淺談南水北調中線湍河渡槽工程U型薄壁渡槽止水帶施工工藝
摘要：湍河渡槽工程是南水北調中線干線工程的重要輸水建筑物,為驗證工程槽的結構安全,進行現場充水試驗是必要的。本文通過對湍河渡槽的止水結構、施工工藝流程、槽身充水和充水試驗中發現的問題及原因分析，對渡槽止水結構是否可行和安全，對南水北調中線工程按期通水具有重大意義。
關鍵詞：南水北調 湍河渡槽 U型薄壁 止水結構 施工工藝
1.工程概況
南水北調中線一期總干渠湍河渡槽位于河南省鄧州市小王營～冀寨之間的湍河上，西距鄧州～內鄉省道3km，北距內鄉縣20km，南距鄧州市26km。渡槽槽身為相互獨立的3槽預應力混凝土U型結構，單跨40m，共18跨，單槽內空尺寸（高×寬）7.23m×9.0m，渡槽設計流量350m3/s，加大流量為420m3/s，渡槽槽身采用造槽機現澆施工。
湍河梁式渡槽屬大型河渠交叉建筑物。工程防洪標準為100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核。
2.槽身止水結構
本工程渡槽專用止水為大流量預應力渡槽伸縮止水裝置，屬于“十一五”國家科技支撐計劃課題。止水裝置主要由銹鋼鋼板基面、U型止水帶、固定螺栓、槽鋼壓板、外部封閉等構件組成。
U型止水帶的材料為強度、彈性性能較好的天然橡膠生產，止水帶上部寬度為360㎜，厚度6㎜，U型底部采用大圓角形式（半徑為24㎜）可充分滿足渡槽接縫位移。
3.施工工藝
其中渡槽止水施工工藝主要包括基面處理、安裝不銹鋼板基面、灌注粘鋼膠、粘貼止水帶、安裝槽鋼壓板、止水帶外部封閉等。
3.1基面處理
首先剔除槽身預留止水槽泡沫板及槽身分縫泡沫板至預留止水槽結構面以下10cm。完成泡沫板剔除后使用沖擊鉆對預留止水槽進行修整，止水槽深度達到8cm。完成修整后采用空壓機將基面清理干凈。
3.2鋼板安裝
�。�1）植筋
按照鋼板條帶上的通孔確定預留止水槽混凝土結構面上的植筋位置，然后對基面進行鉆孔，孔徑為18mm，孔深不小于21cm，植筋孔在槽身同一截面上。鉆孔完成后采用植筋膠將C14鋼筋植入混凝土內，鋼筋長度不小于31cm，外漏10cm，且植筋垂直于混凝土結構面。
�。�2）鋼板安裝
鋼板安裝前在清理干凈的基面上均勻涂刷上界面劑，界面劑的涂刷薄而均勻，并對和混凝土粘結的鋼板表面采用角磨機打磨干凈。上道工序完成后采用不銹鋼焊條對鋼板和植筋進行固定，鋼板安裝平順，中軸線在槽身同一截面上，并控制好止水兩側鋼板的間距。鋼板安裝完成后使用環氧砂漿封閉鋼板兩側縫隙，期間從鋼板引出灌漿管，灌漿管間距控制在1000mm以內。
�。�3）灌膠
① 配膠
灌膠采用的是灌注型結構膠，分A、B組分，冬季施工，配膠之前需分別對A、B組分進行預熱至常溫，然后用臺秤稱重按配比進行配膠，A組分和B組分按4:1配比。
�、� 灌膠
鋼板固定完成后從槽底開始逐段向上利用粘鋼膠將鋼板底部灌填密實，并將第一序的排氣管作為下一序的進漿管。灌膠采用的方法是壓力注膠，灌膠過程中，如果出現漏膠，暫停灌膠，并用快速封堵料進行封堵后再繼續灌膠，確保每一灌區灌膠飽滿。灌鋼完成后剔除灌漿管、封堵，并將鋼板兩側槽面采用環氧砂漿修整齊平。鋼板安裝完成后使用角磨機將鋼板打磨平整。
