面板坝接缝止水V形槽塑性填料填充工艺改进

钱军强,王式川,王芳琳,丁延飞

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

文章编号：1006—2610(2015)03—0054—04

面板坝接缝止水V形槽塑性填料填充工艺改进

钱军强,王式川,王芳琳,丁延飞

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

由于混凝土面板堆石坝接缝止水V形槽塑形填料与混凝土面的粘结密实度，受塑性填料温感性特性的影响，受气温、人工锤压力度因素影响较大，不能很好地保证V形槽的填充质量。使用传统的人工锤压方式，均存在与混凝土面粘结不密实的现象。经过现场多次试验与研究，终于找出了一种设备改装简单、操作简便、粘结质量较好的“电动锤击法”方案。解决了高海拔地区塑形填料受气温因素影响、人工锤压速度慢及质量难以保证的技术难题。经实际工程检验，完全满足规范规定的“必须确保塑性填料与混凝土表面良好粘结”的要求。

面板堆石坝；接缝止水；V形槽；塑性填料；填充；电动锤击法

1 工程概述

扎毛水库位于青海省黄南州同仁县境内，大坝坝址距西宁205 km，距同仁县城22 km。扎毛水库枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、竖井式溢洪道、导流放水洞、发电洞、压力管道、厂房、尾水渠、升压站等部分组成。挡水建筑物为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高74 m,坝顶高程2 834.0 m,坝顶宽度7.0 m,坝顶长度291.48 m，大坝填筑总量约130万m3，上游坝坡为1∶1.5,该工程主要以防洪、灌溉、供水为主，总库容4 350万m3，引水式电站总装机容量7 500 kW。

扎毛水库面板堆石坝混凝土面板分为26块，面板宽度分别为8 m和16 m两种规格，面板接缝27条(其中张拉缝16条、挤压缝9条、周边缝1条、面板与防浪墙水平缝1条)，表面接缝止水均采用纳米SR-2塑性填料，SR防渗盖片及膨胀螺栓、镀锌扁钢进行封闭。面板接缝结构形式见图1。

混凝土面板表面接缝止水作为混凝土面板堆石坝重要的防渗体系之一，已被全面推广。在不同的工程项目，根据工程自身特点及规模，表面止水的填料方法也不尽相同，但最终目的是一致的，即填料与混凝土粘结密实、快速、便于质量控制等。而目前V形槽的填充方法仅有传统的人工锤击法，为了提高V形槽填充粘结密实度，在扎毛水库面板接缝止水V形槽填充过程中，参考公伯峡水电站混凝土面板的止水施工工艺，改进为电动锤击法施工。

图1 面板接缝张拉缝图(死水位以上、死水位以下) 单位：cm

2 V形槽传统填充工艺的应用及改进

2.1 公伯峡水电站混凝土面板坝的止水施工工艺

已建成的公伯峡水电站混凝土面板坝止水施工工艺，台车式塑性填料挤出机适合于大型面板坝接缝止水塑性填料施工，具有一次成型、挤压速度快、填料挤压均匀等优点。V形槽塑性填料施工设备由坝顶牵引设备、坡面台车、塑性填料挤压系统、填料储存以及操作平台组成。主要施工工序为：台车就位→准备塑性填料→向挤压机填料→挤压、牵引→成型→盖片安装。但V形槽的填充仍然采用传统的人工锤击法完成。

2.2 V形槽传统工艺填充方法

由于V形槽结构尺寸较小，已建类似面板坝接缝止水V形槽填充均采用人工将填料分割成小块填充，然后采用橡胶锤或铁锤进行人工锤击，以达到填充密实的效果。但根据现场实际情况来看，该方法存在如下缺点：

(1) 由于塑性填料具有较强的温感性，击打密实度受气温的影响很大，例如，现场施工时的气温在5～10 ℃时，塑性填料塑性变小，弹性增加，人工敲击对填料的粘结密实度差。气温若高于20 ℃时，填料的黏性增加，出现粘结击打工具的现象，击打力损失大，无法达到与混凝土表面良好粘结。填料与混凝土面粘结质量差。

