水橡胶管内适当补水，确保膨胀度。

(3)浇筑弹性体材料

现场混合弹性体材料并充分搅拌，浇筑弹性体材料至不透水橡胶管上部，弹性体材料在自重作用下流遍装置顶面与梁端形成的凹槽全长，为保证防水效果，不透水橡胶外套顶部覆盖的弹性体材料厚度大于1cm。

待弹性体防水层表干后，清理现场，施工完成。

本实用新型的伸缩防水装置结构简单，安装施工方便，产品运输便捷。该伸缩防水装置安装时，施工位置均在桥端间隙两侧进行，不需占用桥面，因此不影响轨道交通正常运营。本实用新型的伸缩防水装置更换方便，安装与更换均不破坏桥梁两端。

Claims (9)

1.一种基于高吸水性树脂的桥梁加装伸缩防水装置，所述装置包括沿伸缩缝长度方向设置的伸缩防水装置和补水机构，其特征在于：

所述伸缩防水装置包括沿伸缩缝长度方向设置的不透水橡胶管(1)，沿不透水橡胶管(1)的长度方向在其内壁设置注水凹槽(11)，沿不透水橡胶管(1)的长度方向在其管壁中设置加强钢丝，所述伸缩防水装置还包括填充在不透水橡胶管(1)内的高吸水性树脂(2)；

所述补水机构包括与注水凹槽(11)连接的补水管和设置在补水管管路上的单向阀；

沿不透水橡胶管(1)长度方向在其顶部设置多根牵引及线形控制装置(6)；在桥梁伸缩缝两侧的梁端(7)侧面设置一对横梁(4)，牵引绳(8)穿过牵引及线形控制装置(6)的上部并使牵引绳(8)设置在两侧横梁(4)上，当牵引绳(8)绷直时，不透水橡胶管(1)在伸缩缝中就位；沿伸缩缝长度方向在不透水橡胶管(1)上部与梁端(7)端面之间设置弹性体防水层(9)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述加强钢丝设置4-16根。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于注水凹槽(11)沿不透水橡胶管(1)的长度方向平行设置2-8道。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于桥梁伸缩防水装置还包括设置在注水凹槽(11)中的注水细管(3)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述补水机构还包括设置在所述补水管另一端的集水装置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于不透水橡胶管(1)的横截面形状是由两根直道和两个半圆弧道连接而成的跑道形。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于不透水橡胶管(1)一端为封闭端，另一端为敞口端；所述敞口端设置与注水细管(3) 连通的注水口，所述注水口以外部分通过热熔处理封闭。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于牵引及线形控制装置(6)的形状为上端是可穿过牵引绳(8)的控制环(61)，控制环(61)下部为一根控制线主体(62)。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于横梁(4)通过一对定位螺杆(5)固定在梁端(7)侧面；设置在伸缩缝两侧的梁端(7)侧面的横梁(4)具有高度差。

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