一种地下混凝土防渗墙的止水装置及止水方法

摘要

本发明公开了一种地下混凝土防渗墙的止水装置及止水方法，属于地下混凝土防渗墙的防渗领域，该止水装置包括钢板A、钢板B和橡胶止水带，钢板B包括第一段板部、第二段板部以及第三段板部，第一段板部、第二段板部以及第三段板部依次连接，整体呈“匚”形，钢板B套设在钢板A的外侧，钢板B与钢板A之间围成一个空腔；橡胶止水带穿设在钢板A上，橡胶止水带的一部分伸入到空腔中，并呈弹性形变状态；钢板B吊离钢板A后，橡胶止水带能在自身弹力的作用下伸出空腔。利用上述装置进行止水，能简化现有技术的施工步骤，同时方便现有工程机械操作止水装置。

权利要求

1.一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，包括：

钢板A；

钢板B，钢板B包括第一段板部、第二段板部以及第三段板部，第一段板部、第二段板部以及第三段板部依次连接，整体呈“匚”形；

钢板B通过第一段板部、第三段板部可拆卸式套设在钢板A上，钢板A向远离钢板B第二段板部的方向弯折形成一个通槽，通槽的槽壁与第二段板部围成一个空腔；

钢板A上开设有条形孔，条形孔中卡嵌固定有橡胶止水带，橡胶止水带的一部分伸入到空腔中，橡胶止水带伸入到空腔中的部分与钢板B接触并受钢板B限位，并呈弹性形变的状态；钢板B与钢板A分离后，橡胶止水带能够在恢复力作用下伸展；

第一段板部、第三段板部与钢板A之间设有防止钢板B在橡胶止水带的弹力下脱离钢板A的限位结构。

2.根据权利要求1所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，所述限位结构包括分别设置在第一段板部、第三段板部端部的一个凸条，以及设置在钢板A外表壁上的两个凹槽；每个凸条活动式卡设在对应的凹槽中，与之相适配，钢板B通过凸条、凹槽相对滑动地设置在钢板A上。

3.根据权利要求1所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，所述限位结构包括分别设置在第一段板部、第三段板部端部的一个凹槽，以及设置在钢板A外表壁上的两个凸条；每个凸条活动式卡设在对应的凹槽中，与之相适配，钢板B通过凸条、凹槽相对滑动地设置在钢板A上。

4.根据权利要求1‑3中任一项所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，所述止水装置还包括钢板C，钢板C包括第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部，第二支撑部和第三支撑部位于第二段板部、第一支撑部之间，且第二支撑部、第三支撑部的两端分别与第二段板部、第一支撑部连接。

5.根据权利要求4所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，所述第二支撑部、第三支撑部上均设有起吊结构。

6.根据权利要求1所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，其特征在于，所述钢板B的厚度大于等于5mm。

7.一种地下混凝土防渗墙的止水方法，其特征在于，基于权利要求4所述的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，包括以下步骤，S1：将两个止水装置放置于槽段中，且位于槽段的两端，两个止水装置沿槽段的长度方向对称设置，两个止水装置的第一支撑部表壁分别与槽段长度方向的两端对应表壁接触；

S2：在两个止水装置的钢板A之间通过拔管法水下灌注混凝土，混凝土凝固后，两个止水装置的钢板A之间形成一期混凝土防渗墙；

S3：将每个止水装置的钢板B和钢板C作为整体吊出槽段，钢板B和钢板C作为整体与钢板A脱离，则每个止水装置的钢板A与对应的槽段表壁之间形成一个待浇筑区域；两端的橡胶止水带失去钢板B的限制，在恢复力作用下发生弹性形变从钢板A和钢板B所围成的空腔中延伸出来，且橡胶止水带的末端与对应槽段的表壁接触；

S4：向步骤S3中形成的待浇筑区域中，继续依靠拔管法水下灌注混凝土，混凝土形成于对应的钢板A与槽段端部表壁之间，混凝土凝固后，成为二期混凝土防渗墙，钢板A和橡胶止水带成型在二期混凝土防渗墙中；