（3）安裝止水帶
�、� 按照安裝好的不銹鋼板螺栓間距在止水帶上進行打孔，完成打孔后對粘貼面進行打磨處理，并用丙酮（或酒精）擦拭干凈。
�、� 用黃油將鋼板上的絲扣孔填滿后，將M14鍍鋅螺栓安裝在鋼板基面上，緊固力不小于5Kg，螺栓兩端均有絲扣，且攻絲方向相同，并用丙酮（或酒精）將止水槽（含鋼板及兩側混凝土基面）擦拭干凈。
�、� 將止水槽（含鋼板及兩側混凝土基面）清理干凈并均勻涂刷界面劑，涂刷薄而均勻，界面劑涂抹完成后在止水槽上涂刷粘鋼膠，膠層厚2～3mm。
�、� 將加工好的角鋼在粘貼面上均勻涂抹粘鋼膠，膠層厚2～3mm。
�、� 上道工序完成后由槽底向兩側順序安裝止水帶，使用墊片和螺帽固定角鋼，并用角鋼將止水帶逐段壓實，擰緊后角鋼兩側有膠體溢出，緊固力介于2.5Kg與5.0Kg之間。壓實后止水帶兩側有膠體溢出，待膠體充分固化后，將溢出膠體進行清潔處理。
待角鋼壓板上膠體固化后，對槽內進行局部修整及清理。
（4）封閉止水結構
止水安裝完成后，在除止水“鼻子”3.6cm外的止水槽內使預縮砂漿進行回填封閉。
對止水“鼻子”填塞瀝青麻絲后使用聚硫密封膠進行封閉。
4.止水驗證與效果
4.1止水驗證
為驗證南水北調湍河渡槽止水帶安裝是否滿足技術要求，需要進行充水試驗，根據湍河渡槽工程的充水水量及充水進度安排，槽身充水采用單槽逐個方式進行充水，充水順序為中槽→左槽→右槽。
4.2擋水圍堰主要結構形式
根據槽身充水試驗的進度要求，結合湍河渡槽工程實際情況，湍河渡槽充水試驗堵頭采用以水泥砂漿砌筑磚墻擋水，輔以編制袋土增強受力形成堵頭。
出口段堵頭設置在出口閘內，在檢修閘閘門附近位置用水泥砂漿和磚砌筑8m高的抗剪擋水墻，擋墻內設置一層A14的抗剪鋼筋網片，擋水墻臨水面用防水材料涂刷一層隔水防滲層，再鋪一層0.5mm厚的土工膜，土工膜外延100cm固定。同時緊貼擋墻在背水面碼放堆裝土編制袋輔助進行受力。擋墻背水面用砌筑扶壁墻輔助進行受力，共設置4道扶壁。
進口段堵頭設置進口槽身內，用水泥砂漿和磚砌筑7.5m高的抗剪重力式擋水墻，擋墻內設置一層A14的抗剪鋼筋網片，擋水墻臨水面用防水材料涂刷一層隔水防滲層，再鋪一層0.5mm厚的土工膜，土工膜外延100cm固定，同時緊貼擋墻在背水面碼放裝土編制袋輔助進行受力。擋墻背水面用砌筑扶壁墻輔助進行受力，中間設置1道扶壁，扶壁厚1m。
4.3槽身充水
按照湍河渡槽工程充水要求，充水試驗按左、中、右三槽分別進行充水。在湍河內開挖集水坑，集水坑內安放抽水設備，抽水設備采用8臺150m3/h的潛水型污水泵，水泵揚程50m。測試水泵工作情況，抽水設備檢查正常后開始進行槽身充水。
充水時槽內水位上升速度按每天不大于3m控制，除安全監測需要外，可連續充水到設計水位后監測3天，然后上升到滿槽水位后監測3天。
4.4止水效果
湍河渡槽通過充水試驗，發現局部有輕微滲水現象，表明止水帶施工工藝是可行的，并及時對充水過程中發現的問題進行排查，并對滲水原因進行了初步分析。
5.充水試驗中發現問題及初步原因分析
5.1充水試驗中發現的問題
湍河渡槽工程首先進行中跨槽身止水施工，中槽充水后，發現有7處止水滲水，因此在左跨和右跨槽身止水施工過程中，根據中槽的施工經驗，改善了止水施工工藝，有效提高了止水安裝質量。
