中貼式橡膠止水帶在蘭州水源地工程中的應用

吳昊 鄒紅英 陳娜

摘?要：中埋式止水帶在工程中應用時普遍存在為避讓止水帶需要對鋼筋進行內折的問題，背貼式止水帶因其位于結構外表面而耐久性得不到充分保證。為解決中埋式和背貼式止水帶用于水利水電工程中存在的不適應性問題，根據這兩種止水帶結構特點和原理，提出了新型中貼式止水帶，并在蘭州市水源地工程中進行了實際應用。實踐表明，中貼式止水帶很好地解決了中埋式和背貼式止水帶在水利水電工程應用中存在的不適應問題，止水效果可靠，且為設計和施工提供了便利。

關鍵詞：中貼式止水帶;中埋式止水帶;背貼式止水帶;適應性;水利水電工程;工程應用

中圖分類號：TV442+.4?文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.032

Abstract：For the embedded water stop， the position conflicts between the waterstop and the rebar appear frequently in design and construction. For the back attached waterstop， the exposure outside can cause harm for the durability. In order to solve the inadaptability， according to the structural characteristics and the working principles of those two kinds of waterstops， the side attached waterstop was initially proposed and firstly used in Lanzhou Water Source Project with good adaptability. The side attached waterstop has provided convenient both for the design and construction.

Key words： side attached waterstop; embedded waterstop; back attached waterstop; adaptability; hydraulic project; engineering application

止水帶是用于建筑物接縫止水的定型材料，其材質有天然橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯（PVC）、銅和不銹鋼等，結構型式可分為平板型和變形型兩種[1]。止水帶在澆筑混凝土時預埋在變形縫內與混凝土連成一體，可有效防止構筑物變形縫處的滲水、漏水，并起到減震緩沖等作用，廣泛應用于水利水電、堤壩、涵閘、隧道、人防、高層建筑的地下室等工程中。在水利水電工程中，目前多采用平板型止水帶，根據埋入位置及止水帶結構型式的不同，主要分為中埋式和背貼式兩種。黃河勘測規劃設計研究院有限公司根據中埋式和背貼式止水帶在工程實踐中存在的問題，提出了中貼式止水帶技術，并在蘭州市水源地工程中進行了實際應用，取得了較好的效果。

1?中埋式與背貼式止水帶在水利水電工程中的適應性分析

中埋式止水帶嵌入混凝土中的單邊寬度一般為120～260 mm，水利水電工程鋼筋混凝土保護層的厚度通常為50～80 mm，止水帶嵌入混凝土的寬度大于混凝土保護層的厚度，導致止水帶與鋼筋在空間位置上存在矛盾，即通常所說的“鋼筋與止水打架”。為了保證止水效果，通常對鋼筋進行內折以避讓止水（如圖1所示），這種為了避讓止水而對鋼筋進行內折的做法，將削弱閘墩結構強度，即使對大體積混凝土來說，因鋼筋內折而導致結構強度的削弱也是不可忽視的。

背貼式止水帶布置于混凝土結構的表面，通過位于止水帶側面的多條嵌入混凝土的止水線來達到止水的目的。在實際應用時，可以選擇合適的止水線高度，使其小于混凝土保護層的厚度，從而保證鋼筋的設計與布置不受止水帶的影響，如圖2所示。背貼式止水帶結構簡單，止水效果可靠，一般不存在“鋼筋與止水打架”的問題，目前廣泛應用于隧道地鐵、人防工程等。但背貼式止水帶對于水利水電工程存在一定的不適應性，如水閘閘墩之間分縫處若采用背貼式止水帶，則其存在于外露面上（如圖2所示），在工程運行過程中，外露的止水帶容易遭受物體撞擊、陽光照射等而

影響耐久性，因此背貼式止水帶在水利水電工程中較少采用，大部分工程采用的是中埋式止水帶。

綜上所述，中埋式止水帶和背貼式止水帶在水利水電工程中均存在一定的不適應性。

2?中貼式止水帶結構及工作原理

2.1?中貼式止水帶的結構

中貼式止水帶由黃河勘測規劃設計研究院有限公司研制[2]，結構如圖3所示，中部為U形結構，屬于變形型止水帶的一種，在止水帶側面設有多條止水線，通過嵌入混凝土的多條止水線來達到止水的目的。通過選擇合適的面板厚度與止水線高度，使止水線高度與面板的厚度之和小于混凝土保護層厚度，從而避免“止水與鋼筋打架”的問題，以保證鋼筋混凝土結構的強度。中貼式止水帶完全嵌入混凝土分縫內部，在運行過程中不會遭受物體撞擊、陽光照射等，充分保證了止水帶的耐久性。

2.2?中貼式止水帶的優點

中貼式止水帶在材料上可選用天然橡膠、合成橡膠、聚氯乙烯（PVC）、銅和不銹鋼等，在設計時可以通過調整止水線的高度、條數及間距等來達到所需的止水性能，靈活度高、適應性好，其吸收了中埋式止水帶和背貼式止水帶的優點，與中埋式止水帶及背貼式止水帶相比有以下三方面的優點：①在保證止水效果及止水帶耐久性的基礎上，不影響鋼筋布置，不對鋼筋混凝土的結構強度造成不利影響;②在結構設計和分析時，不需要對止水處的結構強度進行額外的分析和驗算，提高結構分析的效率;③由于不需要對鋼筋進行特殊的內折處理，因此可簡化鋼筋圖設計，便于鋼筋的制作與安裝施工。

