一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构

技术领域

本发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构。

背景技术

在农田水利灌溉排水工程领域使用的整体式预制混凝土渠道接缝止水结构，常采用遇水膨胀橡胶、硅酮止水材料进行缝间止水，也可采用金属或非金属止水带进行缝间止水。

按照《渠道防渗工程技术规范》GB/T50600-2020，刚性整体式预制混凝土矩形渠道的分段长度为2m，而灌区每条渠道的长度往往达到1千米，甚至数千米之长，因此，每条渠道的预制混凝土构件间的接缝数量众多；若该接缝处的防渗止水效果不好，即会形成大量的水量渗漏损失。由于灌区现场涉及的范围广、渠道线路长，渠道的基础地质条件干、湿、软、硬多变，加之施工条件有限，基础难以均匀压实，容易造成基础不均匀沉降，从而导致刚性预制混凝土渠道间形成不同程度的错位，使得目前的接缝防渗止水措施难以发挥理想的止水效果。

整体式预制混凝土渠道构件为刚性结构，受施工现场基础沉降不均、安装偏差等因素的影响，构件间的接缝处容易产生错位，容易导致遇水膨胀橡胶、硅酮止水材料的止水效果明显变差；当采用预埋橡胶或塑料等非金属材料止水带进行止水时，存在材料容易老化的问题；当采用预埋铜片或镀锌铁皮作为止水材料时，存在铜片材料价格过高、镀锌铁皮耐腐蚀较差的问题。

下面是检索到的相关整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构的文献：

专利1：一种混凝土接缝止水结构；申请号：201320857553.X；申请日：2013-12-2；申请人：河海大学；摘要：本实用新型公开了一种混凝土接缝止水结构，属于混凝土建筑防水技术领域。本实用新型的止水结构包括预埋锚孔、粘接剂、橡胶止水带、型钢压板、螺栓、密封结构；所述预埋锚孔预埋在混凝土结构内，橡胶止水带用粘接剂粘结于混凝土接缝止水槽表面，型钢压板用粘接剂粘结在橡胶止水带上表面，螺栓穿过型钢压板和橡胶止水带与预埋锚孔紧固，在橡胶止水带与混凝土接缝止水槽之间为密封结构。相比现有技术，本实用新型具有施工相对简单、止水效果良好等优点。

专利2：一种接缝止水结构；申请号：201210209658.4；申请日：2012-06-25；申请人：中国水电顾问集团中南勘测设计研究院；摘要：本发明公开了一种接缝止水结构，属于混凝土面板堆石坝分缝顶部止水领域。为解决混凝土面凹凸不平，造成防渗保护盖片与混凝土面接触不好，形成渗漏通道的问题，所述接缝止水结构包括设置缝面顶部的塑性填料或无黏性填料，在缝面两侧的混凝土面板内均设置有预埋扁板，所述塑性填料或无黏性填料的上表面设有防渗保护盖片，该防渗保护盖片的两端固定在所述预埋扁板上。本发明的防渗保护盖片与混凝土面接触良好，所述塑性填料或无黏性填料与缝面的贴合紧密，有效地防止了接缝渗漏，大大改善和提高了混凝土面板表面的止水防渗性能，且简单实用。

专利3：一种混凝土接缝止水结构；申请号：201822113400.X；申请日：2018-12-17；申请人：北京东方雨虹防水技术股份有限公司；摘要：本实用新型属于建筑防水技术领域，具体涉及一种混凝土接缝止水结构，包括：第一混凝土基层和第二混凝土基层，第二混凝土基层和第一混凝土基层贴合，并于贴合面处形成混凝土接缝，混凝土接缝在背水面或迎水面设有凹槽；复合止水板，复合止水板的一端埋设于第一混凝土基层中，另一端埋设于第二混凝土基层中，且复合止水板平行于第一混凝土基层、第二混凝土基层的迎水面；复合止水板包括贴合为一体刚性止水带和柔性止水板；防水涂料面层，防水涂料面层涂覆于第一混凝土基层的贴合面；泡沫棒，泡沫棒设于凹槽中；密封胶，密封胶填充在所述凹槽中。本实用新型的施工工法简单方便，能提高混凝土接缝自身防水抗渗能力，且防水效果可靠。