槽身充水試驗均已完成，經現場檢查，槽身滲水情況為：中跨槽身有7處止水伸縮縫部位滲水，槽身有25處輕微滲水和窨濕現象；左跨槽身有2處止水伸縮縫部位滲水，槽身有7處輕微滲水和窨濕現象；右跨槽身有1處止水伸縮縫部位滲水，槽身有2處輕微滲水和窨濕現象。
5.2滲水原因初步分析
�。�1）止水帶滲水
通過充水試驗發現，個別槽身止水處存在輕微滲水現象，經初步分析，止水帶處滲水原因可能有以下兩點：
�、� 由于止水施工工期緊張，在槽身同時進行了多個作業面的止水安裝施工，鋼板基面與槽身混凝土基面之間在灌注粘鋼膠時，可能在鋼板基面的個別點存在與粘鋼膠之間粘接不完全，或粘鋼膠與鋼板基面及側面的混凝土基面之間存在粘貼不完全的地方導致槽身充水后，止水處發生滲水現象。
�、� 止水帶安裝施工時，先在不銹鋼板基面上涂刷的界面劑和粘鋼膠，然后再粘貼止水帶。止水帶粘貼施工時，可能存在在鋼板基面上涂刷的粘鋼膠，受重力作用向下蠕動，在粘貼止水帶時，會產生止水帶與鋼板基面之間存在個別點粘接不密實的情況，同時，在安裝槽鋼壓板時，螺栓的緊固力也會使部分粘鋼膠被壓出。若個別跨槽身的止水帶底面和鋼板基座表面有滲水通道，水就會從止水帶邊緣沿著縫隙滲出。
�。�2）槽身滲水
充水試驗中，發現的個別跨槽身的局部存在輕微滲水點和窨濕現象，經初步分析，此問題產生的原因為：槽身滲水處的混凝土的密實性可能不太理想；在槽身混凝土澆筑施工過程中，盡管我部已按照要求加強了混凝土振搗質量控制，并采取了定人定崗的進行混凝土的振搗，同時安排高級混凝土技師進行專門的監督檢查，但可能仍存在個別振搗質量欠佳的地方，導致該處混凝土密實性不理想，充水時發生了輕微滲水和窨濕現象。
6.滲水問題處理的建議
6.1止水帶處滲水問題的處理
針對止水帶處的滲水問題，建議在槽身放水完成后，對存在滲水的止水帶進行詳細的檢查，進一步查找滲水的原因，并制定相應的處理措施。
對由于不銹鋼板基面的個別位置與混凝土基面粘接質量欠佳，止水帶底面與鋼板基面粘貼問題產生的滲水，建議采取對止水帶鋼板及止水帶與槽身混凝土基面直接的結合部位進行二次封堵的方法進行處理。結合在沙河渡槽充水試驗中的堵漏材料的應用效果，封堵材料可采用無機封堵料。首先對止水帶和槽邊緣之間的部位進行基面處理，確保清潔、干燥、無油污，部位清理完成后涂刷界面劑，再用無機封堵進行二次封堵�，F場處理時根據實際情況，如有必要，也可采取其他方法來確保止水質量滿足要求。
6.2槽身滲水問題的處理
縱觀槽身滲水情況，槽身滲水以窨濕為主，個別點存在輕微的滲水，表面混凝土滲水通道很小。目前已做好滲水部位的登記，并進行了定位，待槽身放水后，建議采用綠色環保的高強無收縮灌漿料對滲水點進行灌漿，封閉滲水通道，并提高結構的強度，保證槽身滿足通水運行的要求。
本文通過對湍河渡槽槽身止水結構的施工工藝；結合工程實例中采用大流量止水渡槽伸縮裝置的具體實踐，較詳細地介紹了該方法的止水結構施工、滲水原因分析、滲水處理建議等。認為渡槽專用止水為大流量預應力渡槽伸縮止水裝置在大型渡槽中是可行的和安全的。
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