张小刚 闫里清 夏家萍

(1.湖北省漳河工程管理局，湖北 荆门 448156；2.湖北禹龙水利水电工程有限公司，湖北 荆门 448000)

防渗墙的功能是预防渗漏，避免水体与堤防结构直接接触，承担水体冲压力。防渗墙技术引进近60年来，在水利水电行业得到了广泛应用，该项技术已成为覆盖层地基和土石坝工程的主要防渗措施之一，防渗墙一般有临时防渗和永久防渗等两种型式，选择视情况而定。目前，国内多采用混凝土地下连续墙工艺，而在地下墙壁施工过程中，需要将护壁施工质量提高，所以，建造槽孔前应修筑导墙，导墙能防止槽口坍塌及承重，又起着测量基准、辅助标定各个槽段位置的作用，同时还能作为测量参考控制标高[1-8]。防渗墙导墙结构一般有现浇混凝土及钢结构预制装配式两种型式，前者一次性使用，不能回收利用，施工投入成本较大；后者一般采取大长度活动钢板导墙，虽然可以重复利用，但投入费用也较高。在考虑工程地质、工期、投资以及传统钢结构预制装配式导墙等条件的基础上，根据防渗墙单元槽段一序、二序逐段造孔的施工特点，依据单元槽段长度及防渗墙造孔设备数量，制作了长度适宜、数量相当的活动钢板导墙。施工中，可在一序槽段、二序槽段重复利用，以最少的活动钢板导墙满足了施工需要，并总结形成“防渗墙活动钢板导墙施工工法”，弥补了传统混凝土导墙不能周转使用及常规大长度活动钢板导墙周转工效低等不足。

1 防渗墙活动钢板导墙施工技术研究

1.1 防渗墙选型设计

防渗墙活动钢板导墙主要由钢板拼装制作而成(见图1、表1)，主要材料为碳素结构钢热轧中厚钢板，型号Q235，钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值采用205N/mm2，钢板厚20mm，经焊接而成，导墙的承载能力需满足最大拔管反力的要求[9]。混凝土防渗墙墙体设计厚度为40cm，为便于下放成槽钻具，导向槽设计宽度50cm，导墙设计净宽46cm，高60cm，长10m，两侧顶板下与侧墙外侧各设置11块角钢。导墙平行于防渗墙轴线安装且对称布置，其允许偏差为±1.5cm；导墙顶面高程允许偏差为±2.0cm。导墙表面预留的吊环及横杆用来固定钢丝绳，便于吊装、下设、起拔钢导墙。

表1 主要材料配置

图1 防渗墙活动钢板导墙示意及三维图(单位：cm)

1.2 防渗墙工作原理

活动钢板导墙结构为“┑┏”形，两侧顶板下与侧墙外侧设置的角钢可以提高导墙稳定性，充分发挥钢板导墙辅助防渗墙开挖的导向作用。

施工中，可制作本型式活动钢板导墙一套配合一台套造槽机(见图2)，分一、二序分别开挖防渗墙，一、二序槽段长宽一致，先以钢板导墙按1号一序槽段平面尺寸及轴线进行定位安装后开挖，浇筑混凝土，待槽口混凝土达到拆模强度后，拆除活动钢板导墙，转运至2号一序槽段安装后开挖，浇筑混凝土，再拆除活动钢板导墙转运至下一序槽段，如此往复。根据实际，在完成一定量一序槽段施工后，进行二序槽段施工，工作流程相同，先将活动钢板导墙安装在1号二序槽段，开挖后浇筑混凝土，待槽口混凝土达到拆模强度后，拆除活动钢板导墙，转运至2号二序槽段，如此往复，达到重复利用目的，以最少的活动钢板导墙满足造孔设备的施工需要。也可采用两套该型活动钢板导墙配合两台套造槽机，采用流水施工模式(见图3)分别施工一、二序槽段，进一步提高工效。

图2 防渗墙活动钢板导墙重复利用示意图

图3 活动钢板导墙施工工艺流程

1.3 操作要点

1.3.1 单元槽施工

施工前硬化地面并在硬化的地面上焊接制作钢板导墙。

挖掘机沿防渗墙单元槽(一序或二序)施工范围，将施工平台平整，用碾压设备压实，必要时可预灌浓浆处理，防止或减少槽孔孔壁坍塌，提高造孔工效[10]。

利用GPS等测量仪器，测量放样防渗墙轴线及高程，每隔10m布置一处测量放样标杆，指导导向槽开挖施工。根据防渗墙设计要求，选用适宜的挖掘机开挖导向槽，辅以人工修整至设计要求，便于钢板导墙嵌入。

1.3.2 单元槽导墙下设安装、加固

导向槽开挖完成后，利用履带吊辅以人工将制作好的活动钢板导墙吊装嵌入导向槽；置于导向槽内后，利用测量放样标杆，微调钢板导向槽轴线，将活动钢板导墙安装误差控制在规范允许范围内(导墙轴线与防渗墙轴线重合，允许偏差为±1.5cm；导墙内侧面应垂直，允许偏差不超过规范要求；墙顶高程允许偏差±2cm)。

