胡 婷

（益陽(yáng)市明山電排管理站 益陽(yáng)市 413204）

1 穿堤建筑物的主要形式和存在的問題

湖區(qū)穿堤建筑物主要有鋼筋混凝土圓管、圓拱直墻及箱形等幾種斷面形式，近年來(lái)也有部分使用了承插式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管。

穿堤建筑物一般存在的問題主要有兩種：一是沉降變形引起的工程結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生的管涌險(xiǎn)情；二是填土或地基滲透變形引起的管涌問題。 在工程險(xiǎn)情事故中前者所占比重較大，沉降變形主要是因?yàn)榈鼗休d力不足或?yàn)閴嚎s性較大的軟地基，且由于大堤斷面均為梯形，并在逐年加修中形成，建筑物承受的填土荷載不均勻增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉陷，使建筑物錯(cuò)位或折斷、或是伸縮縫拉伸破壞，從而使建筑物內(nèi)發(fā)生滲漏，地基透水性較大時(shí)誘發(fā)管涌險(xiǎn)情；滲透變形則主要是由于滲徑不夠或建筑物周圍填土不密實(shí)，使建筑物周邊土體發(fā)生滲透破壞而出現(xiàn)管涌，從而危及堤垸安全。 穿堤建筑物長(zhǎng)度一般能滿足順管滲透坡降和滲徑要求，主要引發(fā)險(xiǎn)情的是地基不均勻沉降問題。

就洞庭湖區(qū)的穿堤建筑物而言，基礎(chǔ)一般是壓縮性較大的土基，由于管頂填土荷載不同，基礎(chǔ)壓縮量也不相同，故地基存在不同程度的不均勻沉降變形問題。我們?cè)诠ぷ髦信龅降倪@一類型情況較多，涵閘基礎(chǔ)的不均勻沉降少則幾厘米，多則達(dá)數(shù)十厘米，變形后的管道有的仍然連續(xù)，有的則發(fā)生相對(duì)錯(cuò)位，其差別就在于伸縮縫處是否設(shè)有抱箍。 不管變形是否連續(xù)，建筑物的這些變形都有可能導(dǎo)致建筑物的止水破壞而發(fā)生漏水，從而引發(fā)建筑物局部管涌冒沙等險(xiǎn)情，嚴(yán)重威脅大堤的防洪安全，是防汛搶險(xiǎn)工作中的一大隱患，也是堤防加固工程建設(shè)中必須注意的重要問題。

2 實(shí)例分析

（1）實(shí)例一：某電排出水流道的不均勻沉降導(dǎo)致管涌險(xiǎn)情。

該電力排灌工程建于1964年，裝機(jī)容量為310 kW，屬小型工程。

電排出水流道測(cè)量情況：壓力水箱中心處底板高程27.40 m，建筑物最低點(diǎn)高程27.045 m，建筑物出口高程27.764 m，出水管底板中間低、兩端高。 從出水流道整體來(lái)看，管道高差變化較大，不均勻沉陷達(dá)0.71 m。 但管段間變化平順，伸縮縫無(wú)明顯的錯(cuò)位，出水流道管壁外觀完好，模痕清楚，表面混凝土質(zhì)量較好，看不出管身結(jié)構(gòu)破壞痕跡，但管底伸縮縫拉伸明顯，最大拉量3 cm 左右，嵌縫柏油杉板有的已經(jīng)脫落，管頂部分仍保留在縫內(nèi)，伸縮縫處管端混凝土面整齊完整，無(wú)破壞跡象。本工程存在的主要問題是高洪水位運(yùn)行時(shí)建筑物內(nèi)堤腳處及管內(nèi)滲漏嚴(yán)重，還有泥沙流出。

（2）實(shí)例二：某排水閘管身因大堤加修斷裂。

該閘興建于1955年冬，排澇受益面積5.32萬(wàn)hm2（79.81萬(wàn)畝），建筑物共分五孔，單孔凈高5 m、凈寬4 m，底板高程24.50 m，屬中型涵閘工程。 初建涵閘總長(zhǎng)35 m，分兩段，中間設(shè)有一伸縮縫，長(zhǎng)度分別為內(nèi)17 m，外18 m。 1991年涵閘向外接長(zhǎng)18 m。

在接長(zhǎng)工程施工時(shí)將原建筑物進(jìn)行了清理，在打掃干凈后發(fā)現(xiàn)原建筑物有三處橫向斷裂，其中一處已形成環(huán)狀斷裂，裂縫上窄下寬，頂板約1 mm，底板5 mm 左右；另兩處斷裂主要在底板上，縫寬（2～3）mm，延伸到側(cè)墻中部自然尖滅。 因該閘地質(zhì)條件相對(duì)較好，基礎(chǔ)為堅(jiān)硬密實(shí)的網(wǎng)紋狀粘土，雖有滲漏痕跡，但沒有發(fā)現(xiàn)帶泥滲漏。建筑物外接長(zhǎng)后因滲徑延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。

從以上工程實(shí)例不難發(fā)現(xiàn)，建筑物管段間的變形錯(cuò)位帶來(lái)的后果往往比管段間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)角位移的后果嚴(yán)重得多。 以上某電排出水涵雖最大沉降差達(dá)0.71 m，但其縱斷面呈倒折線拱形，變形后管段仍連續(xù)，經(jīng)不斷修補(bǔ)而能繼續(xù)滿足其基本運(yùn)行要求；某排水閘的管身橫向斷裂是較少發(fā)生的一種情況，一般來(lái)說是因建筑物分段長(zhǎng)度太長(zhǎng)或管頂填土加載速度太快且不均勻引起，建筑物縱向剛度不夠也會(huì)產(chǎn)生這種斷裂，該工程因基礎(chǔ)較好而沒發(fā)生險(xiǎn)情，但這種結(jié)構(gòu)上的問題是不容忽視的，因?yàn)槿绻窃谏郴蛴倌嗷A(chǔ)上，斷裂處極易發(fā)生滲透破壞而形成管涌險(xiǎn)情。