(2) 受施工人员个体因素影响大，由于施工人员身体素质及责任心不一，对填充粘结密实度的影响也很大，填料粘结密实度难以控制。

(3) 施工速度慢，由于人工击打力度小，且不均匀，导致施工速度慢，若速度加快将会导致填料与混凝土接触面出现不密实或填料与填料之间形成架空现象，造成多次返工，影响V形槽填充速度及质量。

2.3 工艺改进过程及最终方案的确定

针对传统V形槽填充工艺存在的不足，我们选取了2种设备方案。

2.3.1 小型风镐锤击方案

小型风镐锤具有较大的激振力，但存在如下缺点：

(1) 设备体型较大，人员操作不便。

(2) 需配备空压机与连接风管，设备移动困难，在斜坡面操作难度增加。

(3) 对V形槽容易造成误操作，风镐镐头将会与混凝土直接接触，对已清理干净的V形槽及填料形成污染，需要返工，材料浪费势必增加，对施工不利。

(4) 对施工人员安全影响较大，由于设备重量、体型等方面的影响，在1∶1.5的斜坡面施工，可操作性降低，对施工人员安全影响较大。

2.3.2 电动锤击方案

电动锤击具有以下优点：

(1) 体积小、重量轻，操作简单灵活，单人均可完成作业；

(2) 成本低，能够有效降低施工成本；

(3) 用于击打的核心部件易于加工，只需将钻头进行切割，然后将加工好的钢板与之垂直焊接即可满足现场使用要求(实物见图2、3)。

(4) 简单易学，参与现场填充人员经现场演示学习后均可很快掌握使用技巧。

(5) 施工速度提高，整个V形槽填料工序有4人组成即可，2人分解填料进行充填，2人各配备一套电动锤击工具进行逐段锤击即可。

图2 改造后的电动锤工具图

图3 电动锤击法施工图

2.3.3 V形槽填充施工顺序

结合现场实际情况，以低成本、施工速度快、易操作等优势，决定使用第2套电锤方案。

V形槽清理(包括边缘打磨、钢刷清理、清水冲洗等措施)→电吹风机吹扫及烘干(气温较低时)→涂刷底胶→填料分解(用刀具将大块填料按照V形槽尺寸初步分解)→V形槽填料→电动锤击密实→验收→进行下一道工序(模具加工的鼓包安装→SR防渗盖片安装→不锈钢膨胀螺栓钻孔→镀锌扁钢安装固定)。

2.4 最终方案与传统方案效果对比

方案确定后，对传统工艺与改进后的工艺进行了详细对比，论证改进工艺的可靠性。

2.4.1 人工锤击法

人工锤击法，挑选填充经验较为丰富的熟练工进行人工锤击试验。在用时相同的情况下，人工锤击的填料与混凝土粘结不密实，一般人员用手即可分离(见图4)。

图4 人工锤击效果图

2.4.2 电动锤击法

电动锤击法，在人工用时约1/3时长的情况下，电动锤击法对密实度有很大提升，塑性填料之间无架空现象出现，与混凝土面的粘结度很高，用手分掰时显得困难(见图5)。

3 电动锤击工具的参数及改装方法

3.1 电锤参数

电锤参数见表1，该参数为现场试验时实际使用的设备参数，只要参数相同，激振力满足现场使用要求，对设备型号无严格要求。

表1 电锤参数表

3.2 改装方法

(1) 首先对电锤锤头尖端部位进行切除，切除时需保证切割面的水平度，否则焊接时会出现斜面，对操作效果不利。

(2) 加工专用锤头，锤头可采用5～8 mm厚钢板切割成8 cm(长)×5 cm(宽)的长方形块状或根据V形槽的结构尺寸进行实际修改，但不宜过小，否则影响激振效果和速度。

