浅论防渗墙钢结构导梁和入岩深度判别新工艺的应用

张伟

【摘要】随着科学技术进步和先进设备投入到施工中，在进行防渗墙施工时，首先要构筑定位所需要的导引墙以用来进行防渗透墙轴线的精准定位，为了能够让防渗透墙底进入到施工设计参数要求的岩层、深度，对墙底所进入到的岩层以及岩层的深度进行判别，就要打出先导孔来进行判别。通过对与上述的内容总结出两种新的施工方式，一种是通过在钢结构中的盗梁来替换掉钢混的导墙，以实现防渗透墙轴线所需的定位作用；一种是可以通过液压抓斗上压力表显示的抓斗的抓力和相关地勘文件中相关技术参数相结合进行分析、判断墙底所到达的怎样的岩层和岩层的深度。经过较多实际工程施工中，总结出这两种新型施工方式有很好的环保和节能的作用，并且可以有效的解决施工成本，提高施工效率，有效提升施工的速度。

【关键词】防渗墙；钢结构导梁；入岩深度；辨别；新工法

防渗墙是一种修建在松散透水层或土石坝（堰）中起防渗作用的地连续墙。防渗墙技术在20世纪50年代起源于欧洲，因其结构可靠、防渗效果好、适应各类地层条件、施工简便以及造价低等优点，尤其是在处理坝基渗漏、坝后“流土”、“管涌”等渗透变形隐患问题上效果良好，在国内外得到了广泛的应用。我国水利水电覆盖层及土石围堰等有防渗压力的防渗处理一般首选防渗墙。

1、防渗墙的类型

防渗墙的类型可以按照墙体结构形式、墙体材料、布置方式和成槽方法分类。

1.1 按照墙体结构形式分类

按墙体结构形式水工混凝土防渗墙分为槽孔型防渗墙、桩柱型防渗墙和混合型防渗墙三类，其中槽孔型防渗墙使用更加广泛。

1.2 按照墙体材料分类

按墙体材料分，水工混凝土防渗墙主要有普通混凝土防渗墙、钢筋混凝土防渗墙、黏土混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙和灰浆防渗墙。

1.3 按照成槽方法分类

按成槽方法分，水工混凝土防渗墙主要有钻挖成槽防渗墙、射水成槽防渗墙、链斗成槽防渗墙和锯槽防渗墙。

2、工程简述

弯弯川水库坐落于吉林省通化县，水库总容量为1500万m3，是集灌溉、养殖、发电为一体的综合性中小型工程，弯弯川水库为土石坝，有一定的质量和安全隐患。

3、防渗墙设计

3.1 防渗墙的设计深度的确定

防渗墙的底部用作坝基时，防渗墙底部在设计时应要求开挖截水槽，将全风化岩挖除，原则上嵌入相对不透水层（弱风化岩）0.5～1.0米左右，顶部嵌入坝体防渗体中。当土石坝防渗墙的墙体用作坝身或坝基时，其顶部与坝顶防浪墙相接或低于坝顶0.5m左右。

3.2 防渗墙墙体厚度的确定

土石坝防渗墙厚度的确定除了应满足墙体的抗渗性、耐久性、墙体应力和变形的要求等条件外，还应考虑其土石坝所在地的地质情况及其施工的机械设备等因素。有关防渗墙的渗透量的计算和渗透稳定分析以及强度、变形许可范围等的计算没有规范的计算方法和理论理论依据。而在土石坝的设计方面，以往的经验都是以防渗墙破坏时的水力坡降作为参考，来确定墙体厚度（δ），其计算方法如下：

作用于防渗墙的最大水头差（m）；

K—抗渗坡降安全系数，一般取3～5；

防渗墙渗透破坏坡降，取300。

根据以往修建的防渗墙数据统计，防渗墙允许承受的水力坡降可达到100，当K=5时，为60，假定防渗墙承受的最大水头差与坝前水深相同。

3.3 防渗体插入高度的确定

根据《碾压式土石坝设计规范》，防渗墙的墙顶插入坝体的高度以1/10坝高最佳，而且应保证防渗墙插入坝体的高度应不小于3m。基岩内1.5m至坝基面以上3m处可采用C10混凝土，为了使防渗墙能与坝基整体协调，距坝基3.0m以上可采用塑性混凝土修建，而墙顶部则用高塑性粘土封顶。

3.4 防渗墙的墙体材料确定

材料的好坏很大程度决定土石坝的加固修建质量。因此，在防渗墙的墙体材料选择方面，应参考国内外已建防渗墙的经验，采用钢结构导墙作为墙体材料比较合适。這种材料的特点是抗渗性能好，维护维修费用低，施工速度快，一次成型等。

4、防渗墙钢结构导梁和入岩深度判别两种新工法的使用

4.1 钢结构导梁工法

在防渗墙施工过程中主要运用于防渗墙轴线定位的导墙为钢筋混凝土结构，这种结构在防渗墙施工结束后就会被废弃或者拆除。在弯弯川水库中在进行防渗墙工程施工过程中，采取钢结构导梁替换钢筋混凝土导墙并且同样精准的对防渗墙轴线进行定位。钢结构导梁可根据钢板的长度加工 ，通常单根导梁长8.5m，将导梁进行分组，两根为一组。导梁要为L形，使用钢板制作，钢板厚度为9.5mm。为了能够更好的满足对于强度的要求，在制作过程中在中间进行加肋。制作6～7组导梁就可以很好地满足对于循环使用需要。并且可以一次完成，无限次循环重复使用。使用这种新工法，在实际工程施工中有较大的优势从技术以及施工成本方面来看，钢结构导梁这种形式由于其可以无限次循环重复使用的特点，具有特别高的节能减排、环保的功能，非常适用于当前国家对于各个行业环保的要求，应该大力推广、应用、开发。

4.2 入岩深度判别工法

通过防渗墙入岩达强风化基岩的这种情况完全可以通过广泛使用的防渗墙成槽施工机械液压抓斗上压力表所标示的抓斗抓力大小进行判别。在弯弯川水库施工过程中，就使用液压抓斗成槽施工。防渗墙主要穿过一个土层和岩层，土层主要是主坝的坝身段，该坝为均质土坝，坝体为填筑土料；岩层也即坝基，主要成分为泥质粉砂岩和砂卵砾石互层。设计要求防渗墙伸入强风化基岩层不小于1.8m。施工发现，坝体填筑土成槽需要抓斗抓力大小为11～14MPa ，强风化泥质粉砂岩或砂卵砾石需要抓斗抓力大小为22～24MPa。根据该数值判断防渗墙穿过的是土层还是岩层，并和地勘孔资料中土层（岩层）分布深度对比，结果是完全吻合的。这种新方法不仅能够满足施工要求和质量要求，并且反应更加直观，并且在人力、物力、时间、成本上都会得到较大节约。

结语

当前我国在加固修建防渗墙方面的技术仍然处于发展阶段，在施工技术上仍然需要在大量实际工程施工过程中总结、发现和创新，对于钢结构导梁和入岩深度判别这两者新工法，满足当前国际对于环保的重视，并且在实际施工中可以更加省时省力，在保障质量前提下降低经济成本，提升工程施工效率，应该进行进一步推广和发掘、创新。

参考文献：

[1]GB50017—2003钢结构设计规范[S].

[2]SL174-2014水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范.