水工建筑物紫铜片止水设计要点分析

曾斯亮，张海学，姜大冲，章　勇

(1.江苏省淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005；2.江苏淮源工程建设监理有限公司，江苏 淮安 223005)



水工建筑物紫铜片止水设计要点分析

曾斯亮1，张海学2，姜大冲1，章勇2

(1.江苏省淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005；2.江苏淮源工程建设监理有限公司，江苏 淮安 223005)

摘要：防渗止水是水工建筑物的关键一环，紫铜片是水工建筑物沉降缝、伸缩缝之间常用的止水材料，其结构设计是否科学关系到水工建筑物的安全、可靠运行。文章通过对紫铜片止水设计要点进行分析，介绍了一套能较好的适应地基沉降的紫铜片止水设计结构型式。

关键词：防渗止水；紫铜片止水结构；适应变形；设计思路；结构型式

1概述

防渗止水体系是水工建筑物的重要组成部分。水工建筑物由于其结构尺寸、型式、荷载及基础处理不一等原因，常常要设置一定数量的伸缩缝、沉降缝，伸缩缝、沉降缝之间必须安装止水构件，以确保防渗效果。紫铜片止水是最常用的一种，它具有防渗性能好，适应变形能力强，不易锈蚀断裂的优点。

水工建筑物常建在软弱地基上，要采取必要的地基处理措施，各个部位基础处理措施不可能完全一样，必然会产生不均匀沉降，紫铜片材料本身虽然具有较好的柔韧性，但其变形能力已远远不能满足水工建筑物结构不均匀沉降和水平位移的要求。如果不在结构型式上做一定的设计处理，当所受拉力过大时，紫铜片也会出现断裂(特别是焊接处)，止水结构就此破坏，将会给水工建筑物的运行带来危险。

此外，水工建筑物的止水一般是封闭式止水(如混凝土箱涵)，存在水平止水与垂直止水相交处的连接问题，该处是处理位移和止水效果的矛盾点，如果设计处理不合理，止水防渗问题就不能得到彻底解决。特别是建在砂土、粉砂土地基上的水工建筑物,如果止水破坏漏水,水流会带走地基中的细砂、细土颗粒，掏空基底，从而使建筑物发生沉陷倒塌破坏。所以能最大的适应地基沉降、止水效果好、施工简单方便、结构耐久适用的紫铜片止水结构，是保证水工建筑物的安全和稳定的重要环节。

2设计思路

一般水工建筑物各结构部位的地基土质情况、荷载情况、地基处理方式及本身结构等都存在差异，沉降缝、伸缩缝两侧结构部位在运行后出现地基沉降不均匀、水平拉动的现象，出现沉降差异或水平位移，止水设备就会受到竖向拉力或水平拉力作用，所以止水构件设计必须满足沉降缝、伸缩缝两侧结构允许最大不均匀沉降和水平拉移时不予破坏。因此在止水结构设计中，必须同时考虑允许最大不均匀沉降和水平拉移两方面因素，由于地基土质情况、荷载情况、地基处理及结构本身的差异，一般竖向位移发生的几率大大高于水平位移，是止水破坏的主要原因，因此应把竖向位移作为主要矛盾[1]。

3水平止水结构型式设计

根据《水闸设计规范》(SL265—2001)中第8.3.6条规定：“土质地基允许最大沉降量和最大沉降差，应以保证水闸安全和正常使用为原则，根据具体情况研究确定。天然土质地基上水闸地基最大沉降量≤15 cm，相邻部位的最大沉降差≤5 cm。”结合该条文，“当控制水工建筑物地基最大沉降量≤15 cm时，而考虑相邻部位的最大沉降差为最大沉降量15 cm时为最不利情况时”，水平止水结构按图1所示设计，牛鼻子高度为6.5 cm，中间水平段位2 cm，牛鼻子中间灌充沥青，两侧水平段翼长10 cm。当出现地基沉降不均、水平错动而造成水平止水受拉时，紫铜片受拉自由伸缩长度能达到15 cm，满足允许最大沉降差的要求而不出现紫铜片断裂。

图1水平紫铜片止水大样图图2垂直止水大样图

4垂直止水结构型式设计

垂直止水同样需要满足能自由伸缩以适应地基沉降不均和水平拉动而造成断裂破坏，如图2，垂直止水水平断面设计为L型，垂直方向为一字型，一端固定在先浇筑的混凝土墩墙里，另一端为自由伸缩端，伸入预先安装好的预制混凝土燕尾槽(如图3，一般每节长30～50 cm)内10 cm，燕尾槽内灌充沥青，燕尾槽混凝土强度等级与墩墙一致，燕尾槽与混凝土模板一起安装(见图4)。一旦因地基沉降不均或水平错动造成垂直止水受拉，由于自由端的存在，垂直止水能够在燕尾槽内上下移动和自由伸缩，在允许的竖向沉降和水平位移范围内有效的保证止水效果。

图3燕尾槽大样图

图4垂直止水布置大样图

5水平止水与竖直止水相交处的连接设计

水平止水与垂直止水交叉处是止水设计的关键点，该处连接方法有很多，一般可分为2类：①柔性连接，是指在交叉处止水就位后，外包以沥青块体；②刚性连接，是将紫铜片止水适当剪裁，然后再用铜焊焊接，如图5所示水平止水与垂直止水焊接大样图。在工程实践中，对于垂直止水与水平止水连接的垂直交叉处多采用柔性连接，即垂直止水一半与水平止水焊接，一半与水平止水搭接，确保在允许沉降和水平位移时该处止水结构不破坏，止水效果不降低。如图6所示的沥青盒钢壳，按图七所示方法安装在垂直止水与水平止水连接处，并灌充沥青体，以此将交叉处止水外包，然后浇筑底板混凝土，使之变成密封系统。当因地基沉降不均或水平错动造成止水构件受拉，由于连接处也有自由端的存在，垂直止水和水平止水都能够自由伸缩，在允许的沉降范围内不被拉断，从而有效的保护连接处止水[3]。

图5　水平止水与垂直止水焊接大样图

图6　沥青盒钢壳大样图

图7　水平与垂直止水连接大样图

6结语

紫铜片止水是水工建筑物防渗体系中的组成部分，不同的建筑物和不同的地基条件，对止水的要求也各不相同，依据规范和地基计算进行合理的止水结构型式设计，是保证水工建筑物的安全和稳定的一个重要环节。文章介绍的紫铜片止水设计经过大量实践，止水效果良好，值得借鉴。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.SL265—2001水闸设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2001.

[2]陈宝华，张世儒.取水输水建筑物丛书—水闸[M].北京：中国水利水电出版社，2003：27-60.

[3]中华人民共和国发展和改革委员会.DL/T5215—2005水工建筑物止水带技术规范[S].北京：中国电力出版社，2005.

中图分类号：TV222

文献标识码：B

[作者简介]曾斯亮(1983-)，男，江西吉安人，工程师；张海学(1962-)，男，陕西咸阳人，高级工程师；姜大冲(1990-)，男，江苏灌南人，助理工程师；章勇(1975-)，男，江苏淮安人，高级工程师。

[收稿日期]2015-10-22

文章编号：1007-7596(2016)01-0046-03