S5：在上述二期混凝土防渗墙槽段末端继续开挖成槽，形成新的槽段，在新的槽段中重复步骤S1‑S4，继续形成防渗墙，并与前期形成的防渗墙成为整体；

S6：根据具体施工要求，重复步骤S5，形成整体连续的防渗墙。

说明书

一种地下混凝土防渗墙的止水装置及止水方法

技术领域

[0001] 本发明属于地下混凝土防渗墙技术领域，具体涉及一种地下混凝土防渗墙的止水装置及止水方法。

背景技术

[0002] 地下混凝土防渗墙作为一种在市政、建筑、港口和水利领域常见的防渗和围护结构，具有结构强度高、施工便捷等优点。

[0003] 防渗墙浇筑之前，需要先通过机械成槽，即形成槽段，单元槽段是指将地下槽的施工沿墙长划分为许多某种长度的施工单元。每个单元槽段中浇筑混凝土形成防渗墙之后，向该单元槽段两端继续成槽，即在单元槽段的长度方向的两端继续用机械形成新的槽段，再在新成槽的槽段中继续浇筑混凝土，形成新的防渗墙，新的防渗墙与先前槽段中的防渗墙组成一个连续的防渗墙。两个防渗墙是分期浇筑的。止水装置就是用于单元槽段中防渗墙浇筑后对防渗墙两侧止水的装置，接头止水装置的好坏直接影响槽段两侧的防渗能力。

[0004] 申请公布号CN109339031A就公开了一种地下混凝土连续墙接头防渗装置，该防渗装置包括一个中心带圆弧的第一钢板，一个圆弧内带齿的第二钢板，第二钢板套接在第一钢板中，两者之间设有橡胶止水带层，第二钢板的圆弧内穿插实心钢杆，通过旋转实心钢杆，第二钢板依靠圆弧相对于第一钢板转动，第二钢板和第一钢板之间的橡胶止水带层受压变形，橡胶止水带层阻断在单元槽段的上下两侧表壁之间的通路上，达到止水目的。

[0005] 上述防渗装置在使用时，需要转动第二钢板，但是，一般槽段都有将近50米深，转动几乎与槽段差不多深的第二钢板是十分困难的。还有，上述专利由于是设置在槽段的两端端部，第二钢板又需要空间来实现转动，由于第二钢板转动空间受槽段的端部空间局限，需要转动第二钢板时，得先在槽段的两端开辟出供第二钢板转动的空间，开辟的空间又要进行清理，增加了施工步骤。

发明内容

[0006] 为了克服现有技术中的不足，本发明提出一种地下混凝土防渗墙的止水装置及止水方法，其为了解决如何规避使用原有的第二钢板转动止水的方式，降低工程的难度和减少工程步骤的技术问题。

[0007] 为了实现上述目的，本发明的一种地下混凝土防渗墙的止水装置，包括：

[0008] 钢板A；

[0009] 钢板B，钢板B包括第一段板部、第二段板部以及第三段板部，第一段板部、第二段板部以及第三段板部依次连接，整体呈“匚”形；

[0010] 钢板B通过第一段板部、第三段板部可拆卸式套设在钢板A上，钢板A向远离钢板B第二段板部的方向弯折形成一个通槽，通槽的槽壁与第二段板部围成一个空腔；

[0011] 钢板A上开设有条形孔，条形孔中卡嵌固定有橡胶止水带，橡胶止水带的一部分伸入到空腔中，橡胶止水带伸入到空腔中的部分与钢板B接触并受钢板B限位，并呈弹性形变的状态；钢板B与钢板A分离后，橡胶止水带能够在恢复力作用下伸展；

[0012] 第一段板部、第三段板部与钢板A之间设有防止钢板B在橡胶止水带的弹力下脱离钢板A的限位结构。

[0013] 进一步地，所述限位结构包括分别设置在第一段板部、第三段板部端部的一个凸条，以及设置在钢板A外表壁上的两个凹槽；每个凸条活动式卡设在对应的凹槽中，与之相适配，钢板B通过凸条、凹槽相对滑动地设置在钢板A上。