(3) 将切割好的锤头与钢板进行焊接，焊接点选择在钢板对角线的中心位置，焊接时需要保证锤头与钢板之间的垂直度。

(4) 待焊接冷却完毕后进行安装、调试，改装完毕。

(5) 对电锤的其余部分无需改装。

4 设备使用应注意的问题

(1) 该电动锤为电钻、电锤两用设备，用于塑性填料时需要将旋转按钮调至电锤模式使用，以免造成旋转伤害。

(2) 用于连接的电缆线完好无损、耐用。

(3) 关于电锤详细使用情况可参考电锤使用说明书。

(4) 气温较高时会出现塑性填料粘锤现象，建议使用光面材料对锤头接触面进行保护。

(5) 进行塑性填料锤击时，禁止锤头与混凝土面直接接触，否则对填料造成污染需要清除。

(6) 操作人员操作时必须系好安全带。

5 结 语

通过现场实际试验情况分析及效果对比，电动锤击法对面板坝接缝止水V形槽填充施工，具有设备成本低、简单可行、易于操作、粘结密实度高等特点。尤其在高海拔地区施工，可消除气温温差大，对塑性填料温感性的影响。解决了人工锤击粘结不密实、施工速度慢等诸多技术难题，从而保证了V形槽塑性填料与混凝土粘结密实度与防渗性能。经实际工程检验，完全满足规范规定的“必须确保塑性填料与混凝土表面的良好粘结”的要求。且该方法只需数百元即可制作出一套成型设备，灵活性很高，操作简便、实用。均可在面板坝接缝止水V形槽填充施工中推广应用。

[1] 汤旸,陈洪天,吴曾谋,陈念水.公伯峡混凝土面板堆石坝设计[J].水力发电,2002,(08):34-37.

[2] 余梁蜀,付世传,吴利言.高混凝土面板坝止水塑性填料施工设备研制与工程应用[J].水资源与水工程学报,2011,(1):69-71.

[3] 郝巨涛,鲁一晖,贾金生.混凝土面板堆石坝接缝止水技术的新进展[J].水力发电,2005，31(12)：77-79.

[4] 贾金生,郝巨涛.面板坝周边缝止水发展状况和新型表层止水[J].水利水电技术,1998，29(2)：19-22.

[5] 石四存,武选正.公伯峡面板堆石坝止水设计与机械化施工[J].水力发电,2004,(08):25-27.

[6] 魏祖涛,张佳,李志军.寒冷地区面板坝接缝止水防冻害研究[J].西北水电,2014,(6): 43-45.

[7] 高岗涛,杜建军.椒溪河勘探试验洞周边帷幕注浆止水施工技术[J].西北水电,2014，(5)：53-56.

Improvement of Filling Technology on Plastic Filler in V-type Groove of CFRD Joint Waterstop

QIAN Jun-qiang, WANG Shi-chuan, WANG Fang-lin, DING Yan-fei

(POWERCHINA Xibei Engineering Corporation Limited, Xi'an 710065,China)

The filling quality of the plastic filler in V-type cannot be secured well because the cohesion of the filler in the V-type groove of the CFRD joint waterstop and the concrete surface is impacted by the temperature sensing characteristics of the plastic filler, air temperature and manual hammer pressure. By application of the conventional manual hammer pressure method, cohesion of the filler and the concrete surface still is not tight. Through multiple tests and study, the electric hammer method featuring equipment modified easily, convenient operation and expected cohesion is founded. This method overcomes difficulty in impact on the plastic filler by temperature in high-elevation region, lower speed of manual hammer pressure and quality control. From the engineering practice verification, requirement of good cohesion of the plastic filler and the concrete surface stipulated in code can be totally satisfied.

CFRD; joint waterstop; V-type groove; plastic filler; filling; electric hammer method

2014-10-01

钱军强(1987- )，男，甘肃省西和县人，助理工程师，从事工程监理工作.

TV442

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.03.015