水工结构分缝处止水连接装置设计

陈亚军 张桂霞 代 晴 苏 慧 王 朝

（徐州市水利建筑设计研究院 徐州 221000）

1 引言

在水利工程设计和施工中，为了防止因不均匀沉降对水利工程设施造成破坏，根据地质条件以及上部结构等情况，一般岩基和坚实或中等坚实土质地基上不超过15～20m，其他土基上不超过30～35m会设置一道沉降缝，在沉降缝之间会设置止水铜片。目前通常做法是在现场直接焊接水平止水与水平止水、水平止水与垂直止水连接段。由于分缝部分连接复杂，且工地现场焊接条件差、紫铜片长，导致现场加工质量不易控制，特别是该部位是焊接特别复杂的地方，再加上目前这方面的专业制作人员又紧缺，稍有不慎，就可能导致止水失效，产生渗漏，工程将会产生安全问题。因此，为了满足生产和施工的需要，急需一种能适应分缝部分水平止水之间、水平止水与垂直止水既加工简单又便于现场焊接的装置（类似于管道的三通部件）。

2 水平止水间连接装置设计

2.1 交叉接头整体轧制成型水平止水装置

交叉接头整体轧制成型水平止水采用公母模具整体冲压成型，不同方向水平止水之间无接缝，该装置具体制作如下：

如图1所示为装置加工的轧制方法，包括模具支架、上层模具4、下层模具5及液压臂6；其中模具支架包括底座、两个支撑柱2及横梁3；底座包括若干完全相同的工字型梁1，所述工字型梁1均匀排列，位于同一水平面；底座中间设置有“十”字型缺口；两个支撑柱2固定在底座两侧，横梁3固定在两个支撑柱2顶端；液压臂6固定在横梁3下方，所述液压臂6在竖直方向运动；上层模具4以可拆卸的方式水平固定在液压臂6下端，下层模具5置于底座上；上层模具4为凸型公模板，下层模具5为凹型母模板，上层模具4及下层模具5相适配；上层模具4的凸出部分形状及下层模具5的凹陷部分形状包括“L”型、“T”字型、“十”字型。模具支架包括限位杆7，限位杆7固定在底座上，且在下层模具5边沿处。所述液压臂6为一个或多个。加工如图1所示的“T”字型水平止水紫铜片时，采用凸出部分形状为“T”字型的上层模具4和相适配的下层模具5，将切割好的待加工紫铜片置于下层模具5上，通过限位杆7固定好位置，启动液压臂6，使上层模具4下降、靠近下层模具5，进而对紫铜片进行挤压，使紫铜片发生变形，然后上下多次冲压，最终形成设计形状，最后将成形的水平止水紫铜片从另一端取出。

以下均以“T”字型水平止水为例，其中，整体轧制成型水平止水加工成品如图2所示。

2.2 交叉接头搭接焊接成型水平止水装置

交叉接头搭接焊接成型水平止水采用不同方向水平止水之间接缝成型，搭接宽度不小于20mm，双面焊接，成品见图3。

图1 整体轧制成型所用的冲压结构的示意图

图2 T字形连接的结构整体轧制的示意图

图3 T字形连接的搭焊接示意图

图4 本连接装置与长直段止水连接示意图

图5 水平止水立面布置图

图6 垂直止水平面布置图

图7 底、顶板沥青盒示意图

2.3 水平止水连接装置与长直段止水连接

水平止水连接装置与长直段止水连接采用搭接焊接，具体连接方式如图4，阴影部分为本连接装置的连接件5-1，其中，T字型结构的连接件，可以通过连接件的端部5-2连接三个方向的止水紫铜片5-3（长直段），三个方向分别是T字型的三个端部，可通过双面焊5-4焊接连接件5-1和止水紫铜片5-3。

3 水平止水与垂直止水连接装置设计

水工结构分缝处紫铜片水平止水与垂直止水连接装置，包括水平止水紫铜片、垂直止水紫铜片以及沥青盒。

水平止水紫铜片采用“凹”型牛鼻型式，垂直止水紫铜片焊接在水平止水紫铜片的牛鼻的一侧，垂直止水紫铜片在水平止水铜片的牛鼻的一侧设有切口，通过填补垂直止水紫铜片单独填补该切口，在垂直止水紫铜片与填补垂直止水紫铜片之间至少有20mm长重叠部分；沥青盒为敞口盒子为内嵌在竖向混凝土预制槽（或者镀锌铁皮槽，下同）内，在相对两侧侧面上设有用于容纳水平止水紫铜片“牛鼻”的开槽，垂直止水紫铜片设置在沥青盒与竖向混凝土预制槽内；通过在施工现场向沥青盒灌注沥青将水平止水紫铜片和垂直止水紫铜片的连接部位柔性结合起来形成整体止水。该水工结构分缝处紫铜片水平止水与垂直止水连接装置分为底板处连接装置和顶板处连接装置；当沥青盒的位置位于垂直止水铜片上方时，该装置为顶板处连接装置；沥青盒的位置位于垂直止水铜片下方时，该装置为底板处连接装置。其中切口一般采用80mm×50mm的切口，填补垂直止水紫铜片的大小一般为155mm×80mm，二者之间具有100mm长的重叠部分紧贴在一起，不得焊接。

具体实施方式为：如图5、图6、图7所示，包括水平止水紫铜片1、垂直止水紫铜片2以及沥青盒3。水平止水紫铜片1采用“凹”型牛鼻型式，垂直止水紫铜片2为两片，分别焊接在水平止水紫铜片1的牛鼻的左右两侧；其中垂直止水紫铜片2在水平止水紫铜片1的牛鼻的一侧开设有80mm×50mm的切口21，填补垂直止水紫铜片22则单独补该切口，填补垂直止水紫铜片22的大小为155mm×80mm，垂直止水紫铜片2与填补垂直止水紫铜片22之间有100mm长重叠的活动不焊接部分。在重叠的部分二者之间紧贴在一起。沥青盒3为敞口盒子，在相对两侧侧面上设有用于容纳水平止水紫铜片“牛鼻”的开槽；沥青盒3用于将水平止水紫铜片和垂直止水紫铜片的连接部位柔性结合起来，在施工现场通过向垂直混凝土预制槽32及沥青盒3灌注30甲建筑沥青，与之形成整体止水。

4 结语

水平止水间、水平止水与垂直止水连接装置，可以在工厂加工制作后，再与外部的水平、垂直紫铜片现场相连，可简化工地现场焊接难度，节省施工工期，可批量生产，降低加工成本，且止水效果更易保证。目前，水平止水间、水平止水与垂直止水连接这两个装置已被国家知识产权局授权实用新型专利，正在准备申请施工工法，以更好地指导施工现场具体实施