[0014] 或者，所述限位结构包括分别设置在第一段板部、第三段板部端部的一个凹槽，以及设置在钢板A外表壁上的两个凸条；每个凸条活动式卡设在对应的凹槽中，与之相适配，钢板B通过凸条、凹槽相对滑动地设置在钢板A上。

[0015] 进一步地，所述止水装置还包括钢板C，钢板C包括第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部，第二支撑部和第三支撑部位于第二段板部、第一支撑部之间，且第二支撑部、第三支撑部的两端分别与第二段板部、第一支撑部连接。

[0016] 钢板C可以支撑槽段的两端槽壁，对槽段的槽壁有一定地支撑作用，而且，增加了整个止水装置的受力面积，让整个止水装置可以更加稳定地放置在槽段的底壁。

[0017] 进一步地，所述第二支撑部、第三支撑部上均设有起吊结构。

[0018] 用于方便工程机械通过第二支撑部、第三支撑部上的起吊结构来整体起吊钢板B、钢板C。

[0019] 进一步地，所述钢板B的表壁厚度大于等于5mm。

[0020] 厚度设计成5mm，可以满足工程的强度需求，用料也少，吊装钢板B时，由于用料少重量轻，对工程机械的负荷不大，工程机械能吊起钢板B，并反复使用，此过程中，反复吊装并不需要对工程机械的体量有很大的要求，适用于一般的工程机械。

[0021] 一种地下混凝土防渗墙的止水方法，基于上述地下混凝土防渗墙的止水装置，包括以下步骤：

[0022] S1：将两个止水装置放置于槽段中，且位于槽段的两端，两个止水装置沿槽段的长度方向对称设置，两个止水装置的第一支撑部表壁分别与槽段长度方向的两端对应表壁接触；

[0023] S2：在两个止水装置的钢板A之间通过拔管法水下灌注混凝土，混凝土凝固后，两个止水装置的钢板A之间形成一期混凝土防渗墙；

[0024] S3：将每个止水装置的钢板B和钢板C作为整体吊出槽段，钢板B和钢板C作为整体与钢板A脱离，则每个止水装置的钢板A与对应的槽段表壁之间形成一个待浇筑区域；两端的橡胶止水带失去钢板B的限制，在恢复力作用下发生弹性形变从钢板A和钢板B所围成的空腔中延伸出来，且橡胶止水带的末端与对应槽段的表壁接触；

[0025] S4：向步骤S3中形成的待浇筑区域中，继续依靠拔管法水下灌注混凝土，混凝土形成于对应的钢板A与槽段端部表壁之间，混凝土凝固后，成为二期混凝土防渗墙，钢板A和橡胶止水带成型在二期混凝土防渗墙中；

[0026] S5：在上述二期混凝土防渗墙槽段末端继续开挖成槽，形成新的槽段，在新的槽段中重复步骤S1‑S4，继续形成防渗墙，并与前期形成的防渗墙成为整体；

[0027] S6：根据具体施工要求，重复步骤S5，形成整体连续的防渗墙。

[0028] 有现有技术相比，具有如下有益效果：

[0029] 1、本发明所设计的止水装置，只需要将钢板B和钢板C作为整体吊离钢板A，在橡胶止水带自身的弹力作用下，就可以伸出空腔并起到止水的目的，规避了现有技术CN109339031A中转动第二钢板，让第二钢板压缩变形橡胶止水带层等结构特征。本申请的止水装置相比于CN109339031A的现有技术而言，操作的难度更低。

[0030] 2、本发明涉及止水方法，配合止水装置使用。规避了现有技术CN109339031A中转动第二钢板之前，需要提前在槽段的两端开槽，再清槽，才能预留出供第二钢板转动的区域的施工步骤。本申请采用了钢板B和钢板C作为整体吊离钢板A后，在钢板A和槽段两端之间自然留出一定区域，无需再开槽才能使用止水装置，规避了在槽段两端再开槽的步骤，缩短了工期。