由上述文献可以看出，目前在进行整体式预制混凝土渠道架设的过程中，受施工现场基础沉降不均、安装偏差等因素的影响，构件间的接缝处容易产生错位，容易导致遇水膨胀橡胶、硅酮止水材料的止水效果明显变差；当采用预埋橡胶或塑料等非金属材料止水带进行止水时，存在材料在阳光照射下容易老化的问题；当采用预埋铜片或镀锌铁皮作为止水材料时，存在铜片材料价格过高、镀锌铁皮耐腐蚀较差的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构。

所述整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构，包括：预制混凝土矩形渠道主体、止水槽、止水连接片、内表面回填材料和缝间填充材料；

所述预制混凝土矩形渠道主体内壁两端端面均设置有一个止水槽，止水槽的截面为一个L形的阴角，止水连接片截面为L形，两个止水连接片的一端预埋在预制混凝土矩形渠道主体内，露出的另一端且紧贴止水槽上端面进行布置，整体与止水槽端面形状一致，内表面回填材料填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体的止水槽内止水连接片上方缝隙，缝间填充材料填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体内的止水连接片下方缝隙；

所述整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构的安装方法包括：

(1)在进行两段预制混凝土矩形渠道主体连接时，首先要将两段预制混凝土矩形渠道主体对齐，其次将连接部位的止水连接片在止水槽上进行搭接并敲平，然后将两侧搭接的止水连接片进行焊接，焊体处的强度需大于原止水连接片的材料强度，然后用内表面回填材料和缝间填充材料分别将两段预制混凝土矩形渠道主体和两侧止水连接片形成的缝隙内侧和外侧填平；

进一步地，所述止水连接片可由0.1～1.2mm厚的铝或0.1～0.7mm厚的不锈钢制成；

进一步地，所述内表面回填材料可以是沥青砂浆、水泥砂浆、环氧砂浆、丙乳砂浆等保护材料，缝间填充材料可以是沥青麻丝、沥青木板、闭孔泡沫板等填充材料；

进一步地，所述止水槽的宽度取值范围为30～50mm，高度尺寸取值范围为2～20mm；

进一步地，所述焊接方式可以是热熔焊、氩弧焊和激光焊；

进一步地，所述止水连接片预埋在止水槽内的深度为20～60mm；

进一步地，所述止水连接片搭接时，搭接长度需在5～50mm。

目前，预制U型排水沟构件在构件预制过程中，构件的两端预埋铝板，构件在现场将2个构件间连接处的铝板进行搭接，并对搭接部位进行焊接固定，搭接部位的焊缝连接方式分为以下三种：

热熔焊：热熔焊是用氧气或煤气燃烧作为热源的焊接方法。铝合金熔点：600℃左右，根据预制U型排水沟构件两端预埋的铝板特点，熔焊材料选用铝焊丝，或者是一定厚度的铝条，将熔焊材料置于两铝板搭接面内，使用氧气或煤气喷枪对其进行热熔焊接，确保铝板搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的。

氩弧焊：氩弧焊，是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。就是在电弧焊的周围通上氩气保护气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化。根据预制U型排水沟构件两端预埋的铝板特点，以使用MIG-280P焊机为例，选用Φ1.2mm的铝焊丝，将焊接机设备参数设置为电流91A、电压15.0V对铝板搭接处进行氩弧焊接，确保铝板搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的。

激光焊：激光焊是指以高能量密度的激光作为热源，熔化金属后，形成焊接接头的焊接方法。其焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。根据预制U型排水沟构件两端预埋的铝板特点，以使用城轩激光光纤手持焊接机CX1000H为例，选用Φ1.2mm的铝焊丝，将激光设备参数设置为扫描速度300.0mm/S、扫描宽度4.00mm、峰值功率780W、占空比100％、脉冲频率2000Hz对铝板搭接处进行激光熔接，确保铝板搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的。

