水闸的防渗问题及处理方法的探讨

水闸的防渗问题及处理方法的探讨
摘要：水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。

水闸建成后，由于上、下游水位差，在闸基及边墩和翼墙的背水一侧产生渗流。

因此，可以根据水闸受的渗流特性找到一些解决防渗问题的方法。

水闸可以建在岩基上，也可以建在土基上。

本文主要研究土基上的水闸的防渗问题及处理方法。

关键词：水闸防渗墙地下轮廓线纯抓法砂砾石地基
引言：
土基在渗流水流的作用下，容易产生渗流变形，特别是粉、细砂地基，在闸后易出现翻砂冒水现象严重时会把闸基和两岸掏空，引起水闸失稳。

做好防渗设计，特别是在上游两岸连接建筑物及其与铺盖的连接部分，要在空间上形成防渗整体。

水闸的渗透破坏是很严重的问题,需要我们在设计和施工多加考虑.
一．钢丝绳或液压抓斗纯抓法成槽混凝土防渗墙
对于建在深厚覆盖层上的坝的地基防渗处理，广泛采用混凝土墙，因为它能快速施工，防渗效果可靠。

据统计，在已建成的深度达40m以上的防渗墙中，加拿大马尼克3级坝的混凝土防渗墙达131m。

钢丝绳抓斗纯抓法成槽混凝土防渗墙是近年来发展起来的新工艺,已在许多防渗工程中应用。

它采用优质膨润土泥浆护壁,钢丝绳抓斗抓土成槽,采用分序抓取法,即将防渗墙分成Ⅰ、Ⅱ期槽孔,槽长6～8 m ,最长可达10～12 m。

成槽完成后采用泥浆下直升导管法浇筑混凝土墙体,墙体连接采用较为先进的接头法。

抓斗法成槽混凝土防渗墙技术对地层适应性强,可按现有防渗墙施工规范施工,质量有充分的保证,所形成的墙体接缝少且连接可靠、厚度均匀、连续性好。

二．高压喷射灌浆防渗墙
高压喷射灌浆技术具有施工速度快,施工设备简便、灵活,所成墙体具有较好的防渗止
水性能。

喷射形式一般为旋(旋转喷射) 、定(定向喷射) 、摆(摆动喷射) 三种,见图1。

但墙体质量难以在施工过程中有效控制,容易出现墙体不续、空洞、均质性差等缺陷。

而且对于砾石直径过大或块石地层或地下水流速较大时,均不宜采用高压喷射灌浆。

本工程靠近两岸防洪堤处地层为人工杂填土,含大量块石,不宜采用高压喷射灌浆技术建造防渗墙。

1994 年北港加固时采用射水法建造混凝土防渗墙,遇地下水活跃而导致河床两侧防渗墙施工失败,后改为采用高压旋喷,说明河床两侧地下水渗压力较大。

图1 旋、定、摆凝结体示意图
三．砂土地基上闸坝的防渗设计与施工
渗流控制主要包括流量及安全控制两方面, 安全控制多指渗透稳定, 对砂砾石地基上的闸坝而言, 安全控制主要是防止渗透变形。

早期常以有无渗流作为安全评价标准, 现已发展为在允许的渗漏量下, 渗漏量是否稳定作为评价标准。

根据水闸设计规范, 为保证水闸安全, 所需防渗长度按下式
拟定。

L ≥CH (1) 式中: L 为地基防渗轮廊的长度;
H 为作用于水工建筑物上的水头;
C 为渗径系数, 取决于地基土壤的种类。

同时应满足式(2) 要求, 即J出口≤J
式中:
J出口为地下轮廊渗流出口的水力坡降;J允许为地基实际的允许水力坡降。

并且进行渗流区域内的渗透压力、渗透坡降、渗透流速和渗流量的监测, 以确
保工程抗渗稳定性。

最后选定土工膜水平铺盖结合悬挂式高压旋喷注浆防渗
墙的方案, 取得了良好的经济效益和安全运行效果。

四．平原地区水闸侧向渗透破坏防治措施
为预防渗透变形的产生, 应从以下几个方面采取措施。

(一).设计方面
如同闸下正槽的地下轮廓设计一样,水闸两侧绕渗的防渗设计也是很重
要的。

尤其是灌溉渠系上的进水闸,闸身横断面总宽度一般比较小,两岸绕渗对水闸稳定性的影响更大。

当两岸地下水位较高时,侧向渗流问题格外不容忽视。

水闸侧向防渗设计时, 同样应根据闸基防渗的高防低排的设计原则, 必须与闸下正槽相配合,取得协调一致。

笔者认为,高水位一侧的防渗设施设计,除采用书本中介绍的方法之外, 可考虑侧向在垂直于岸墙或边墙的方向增设截渗隔水的土工膜, 土工膜的一侧粘贴在岸墙或边墙上, 这样可以解决回填土与水闸结合处缝隙的渗水问题。

而低水位的一侧, 为使渗水尽快排出,又不带出土体颗粒, 宜在靠近非防渗范围段的护坡或翼墙后增设反滤层。

这样, 不仅可以防止渗透变形, 而且可以减小作用在翼墙上的侧向压力和扬压力。

(二).施工方面
为提高工程质量, 侧向回填土应尽量采用粘性土,且不含草皮、树根、树叶等杂物,含水量要适中,且层土层夯, 每层厚度不得大于30cm , 回填土压实度不得小
于0196 。

施工时,监理人员要对回填土与原状土、岸墙或边墙的结合处进行重点检查,发现问题及时处理。

回填土要进行严格的土样试验, 采用最适合的反滤料, 保证土粒既不能从反滤层中渗出,又不能堵塞反滤层。

(三). 管理方面
1.管理单位要对水闸进行定期检查, 发现有渗漏现象及时上报和处理。

2.要加强对水闸的管理工作。

管理人员要坚守岗位,搞好上、下游翼墙的维护,防止塌陷、冲刷、裂缝,避免人为的破坏,确保工程处于完好状态。

从以往工程的运行情况来看, 侧向渗透变形是水闸失事的重要因素, 不管是施工单位、设计单位还是管理单位都应该将其摆在重要的位置来对待, 只有这样, 才能增加水闸的寿命, 减少对水闸的维修投入,使水闸发挥更大的效益。

五．粉喷桩截渗墙在闸基防渗处理中的应用
粉喷桩是通过特制的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制拌和,利用
二者间产生的物理、化学反应而制成的具有一定压缩性的水泥土柱体,一般为单桩,主要是对软基进行处理,以提高地基的承载力。

在小清河王道拦河闸工程建设中,采用粉喷桩截渗墙对闸基进行了防渗处理。

目前国内对水闸地基进行防渗处理,一般有换基及防渗墙两种方法。

由于小清河王道拦河闸灌注桩基础及部分承台已施工完毕,换基不仅工程量大,费用高,且施工难度大。

按照“技术可行,经济合理,不误工期”的设计原则,经论证,采取了粉喷桩截渗墙对闸基进行防渗处理。

结束语：
我国水闸建设中防渗处理方式日趋多样化，发展也相当迅速，但需要因地制宜不断优化。

虽然在防渗处理过程当中，有许多处理方案可以借鉴，但由于地形，地质，水文地质条件的差异，各水闸建设应突破常规，找寻最优的处理方案，满足上防下排的原则,减少渗透对水闸的破坏,综合其他水闸建设中的防渗措施。

总之选择方案时要根据地质条件为依据，进行比较。

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