附图说明

[0031] 图1为地下混凝土防渗墙止水装置的立体结构示意图；

[0032] 图2为地下混凝土防渗墙止水装置的平面示意图；

[0033] 图3为钢板A与橡胶止水带的立体结构示意图；

[0034] 图4为钢板A与橡胶止水带的平面示意图；

[0035] 图5为钢板B和钢板C的立体结构示意图；

[0036] 图6为钢板B和钢板C的平面示意图；

[0037] 图7为一期混凝土凝固后，槽段与止水装置的结构示意图；

[0038] 图8为钢板B和钢板C作为整体吊离钢板A后，一期混凝土凝固后的槽段与止水装置的结构示意图；

[0039] 图9为二期混凝土凝固后，槽段与止水装置的结构示意图；

[0040] 图10为现有技术和本申请的防渗墙等效平均渗透系数变化曲线对比图。

[0041] 附图标记：1、橡胶止水带；2、钢板A；21、第一连接部；22、第二连接部；23、第三连接部；3、钢板B；31、第一段板部；32、第二段板部；33、第三段板部；4、钢板C；41、第一支撑部；42、第二支撑部；43、第三支撑部；5、起吊孔；6、钢板D；7、凸条；8、凹槽；9、槽段；10、一期混凝土防渗墙；11、二期混凝土防渗墙；12、渗流路径。

具体实施方式

[0042] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0043] 实施例一：

[0044] 见图1‑图6，一种地下混凝土防渗墙的止水装置，包括钢板A2、钢板B3、橡胶止水带1和钢板C4。

[0045] 该钢板A2以图2中所示方向来看，包括端面呈“L”形的第一连接部21、端面呈“匚”形的第二连接部22，以及端面呈L形的第三连接部23；第二连接部22上有一个呈“匚”形的通槽。第一连接部21、第三连接部23整体沿第二连接部22以图2中上下对称设置。在本实施例中，第一连接部21、第二连接部22以及第三连接部23依次焊接连接，形成以图2中端面呈类似于“弓”字形的钢板A2，钢板A2长度方向沿图1中上下方向。

[0046] 钢板B3以图2中的端面呈“匚”形，开口朝左。钢板B3以图2中所示方向来看，包括端面呈“一”形的第一段板部31、呈“丨”形的第二段板部32以及呈“一”形的第三段板部33。在本实施例中，第一段板部31、第二段板部32以及第三段板部33依次焊接连接，形成以图2中端面呈“匚”形的钢板B3，长度方向沿图1中上下方向。

[0047] 在其他实施例中，钢板A2、钢板B3可以通过机加工弯折一体成型。

[0048] 在本实施例中，见图2，钢板B3的第一段板部31、第三段板部33两者远离第二段板部32的一端（即图2中的左端）端部分别向内弯折形成凸条7，凸条7沿图1中上、下方向延伸设置。对应的，第一连接部21、第三连接部23也分别向内弯折形成凹槽8，钢板B3依靠凸条7、凹槽8相对滑动地设置在钢板A2上，滑动方向是垂直于纸面的方向（参见图2）。

[0049] 凸条7处于凹槽8中时，第二段板部32与第二连接部22的通槽槽壁形成了一个矩形的空腔。

[0050] 在其他实施例中，限位结构包括分别设置在第一段板部31、第三段板部33的端部的一个凹槽，以及设置在钢板A的外表壁上的两个凸条；每个凸条活动式卡设在对应的凹槽中，与之相适配，钢板B通过凸条、凹槽相对滑动地设置在钢板A上。只要保证钢板A与钢板B适配套设后，在只有橡胶止水带恢复力作用下，钢板A与钢板B不会脱离，且在人为作用下能够使钢板A与钢板B分离即可。

[0051] 在本实施例中，橡胶止水带1沿图2中左右方向穿设在第二连接部22上。第二连接部22的表壁上沿其长度方向开设有一个条形孔（未示出），橡胶止水带1通过条形孔穿设在第二连接部22上，橡胶止水带1固定卡嵌在条形孔中，并被第二连接部22分为两部分，其中一部分处于前述空腔外，并设置于钢板A2的左侧；另一部分受钢板B的限制而产生弹性形变，蜷曲在空腔中，并与第二段板部32的左侧表壁抵触。