止水原理：

本发明之所以能够实现整体式预制混凝土矩形渠道接缝的止水，主要依靠的是整体式预制混凝土矩形渠道两侧的止水槽、预埋在整体式预制混凝土矩形渠道两端内部的止水连接片以及缝隙两侧的内表面回填材料，通过上述材料将两段整体式预制混凝土矩形渠道的接缝进行连接、填充，实现止水。止水槽开口朝内，且靠近整体式预制混凝土矩形渠道内壁，这样的结构形式一方面有助于现场操作人员进行后续的止水连接片的焊接工作，同时，一方面也能为止水连接片起到支撑作用，使得止水连接片不会发生过大的形变，另一方面还能在止水连接片出现变形弯折时，方便操作人员将止水连接片在止水槽平面上进行平整处理；

止水连接片呈L形，这样的好处是能够增强连接在整体式预制混凝土矩形渠道内部的连接强度，避免止水连接片因为受力过大而从整体式预制混凝土矩形渠道中脱落；止水连接片的材料选用铝或不锈钢，选用上述材料的好处有以下几点，一是铝和不锈钢的延展性很好，能够很好的适应施工现场基础沉降不均、安装偏差等情况，不会出现断裂的情况，二是不锈钢的抗腐蚀性很好，铝氧化形成的氧化铝薄膜也能保护内部不受腐蚀，能够很好的适应地下的环境，不会出现腐蚀导致穿孔或断裂的情况，三是铝和不锈钢的成本较低，能够实现大范围使用，虽然铜的延展性和稳定性也很好，但由于其高昂的价格，因此不将其作为止水连接片的材料，如果选用铝作为止水连接片材料，则厚度应该控制在0.1～1.2mm之间，如果低于这个区间，则有以下问题，一是止水连接片的强度得不到保证，会出现受力断裂的情况，二是很难保证焊接的成功率，极大的影响工程进度，如果高于这个区间，则会导致整体成本过高，这不利于技术的推广普及，也失去了本发明的初衷，如果选用不锈钢作为止水连接片材料，则厚度应该控制在0.1～0.7mm之间，具体原因与选用铝的原因相同，在这里就不过多赘述；止水连接片露出部分的长度应大于止水槽宽度与接缝宽度之和，同时两止水连接片重叠宽度也要大于接缝宽度，焊接位置在两止水连接片的内侧接缝处，这样的好处有以下几点，一是更加方便现场操作人员的施工，二是预留足够的止水连接片长度能确保其在极端情况依旧有很好的延展性，不至于发生断裂，拓宽了实用性；

内表面回填材料的主要作用有以下几点，一方面，内表面回填材料能对止水连接片起到一个保护作用，避免止水连接片遭受外力发生破裂，另一方面，在整体式预制混凝土矩形渠道内壁接缝处内表面回填材料也能使得接缝处与整体式预制混凝土矩形渠道内壁持平，避免了水流对接缝处的长时间冲击带来不必要的隐患，延长了整体的使用时间，选用材料较为宽泛，可以在沥青、砂浆、木板等一系列具有防水性能的材料中进行选取，这样还可以起到一个二次防水的效果。

本发明的显著有益效果是：

(1)本发明采用铝或不锈钢来作为止水连接片的材料，相较于传统的遇水膨胀橡胶、硅酮止水材料、铜片和镀锌铁皮，有诸多优点，首先采用铝或不锈钢制成的止水连接片的延展性很好，在遇到构件间的接缝处产生错位的情况时，能够很好适应，而传统的遇水膨胀橡胶、硅酮止水材料在这种情况下的止水效果会明显变差；其次采用铝或不锈钢制成的止水连接片的造价低、具有良好的耐腐蚀性和防止因紫外线造成的材料易老化性，铝的氧化物能很好的保护内部不受腐蚀，而不锈钢本身就具有很好的抗腐蚀性，铜虽然抗腐蚀性好，但成本高，镀锌铁皮虽然便宜，但耐腐蚀较差，综上所述，本发明采用铝或不锈钢来作为止水连接片的材料，能够极大的延长接缝处的止水有效时间，更加具有市场前景和实用性。

(2)本发明选择0.1～1.2mm厚的铝片或0.1～0.7mm厚的不锈钢制作止水连接片，能够保证预制的止水连接片在运输过程中不会产生太大形变导致施工安装困难，在施工过程中更容易焊接，且不影响整体预制构件重量，不会因为过厚导致整体重量增加焊接和生产成本过高的问题。