安装调整完成后，回填导墙与土体间缝隙，压实导墙使角钢完全插入土体，增加其稳定性以减轻机械在防渗墙开挖过程中对活动钢板导墙位置的扰动，从而防止防渗墙开挖轴线及垂直度偏差过大。

1.3.3 防渗墙开挖及浇筑

活动钢板导墙安装、加固完成后，进行防渗墙开挖及塑性混凝土浇筑等后续施工工序。防渗墙导墙口混凝土浇筑完成后24～48h可具有足够强度。

1.3.4 活动钢板导墙拆卸与维修

满足拆除条件后，采用履带吊辅以人工将活动钢板导墙起吊拆除。在下一循环开始前，对钢板导墙进行检查、维修，如有变形等情况及时进行修复。检查维修后的活动钢板导墙，可转入下一个单元循环施工。

1.4 工法特点

相比常规钢结构预制装配导墙，活动钢板导墙结构轻巧、制作简单、使用灵活、成本低、工效高。在防渗单元槽段造孔施工过程中周转灵活性强，可重复利用。适用于地层相对密实、孔深40m以内的薄壁防渗墙施工。弥补了传统混凝土导墙不能周转使用及常规大长度活动钢板导墙周转工效低等不足。

2 质量控制措施

2.1 测量控制措施

导向槽开挖时进行跟踪测量，确保开挖一次性到位。钢板导墙就位后通过测量标杆对导墙进行精确定位。导墙平行于防渗墙轴线，且对称布置，其允许偏差控制在规范要求内。

2.2 焊接控制措施

焊接人员必须持有焊接合格证书。焊条焊接前应保持干燥，配备焊条保温桶，避免焊条受潮。每层焊缝焊完后，应立即将焊渣等清除干净，其后方可进行下一层焊接，层间接头应错开30mm以上，全部焊完后清除焊渣，并进行外观检查，适当打磨修整。

2.3 吊装控制措施

吊装前，进行全面质量检查。吊装就位后，对导墙水平位置及中心线位置进行复核，确保高程、轴线对应。

3 应用实例

3.1 工程实例

3.1.1 汉江左岸钟祥市丰山咀上段防护堤防渗墙工程

丰山咀上段防护堤位于湖北省碾盘山水利水电枢纽工程库区左岸，汉江干堤大集堤、潞市堤外，地貌单元属汉江一级阶地，为冲积平原。丰山咀上、下段民垸地势平坦，地面高程在46.40～50.20m之间。丰山咀上段防护堤长5.945km(桩号范围6+027～11+972)，防护堤堤基采用40cm厚塑性混凝土防渗墙截渗，渗透系数小于1×10-6cm/s，允许渗透比降不小于60，28天抗压强度不小于2MPa，防渗墙底伸入不透水岩层0.5m。

2021年9月20日开始防渗墙施工，至2022年3月5日完工，完工28天后，经检查孔注水试验，防渗效果达到设计要求。

3.1.2 荆门市东宝区仙居河水库除险加固工程

仙居河水库由南河水库与北河水库通过隧洞连接组成。其中，南河水库大坝设计型式为黏土心墙坝，迎水面采用块石堆砌，起防浪护坡作用，背水面采用组合集料，确保渗流水能够顺利通过。工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，建筑物级别为3级。东宝区属扬子地层区，处于黄陵小区与宜城小区在汉江平原西北部交接地带。南河大坝长415m，坝顶高程152.45m，坝顶宽4.15m。坝体设0.4m厚混凝土防渗墙，结合基础帷幕灌浆，形成完整的防渗体系。

2021年1月10日开始防渗墙施工，至2021年10月5日完工，完工28天后，经检查孔注水试验，防渗效果达到设计要求。

3.2 效益分析

将活动钢板导墙与传统钢结构预制装配大长度活动钢板导墙施工进行比较。

a.经济效益。按上述两种施工方法投入的人工、材料费用之差计算(见表2)。

表2 投资效益分析

由于采用的机械设备基本相同，故机械设备费用一致。在保证质量、安全的前提下，采用防渗墙活动钢板导墙施工工法，减少了人工和材料费用，既节约了投资成本，也为施工企业减少了支出，经济效益明显。

b.社会效益。工期节省较多，为工程早日除险及发挥效益创造了条件，施工与运行中，未发生任何安全事故。

c.节能环保。传统混凝土导墙施工完成后会产生每延米约0.15m3的建筑垃圾，采用此活动钢板导墙，可重复利用，充分体现节能降耗，低碳施工。

4 结 语

实际应用表明：防渗墙活动钢板导墙具有可重复利用、结构轻巧、制作简单、使用灵活、成本低、工效高等特点。与传统钢结构预制装配大长度活动钢板导墙施工技术相比，钢板活动导墙施工工法施工期短，经济效益、社会效益十分明显。尤其是适合于在地层相对密实、孔深40m以内的薄壁防渗墙施工应用。