水闸渗透及防渗设施分析

建设与施工水闸渗透及防渗设施分析
应春婷
水闸作为水利工程中的重点建筑物工程，其防渗设施应该得到足够重视。

只有科学合理选择防渗设施，提高防渗设施施工质量，才能提升水闸防渗防水技术水平，有效地提高整个水利工程项目的质量。

一、水闸的作用及特点
1.水闸的作用
在水利工程中，水闸主要作为挡水、泄水或取水的建筑物得到广泛应用。

水闸利用闸门控制流量和调节水位，闸门开启时，可以实现冲沙、排涝、泄洪，对潮水、洪水进行阻挡及抬高水位的作用。

水闸按闸室的结构形式，可以分为开敞式、胸墙式和涵洞式；根据使用功能的不同，可以分为节制闸、进水闸、冲沙闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸等类型，具体内容见表1。

2.水闸的特点
水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成，通常来说水闸大多修建在土基和岩基上的沿岸泄洪道，平原水闸大部分是修建在土基上。

由于水闸修建位置的特殊性，水闸必须具有以下几个特点：
（1）要有足够的抗滑稳定性
当水闸关门挡水时，闸室要承受上下游水位差所产生的水平推力，在这种水平推力作用下闸室有可能向下游滑动。

因此闸室的设计必须保证有足够的抗滑稳定性。

（2）要有消能防冲措施
当水闸开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。

闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及工程投资等因素选定。

由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，较大的水流冲击力会形成土基的破坏，要按照一定的使用标准采取有效的消能防冲措施。

（3）要防沉陷
水闸特别是平原水闸的地基多为
较松软的土基，具有承载能力小、压
缩性大的特点，在水闸自重与外荷载
作用下容易产生沉陷或不均匀沉陷现
象，从而形成闸室或翼墙的倾斜和下
沉、闸门中底板断裂、止水作业破坏，
甚至引起结构断裂等问题，严重的还
会导致塑性破坏。

因此设计时要充分
考虑这些问题，避免出现水闸沉陷。

二、水闸渗透
当水闸上、下游存在水位差时，
由于水闸地基土壤是透水的，在水头
作用下，水流会通过土的孔隙向下游
流动，产生渗透。

水从上游沿闸基和
绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产
生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑
物的稳定不利。

渗流对土的颗粒也产
生动水压力，尤其是对建于土基上的
水闸，渗透压力大到一定程度，将发
生渗透变形，会危及工程安全。

渗透变形主要是由土的性质、土
的几何条件内因及水流的条件外因决
定的。

内因决定渗透变形出现的形式，
外因决定能否产生渗透变形。

渗透变
形一般可分为流土、管涌、接触冲刷
和接触流土等。

渗透变形对建筑物的
破坏，往往不可预见，而一旦发现，
又难以补救，可导致水闸工程的损毁，
因此要通过研究水闸的渗透，采取必
要措施保护水闸不受破坏。

三、水闸的防渗设施
水闸的防渗设施主要有铺盖、板
桩和齿墙。

1.铺盖
铺盖有黏土、混凝土、钢筋混凝
土、沥青混凝土，在小型水闸中也有
采用浆砌石的。

随着土工合成材料的
推广应用，亦有采用土工膜防渗的。

（1）黏性土铺盖
为了保证黏性土铺盖碾压施工质
量，要严格控制黏性土的含水量，分
层压实。

每层厚度一般为25~30cm。

黏性土铺盖的平面尺寸无论多大，都
不分缝，分段施工的交接处应取缓于
1∶3的缓坡，以利于结合防渗。

表
面铺设的干砌石、浆砌块石或混凝土
保护层与黏性土铺盖之间，应铺设中
粗砂类的过渡层。

（2）沥青混凝土铺盖
沥青混凝土铺盖是用沥青、砂、
砾石、矿物粉按一定的配合比例，加
热拌和，分层铺筑压实，沥青混凝土
铺盖的厚度一般为5~10 cm，通常选
用60#石油沥青。

沥青混凝土铺盖的
柔性虽不如黏性铺盖，但有一定的适
应地基变形的能力，也可兼作双向挡
水闸的上游护坦之用。

沥青混凝土铺
盖像黏土铺盖一样，中间不分缝，分
层铺筑和压实，各层的铺筑缝须错开。

表1　水闸分类表
按功能
分类
修建位置主要作用
节制闸修建在河道或者渠道上
通过拦洪、调节水位，满足上下游航运
需求以及下游地区的用水需求
进水闸
修建在湖泊、水库以及
河流的岸边
对引水流量进行掌握和控制，满足供水、
发电和灌溉需求
冲沙闸修建在泥沙河流上避免闸前河流的淤积
排水闸修建在江河沿岸
及时排除在低洼地区或内河中对于生长
农作物有害的滞水
挡潮闸修建在入海河口处
退潮时及时开闸泄水，涨潮时及时关闸
避免倒灌
分洪闸修建在河道的一侧方向
当洪水水量超过河道安全的泄量时，将
多余水量分流到分洪道或分洪区位置
建设与施工
铺盖与闸室或翼墙底板混凝土的连接处，铺盖厚度应适当加厚。