(3)原有的对接焊接时焊体位于两个止水连接片形成的止水结构的中心部分成为主受力点，非常容易导致焊体受重破坏影响使用寿命，而本发明采用的搭接焊接方法，焊体位于两止水连接片搭接的侧面，因此焊体不作为主受力点，受力点在搭接的两片止水连接片上，由金属材料本身强度决定其耐久性，因此焊体只需要承担止水连接片形变产生的拉应力，且本发明要求焊体处的强度大于所用金属材料的强度，使止水结构耐久性更强，使用寿命更长。

附图说明

图1为两段渠道连接结构示意图

图2为预制混凝土矩形渠道主体结构示意图

图3为止水连接片结构示意图

图4为两止水连接片搭接并焊接示意图

图5为内表面回填材料和缝间填充材料位置关系图

图6为两段渠道搭接位置放大图

图7为止水槽结构放大图

图8为两止水连接片搭接并焊接放大图

图中各标识含义如下：

1-预制混凝土矩形渠道主体；2-止水槽；3-止水连接片；4-内表面回填材料；5-缝间填充材料。

具体实施例1

一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构，包括：预制混凝土矩形渠道主体1、止水槽2、止水连接片3、内表面回填材料4和缝间填充材料5；

所述预制混凝土矩形渠道主体1内壁两端端面均设置有一个止水槽2，止水槽2的截面为一个L形的阴角，止水连接片3截面为L形，两个止水连接片3的一端预埋在预制混凝土矩形渠道主体1内，露出的另一端且紧贴止水槽2上端面进行布置，整体与止水槽端面形状一致，内表面回填材料4填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1的止水槽内止水连接片3上方缝隙，缝间填充材料5填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1内的止水连接片3下方缝隙；

所述整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构的安装方法包括：

在进行两段预制混凝土矩形渠道主体连接时，首先要在吊装设备的帮助下将两段预制混凝土矩形渠道主体吊装到预铺设位置，确保两段预制混凝土矩形渠道主体截面对齐，两段预制混凝土矩形渠道主体截面之间的间距为10mm，如果预制混凝土矩形渠道主体两端的止水连接片出现了弯折变形的情况，则需要在止水连接片底部垫一橡胶垫，再用橡胶锤轻轻将止水连接片搭接并敲平，然后将两侧搭接的止水连接片进行对齐，采用热熔焊的方式来对两止水连接片靠近预制混凝土矩形渠道主体内壁的缝隙进行完全焊接，熔焊材料选用铝焊丝，或者是一定厚度的铝条，将熔焊材料置于两止水连接片搭接面内，使用氧气或煤气喷枪对其进行热熔焊接，确保止水连接片搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的，合格的焊缝焊体处的强度需大于原止水连接片的材料强度，待止水连接片的焊缝完全冷却后，采用沥青砂浆作为内表面回填材料，采用沥青麻丝作为缝间填充材料，分别将两段预制混凝土矩形渠道主体和两侧止水连接片形成的缝隙内侧和外侧填平，最终效果为内外两侧的缝隙被完全填满且尽可能不溢出缝隙；

进一步地，所述止水连接片由1.2mm厚的铝片制成；

进一步地，所述内表面回填材料是沥青砂浆，缝间填充材料是沥青麻丝；

进一步地，所述止水槽的宽度为35mm，高度尺寸为2mm；

进一步地，所述焊接方式是热熔焊；

进一步地，所述止水连接片预埋在止水槽内的深度为20mm；

进一步地，所述止水连接片搭接时，搭接长度为30mm。

具体实施例2

一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构，包括：预制混凝土矩形渠道主体1、止水槽2、止水连接片3、内表面回填材料4和缝间填充材料5；

所述预制混凝土矩形渠道主体1内壁两端端面均设置有一个止水槽2，止水槽2的截面为一个L形的阴角，止水连接片3截面为L形，两个止水连接片3的一端预埋在预制混凝土矩形渠道主体1内，露出的另一端且紧贴止水槽2上端面进行布置，整体与止水槽端面形状一致，内表面回填材料4填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1的止水槽内止水连接片3上方缝隙，缝间填充材料5填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1内的止水连接片3下方缝隙；