[0052] 所述橡胶止水带1因为受第二段板部32的左侧表壁限制蜷曲在该空腔中；还有，受凸条7、凹槽8的限制，在高强度的橡胶止水带1的弹力作用下，钢板A2和钢板B3不会分离。橡胶止水带1的形变恢复力只能将凸条7抵触在凹槽8的槽壁上。

[0053] 见图2，钢板C4包括以图2中端面呈“丨”形的第一支撑部41、端面呈“一”形的第二支撑部42以及端面呈“一”形的第三支撑部43。第二支撑部42、第三支撑部43均焊接在第一支撑部41的左侧表壁上，且第二支撑部42、第三支撑部43均焊接在第二段板部32的右侧表壁上。第二支撑部42、第三支撑部43在图2中的上下方向互不接触。钢板C4整体长度方向沿图1中上下方向。

[0054] 在外界工程机械的作用下，钢板B3、钢板C4两者作为整体沿垂直于纸面方向（参照图2）与钢板A2脱离后，在上述空腔中的橡胶止水带1的形变会恢复，设置在槽段9右端的橡胶止水带1与槽段9的右壁抵触，设置在槽段9左端的橡胶止水带1与槽段9的左壁抵触，橡胶止水带1阻断槽段9上、下两壁之间的连通途径，达到止水的目的，如图8所示。橡胶止水带1的下端面与槽段的底面接触。

[0055] 为了方便使用外界的工程机械吊起钢板B3、钢板C4两者的整体，所以在第二支撑部42、第三支撑部43上设置有起吊结构，本实施例中的起吊机构为在第二支撑部42、第三支撑部43上开设有若干个起吊孔5，若干个起吊孔5沿图1中上下方向等距设置有若干行，在其他实施例中，也可以是其他用于起吊装置的起吊结构。工程机械可以依靠各个起吊孔5中同时钩挂钩子等工具，实现整体吊起钢板B3、钢板C4的目的。钢板B3、钢板C4整体可重复使用。钢板B3钢材统一厚度大于等于5mm，本实施例选为5mm，保证装置的最低结构强度，同时重量不会太重。

[0056] 在其他实施例中，起吊结构可以是设置在钢板B3和/或钢板C4端部的挂钩或吊环等。工程机械通过吊钩钩住挂钩或吊环将钢板B3和钢板C4整体吊离钢板A2。

[0057] 实施例二：

[0058] 见图7‑图9，一种地下混凝土防渗墙的止水方法，基于上述地下混凝土防渗墙的止水装置，包括以下步骤：

[0059] S1：将两个止水装置放置于槽段9中，且位于槽段9的两端，两个止水装置沿槽段9的长度方向对称设置，即沿图7左右对称设置。两个止水装置的钢板C4的第一支撑部41表壁分别与对应槽段9的两端表壁接触。

[0060] S2：槽段9内通过拔管法水下灌注混凝土，混凝土形成于两个止水装置之间。左侧钢板A2的左侧、右侧钢板A2的右侧均不浇筑混凝土，如图7所示。混凝土凝固后，两个止水装置之间形成一期混凝土防渗墙10。

[0061] S3：通过工程机械，通过起吊孔5沿图7垂直于纸面方向将槽段9两端的钢板B3、钢板C4作为整体吊出槽段9，止水装置与槽段9的两端因为钢板B3、钢板C4整体吊出槽段9均留出一个空间区域，两端的橡胶止水带1失去钢板B3的限制，从钢板A2和钢板B3围成空腔中弹性形变恢复并延伸出来，两端的橡胶止水带1分别与对应的槽段9的两端表壁接触，槽段9上、下表壁之间被橡胶止水带1隔开（图8中的橡胶止水带的上、下侧），橡胶止水带1的下端面与槽段的底面接触，此时，起到止水目的，如图8所示，图8中的箭头表示渗流来水方向。