2.3?中貼式橡膠止水帶繞滲分析

中埋式橡膠止水帶嵌入混凝土中的翼板寬度一般為120～260 mm，應根據抗繞滲要求來確定[1]。止水帶翼板的型式和寬度，應確保不發生繞滲。止水帶肋是指為延長滲徑、加強錨固，在橡膠止水帶翼板上設置的凸起部分。從抗繞滲效果看，在滿足翼板基本寬度120 mm前提下，增加止水帶肋數目比增加止水帶寬度效果更顯著。試驗研究表明，設計水壓力不大于1 MPa時，為阻止沿止水帶的繞滲，止水帶一側翼板上的止水帶肋數目不應少于2個，肋高和肋寬不宜小于止水帶翼板厚度 [3]。

在假定翼板上的肋高、肋寬及肋數目適合的情況下，設中埋式止水帶翼板寬度為B、結構縫寬為0，則嵌入混凝土中的半邊翼板寬度為B/2，對應的繞滲長度為B;而對于中貼式止水帶，設止水線高度為h，止水條數為n，則繞滲長度為2nh，即可認為中貼式止水帶的止水效果與翼板總寬度為2nh的中埋式止水帶止水效果相當。

止水帶寬度范圍為280～560 mm，能滿足70～100 m的水頭環境[3]。以蘭州市水源地工程中的調流調壓站（水電站）為例，中貼式橡膠止水帶止水線高度h為32 mm，止水線條數n為3，繞滲長度為192 mm，相當于翼板寬度為192 mm的中埋式橡膠止水帶。

3?中貼式止水帶在蘭州市水源地工程中的應用

蘭州市水源地工程位于蘭州市和臨夏州之間，以劉家峽水庫為水源，通過有壓隧洞向蘭州市主城區、新區及東城區和平、定遠、夏官營三鎮供水，設計引水流量26.3 m3/s，主要工程包括取水口、輸水隧洞、分水井（調壓井）、蘆家坪輸水支線、彭家坪輸水支線及其調流調壓站（水電站）、蘆家坪水廠和彭家坪水廠等。調流調壓站裝有3臺單機容量3.50 MW的臥軸混流式水輪發電機組，并布置2臺DN1600消能閥，整個廠房共設有3道橫向伸縮縫，止水帶最大擋水水頭9.8 m，在設計和施工中采用從廠家定制的中貼式橡膠止水帶。

調流調壓站止水系統如圖4所示。調流調壓站（水電站）結構橫向伸縮縫寬度為20 mm，混凝土保護層厚度為50 mm，中貼式橡膠止水帶總寬度370 mm，面板厚8 mm，止水帶側面設有3條止水線，止水線高度為32 mm，面板與止水線總高度40 mm。在止水帶迎水方向設置了遇水膨脹橡膠止水條，混凝土結構面之間以及止水面板之間采用BW泡沫閉孔板填縫。止水帶橡膠材料、止水條材料滿足有關國標的要求[4-5]。

在中貼式橡膠止水帶運輸與倉儲中，應注意對止水帶進行保護，避免長時間露天曝曬、雨淋，避免與污染性強的化學物質接觸，防止機械損傷止水帶;安裝時必須對止水帶進行可靠固定，避免在澆筑混凝土時發生位移，保證止水帶在混凝土中的正確位置，止水帶及鄰近模板間應結合緊密、不漏漿，澆筑混凝土過程中要注意充分振搗，以確保止水帶和混凝土充分結合。為方便現場施工，應結合工程結構尺寸與施工需要，盡可能在工廠將止水帶連接成整體，減少或避免現場接頭。

4?結?語

中貼式橡膠止水帶用于蘭州市水源地工程建設，是其首次在工程中應用，在避免“止水與鋼筋打架”、保證結構混凝土強度、簡化設計、便于施工等方面取得了良好效果。蘭州市水源地工程調流調壓站中貼式橡膠止水帶最大擋水水頭為9.8 m，水頭相對較低，對于水頭較高的中貼式止水帶，在工程設計時可根據理論分析，初步選擇面板厚度、止水線的高度與數目后，通過數值模擬方法進行詳細計算與分析，必要時可通過模型試驗驗證其止水性能與可靠性。

為適應不同的工作水頭、結構變形并大范圍推廣應用，尚需對產品進行系列化及標準化處理，并對止水帶彎頭、直接頭、三通或者四通接頭進行定型化，以滿足各種工況的設計與施工要求。

參考文獻：

[1]?中華人民共和國國家發展和改革委員會.水工建筑物止水帶技術規范：DL/T 5215—2005 [S].北京：中國電力出版社，2005：6-14.

[2]?黃河勘測規劃設計有限公司.貼面式多翼緣止水帶：ZL 201520402670.6 [P]. 2015-11-11.

[3]?吳留恩，胡立平，錢永豐.核電工程橡膠止水帶的設計與施工技術探討[J]. 武漢大學學報（工學版），2013，46（10）： 349-353.

[4]?中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高分子防水材料 第2部分 止水帶：GB/T 18173.2—2014 [S].北京：中國標準出版社，2014：4-5.

[5]?中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高分子防水材料 第3部分 遇水膨脹橡膠：GB/T 18173.3—2014 [S].北京：中國標準出版社，2014：2-3.

【責任編輯?張智民】