所述整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构的安装方法包括：

在进行两段预制混凝土矩形渠道主体连接时，首先要在吊装设备的帮助下将两段预制混凝土矩形渠道主体吊装到预铺设位置，确保两段预制混凝土矩形渠道主体截面对齐，两段预制混凝土矩形渠道主体截面之间的间距为15mm，如果预制混凝土矩形渠道主体两端的止水连接片出现了弯折变形的情况，则需要在止水连接片底部垫一橡胶垫，再用橡胶锤轻轻将止水连接片搭接并敲平，然后将两侧搭接的止水连接片进行对齐，采用激光焊的方式来对两止水连接片靠近预制混凝土矩形渠道主体内壁的缝隙进行完全焊接，使用城轩激光光纤手持焊接机CX1000H，选用Φ1.2mm的铝焊丝，将激光设备参数设置为扫描速度300.0mm/S、扫描宽度4.00mm、峰值功率780W、占空比100％、脉冲频率2000Hz对铝板搭接处进行激光熔接，确保铝板搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的，合格的焊缝焊体处的强度需大于原止水连接片的材料强度，待止水连接片的焊缝完全冷却后，采用环氧砂浆作为内表面回填材料，采用沥青木板作为缝间填充材料，将木板修正成内外两侧的缝隙截面形状，然后将修正后的木板插入内外两侧的缝隙中去；

进一步地，所述止水连接片由0.5mm厚的不锈钢片制成；

进一步地，所述内表面回填材料是环氧砂浆，缝间填充材料是沥青木板；

进一步地，所述止水槽的宽度为45mm，高度尺寸为5mm；

进一步地，所述焊接方式是激光焊；

进一步地，所述止水连接片预埋在止水槽内的深度为50mm；

进一步地，所述止水连接片搭接时，搭接长度为50mm。

具体实施实例3

一种整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构，包括：预制混凝土矩形渠道主体1、止水槽2、止水连接片3、内表面回填材料4和缝间填充材料5；

所述预制混凝土矩形渠道主体1内壁两端端面均设置有一个止水槽2，止水槽2的截面为一个L形的阴角，止水连接片3截面为L形，两个止水连接片3的一端预埋在预制混凝土矩形渠道主体1内，露出的另一端且紧贴止水槽2上端面进行布置，整体与止水槽端面形状一致，内表面回填材料4填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1的止水槽内止水连接片3上方缝隙，缝间填充材料5填充在两段连接的预制混凝土矩形渠道主体1内的止水连接片3下方缝隙；

所述整体式预制混凝土矩形渠道接缝止水结构的安装方法包括：

在进行两段预制混凝土矩形渠道主体连接时，首先要在吊装设备的帮助下将两段预制混凝土矩形渠道主体吊装到预铺设位置，确保两段预制混凝土矩形渠道主体截面对齐，两段预制混凝土矩形渠道主体截面之间的间距为15mm，如果预制混凝土矩形渠道主体两端的止水连接片出现了弯折变形的情况，则需要在止水连接片底部垫一橡胶垫，再用橡胶锤轻轻将止水连接片搭接并敲平，然后将两侧搭接的止水连接片进行对齐，采用氩弧焊的方式来对两止水连接片靠近预制混凝土矩形渠道主体内壁的缝隙进行完全焊接，使用MIG-280P焊机，选用Φ1.2mm的铝焊丝，将焊接机设备参数设置为电流91A、电压15.0V对铝板搭接处进行氩弧焊接，确保铝板搭接部位的密封性，达到无水渗漏的目的，合格的焊缝焊体处的强度需大于原止水连接片的材料强度，待止水连接片的焊缝完全冷却后，采用水泥砂浆作为内表面回填材料，闭孔泡沫板作为缝间填充材料，分别将两段预制混凝土矩形渠道主体和两侧止水连接片形成的缝隙内侧和外侧填平，最终效果为内外两侧的缝隙被完全填满且尽可能不溢出缝隙；

优选地情况下，所述止水连接片由0.4mm厚的铝片制成；

优选地情况下，所述内表面回填材料是水泥砂浆，缝间填充材料是闭孔泡沫板；

优选地情况下，所述止水槽的宽度为30mm，高度尺寸为10mm；

优选地情况下，所述焊接方式是氩弧焊；

优选地情况下，所述止水连接片预埋在止水槽内的深度为40mm；

优选地情况下，所述止水连接片搭接时，搭接长度为40mm。