（3）混凝土及钢筋混凝土铺盖
混凝土铺盖长度一般采用3~5倍的上下游水位差，但不宜超过20cm。

因长度超过20cm后，为了减少地基不均匀沉降及温度变化的影响，就要分块并设置永久缝及止水。

同理，闸室较宽的情况下，也需设置纵向（顺水流方向）伸缩缝。

根据已建工程经验，在地基土质较好时，缝距不宜超过15~20cm，土质中等时，不宜超过10~15cm，土质较差时不宜超过8~12cm。

为了减轻翼墙及墙后填土对铺盖不利的影响，靠近翼墙的铺盖，缝距宜采用小值。

铺盖边缘与周边建筑物之间接触处亦需设置沉降缝，并设增厚齿墙，缝内设置止水。

2.板桩
板桩的种类按材料不同可分为钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩等。

随着
施工技术的提高和新型材料的使用，近
年来较常采用施工方便、造价低廉的铅
直土工膜的水泥搅拌桩做铅直防渗墙。

目前较多使用钢筋混凝土板桩，
它可以打入各种土基。

钢筋混凝土板
桩一般采用矩形断面，其厚度及宽度
主要根据防渗要求和打桩设备条件确
定。

根据以前的施工经验，最小厚度
和宽度均不宜小于20cm，一般采用
C20~C25混凝土制作。

为确保板桩的防渗效果，钢筋混
凝土板桩拼接面设有凹槽，在板桩就
位后，采用水泥砂浆灌入凹槽内。

桩
尖做成单侧的斜面。

板桩的上下段连
接处为榫铆，可与板桩一起预制。

3.齿墙
齿墙主要起阻滑作用，同时可增
加地下轮廓线的防渗长度。

一般用混
凝土和钢筋混凝土做成，深度一般为
0.50~1.00m，为浅齿墙。

如果出现以下
两种情况，一般采用深齿墙：①水闸
在闸室底板后面紧接斜坡段，并与原
河道连接时，在与斜坡连接处的底板
下游侧采用深齿墙（墙深大于1.50m），
主要是防止斜坡段冲坏后危及闸室安
全，保护闸基土不被破坏；②当闸基
透水层较浅时，可用深齿墙截断透水
层，齿墙底部深入不透水层0.50~1.00m。

四、结语
综上所述，水利工程建设中水闸
防渗非常重要，如果处理不好会直接
危及到水闸的安全。

因此要注重水闸
防渗，采取有效的防渗设施和技术，
防止水闸渗透变形现象的发生，保证
水闸的安全，以更好地发挥作用，服
务于灌溉、发电、航运、水产、环保、
工业和生活用水等社会需要■
（作者单位：安徽省阜阳市界首市
水务局河道管理局　236500）
平面钢闸门埋件一期预埋安装工艺浅析
蔡　雷　李　林　李　凯
分淮入沂淮柴河闸枢纽工程在江苏省泗阳县里仁乡境内，位于淮沭河西堤46+810处，由淮柴河闸、刘柴河南闸、北闸组成。

本次淮柴河闸枢纽加固主要对淮柴河闸、刘柴河南闸、刘柴河北闸进行拆建，闸址及相对位置基本保持不变。

主要施工内容包括闸室、上下游连接段（包括翼墙、导流墙、上下游护坦等）、启闭机房等土建施工；电气设备采购及安装；闸门及启闭机制作（含部分闸门维修）及安装；观测设施埋设安装等及施工图纸所示工程区场地平整、建筑物基坑降排水、施工场内临时道路、施工临时房屋及设施、施工用电用水、施工围堰的填筑与拆除、导流河开挖与土方回填工程等。

工程于2013年10月开工建设，2017年12月通过水利部淮委和江苏省水利厅共同组织的竣工验收。

该工程闸门槽埋件施工图纸为二期预埋，由于淮柴河闸工期紧，需要
保证汛前具备水下工程验收条件，因
此通过综合比较，结合以往施工经验，
淮柴河闸门槽埋件采用一期预埋，即
在混凝土浇筑前，将埋件安装就位固
定后，再进行结构混凝土施工。

一、两种埋件安装方法的优缺点
比较
二期预埋优点：二期埋件易于固
定安装，混凝土浇筑时不易产生变形，
埋件成型精度较高。

二期预埋缺点：施工工期长，要
预埋锚栓，埋件安装前要对一期混凝
土表面进行凿毛、清洗处理，需进行
两次支模，对比一次浇筑，仅混凝土
凝固时间就多一倍；由于模板内空间
小，混凝土入仓、振捣困难，必须采
用高标号补偿收缩细石混凝土浇注，
振捣困难，混凝土密实性难以保证。

当埋件高度较高时，必须分级立模分
级浇筑，导致门槽混凝土表面接缝多，
影响美观。

一期预埋优点：门槽混凝土整体
密实性好，感观效果好；施工工期短。

一期预埋缺点：由于埋件高度高，
固定的支撑用料多；在混凝土浇筑时，
易产生变形而影响成型精度。

二、一期埋件施工关键节点
（1）埋件安装时必须保证主反轨、
止水座板的垂直度及孔口宽度。

（2）埋件支承件要自成体系，以
减少混凝土浇筑过程中的相互影响。

（3）型材要留有足够的混凝土保
护层厚度，以避免混凝土表面产生应
力裂缝。

（4）门槽埋件处支承、锚筋较为
密集，混凝土浇筑振捣时，要专人负
责，避免振捣器直接接触埋件，影响
埋件的精度。

三、一期埋件施工基本步骤。