[0062] S4：右侧钢板A2的右侧至右侧槽段9端部、左侧钢板A2的左侧至左侧槽段9的端部均再依靠拔管法水下灌注混凝土，混凝土形成于钢板A2与槽段9端部表壁之间，混凝土凝固后，成为二期混凝土防渗墙11。钢板A2、橡胶止水带1成型于二期混凝土防渗墙11内不要取出，如图9所示。

[0063] S5：在上述二期混凝土防渗墙槽段末端继续开挖成槽，形成新的槽段，在新的槽段中重复步骤S1‑S4，继续形成防渗墙，并与前期形成的防渗墙成为整体；

[0064] S6：根据具体施工要求，重复步骤S5，形成整体连续的防渗墙。

[0065] 本申请的弓字形的钢板A在形成橡胶止水带的同时，有效延长了防渗墙的渗透路径12。具体原因参见图8、图9，在一期混凝土和二期混凝土浇筑后，地下水的渗流路径12如图8、图9所示中的灰色箭头所示，即，地下水沿着“弓”字形的表壁渗流，形成弯折的渗流路径12。CN109339031A公开的一种地下混凝土连续墙接头防渗装置中，地下水的渗流路径是一条直线。

[0066] 对于地下水渗透而言，弯折型渗流路径的渗透难度远大于直线型渗流路径，在本申请中，“弓”字形钢板较为巧妙地增长了防渗墙的混凝土防渗路径，在增强防渗墙整体强度的同时也增强了混凝土防渗墙的防渗性能。

[0067] 本实施例与现有的公布号CN109339031A公开的一种地下混凝土连续墙接头防渗装置相比，具有的好处是：

[0068] 1、采用新的止水装置，槽段的两端止水时，不再采用现有技术中转动第二钢板的方式，而是采用了整体吊起钢板B、钢板C的方式。在工程机械的选择上，使第二钢板转动的工程机械，比使钢板B、钢板C整体吊起的工程机械转化率低，所以运行难度更加困难，需要的工程机械的体量都更大，所以，整体吊起钢板B、钢板C的方式更加地符合实际操作的需求。

[0069] 2、本实施例中，通过将钢板B、钢板C整体吊出槽段，在槽段的两端就产生了供橡胶止水带形变的区域。现有技术中，需要将槽段的两端挖开，再转动第二钢板，挖开槽段以后，还需要对槽段挖开的部分进行清槽，增加了施工步骤，延长了工期。

[0070] 另外，还有模型实验的效果对比：

[0071] 某土工膜防渗砂砾石坝位于黄河干流上，坝顶高程1883.50m，最大坝高23.50m，水库正常蓄水位1880.50m，并与上游围堰中的混凝土防渗墙相接，防渗墙厚60cm，设计顶高程为1870.00m。选取该坝防渗墙相邻两个槽段范围，每个槽段取4.0m，建立三维有限元计算模型，考虑坝体主要结构和地层，其各材料分区计算参数如下表所示。

[0072] 表1各材料分区计算参数

[0073]

[0074] 依据表1中数据建立防渗墙模型后（现有技术CN109339031A公开的一种地下混凝土连续墙接头防渗装置、本申请各建立一个防渗墙模型），对模型建立的防渗墙的平均渗透系数进行演算，建立现有技术CN109339031A公开的一种地下混凝土连续墙接头防渗装置的等效平均渗透系数变化曲线、本申请的等效平均渗透系数变化曲线对比图，如图10所示，横坐标表示时间，纵坐标表示等效平均渗透系数。

[0075] 图中圆形图标为本装置防渗墙等效平均渗透系数，三角形图标为现有技术下防渗‑7墙等效平均渗透系数，其中本装置技术的等效平均渗透系数的平均值为1.53×10 ，现有装‑6
置技术等效平均渗透系数的平均值为1.42×10 。综上，本装置的渗透系数要好于现有装置（越小越好），两者相差了一个数量级。并且随着时间的推移，防渗墙等效平均渗透系数均是随服役年份增长而增大。

[0076] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。