3 除險(xiǎn)加固和預(yù)防措施

3.1 除險(xiǎn)加固措施

從工程實(shí)際情況來(lái)看，一方面益陽(yáng)市洞庭湖區(qū)穿堤建筑物基礎(chǔ)大多為深厚的淤積地層，地質(zhì)條件最好的也只是網(wǎng)紋狀亞粘土地基，均存在不同程度的可壓縮性，在查看過的穿堤建筑物中沒有發(fā)現(xiàn)過不發(fā)生沉降變形的，只是變形量的大小不同而已；另一方面，如果要完全控制建筑物的沉降變形量，必須付出高昂的代價(jià)進(jìn)行基礎(chǔ)處理，這對(duì)工程實(shí)際來(lái)說是浪費(fèi)的，因?yàn)?，一定的不均勻沉降變形并不影響穿堤建筑物基本功能，只要能滿足防洪安全要求就可以，但因變形漏水而對(duì)防洪安全構(gòu)成威脅時(shí)，則必須進(jìn)行加固處理。

在洞庭湖近期治理工作中，根據(jù)工程實(shí)際情況的不同，我們采取了以下除險(xiǎn)加固措施：

（1）拆除重建。這主要是針對(duì)本身有質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞的部分建筑，也有個(gè)別工程是因?yàn)榛A(chǔ)破壞嚴(yán)重且建筑物長(zhǎng)度不夠需要加長(zhǎng)的情況，這類項(xiàng)目一般需經(jīng)省市兩級(jí)主管部門鑒定審查后才能確定，造價(jià)相對(duì)較高。

（2）伸縮縫止水修復(fù)。對(duì)那些結(jié)構(gòu)完好（必須是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）且伸縮縫不存在錯(cuò)位的建筑物一般采取這種方法進(jìn)行加固處理，這是效果好而經(jīng)濟(jì)的處理措施。

（3）防滲灌漿處理。 結(jié)構(gòu)上沒有問題但存在滲漏的漿砌石結(jié)構(gòu)建筑物或伸縮縫存在微小錯(cuò)位且尚未發(fā)生嚴(yán)重滲透變形的鋼筋混凝土建筑物，可采用灌漿防滲處理措施。另外，由于地基滲透性較大或管身回填土不密實(shí)而造成順管滲漏嚴(yán)重的，也采用灌漿的方式進(jìn)行加固處理。 灌漿處理措施施工質(zhì)量難以控制，適應(yīng)性差，但經(jīng)濟(jì)且施工方便。

在工程實(shí)際中我們常用的措施主要是前面兩種。

3.2 預(yù)防工程措施

由于地基的可壓縮性和管頂填土荷載的不均勻，建筑物不均勻沉降變形往往是不可避免的，建筑物伸縮縫破壞主要原因有建筑物不均勻變形量太大（如某電排出水涵）、伸縮縫錯(cuò)位，建筑物斷裂則主要是因建筑物縱向剛度不夠。針對(duì)這些原因，在涵閘的新建和重建中，主要在建筑物構(gòu)造上采取以下措施：

（1）合理分段設(shè)置伸縮縫，使管軸線變形適應(yīng)大堤填土荷載引起的沉降變形。 在建筑物設(shè)計(jì)中除按規(guī)范要求設(shè)置變形縫外，應(yīng)按管徑大小合理調(diào)整建筑物分段長(zhǎng)度，管徑小的相應(yīng)分段長(zhǎng)度也減小，一般孔口高度2.5 m 以下，管段長(zhǎng)度不超過9 m，使相鄰管段間的相對(duì)轉(zhuǎn)角變形減小，同時(shí)應(yīng)按倒置梁法進(jìn)行建筑物縱向剛度的計(jì)算，結(jié)構(gòu)上考慮管段承受不均勻荷載的能力，避免管身斷裂；其次伸縮縫位置要合適，避免在荷載最大處分縫，以減少管段間的最大相對(duì)轉(zhuǎn)角變形，減少伸縮縫的局部拉伸量。

（2）適當(dāng)控制基礎(chǔ)沉降量。 由于湖區(qū)淤積地層較厚，持力層很不穩(wěn)定，因此難以完全控制基礎(chǔ)的沉降量。近年來(lái)，在工程實(shí)際中有的采用了粉噴水泥土攪拌樁加固地基的方法，樁長(zhǎng)一般以達(dá)到相對(duì)持力層為宜。 在某大型電排防洪閘工程中成功地采用了這種復(fù)合地基加固處理措施，其不均勻沉降量和最終沉降量分別比同類工程減少50%和60%，效果明顯。

（3）在伸縮縫外圍設(shè)置抱箍，防止管段之間的相對(duì)錯(cuò)位。據(jù)調(diào)查，伸縮縫處發(fā)生錯(cuò)位的建筑物均沒有設(shè)置抱箍。在不均勻土壓力作用下，各管段自由沉降（三碼頭進(jìn)水閘和南茅河相關(guān)涵閘均屬這一情況），這就加速了伸縮縫止水的斷裂破壞，在沒經(jīng)處理的軟基上極易導(dǎo)致建筑報(bào)廢。其次，抱箍尺寸要合適，抱箍與管身之間需設(shè)柔性隔離層，以滿足管端的微小變形要求（最大相對(duì)轉(zhuǎn)角變形為2.5°）。另外，由于穿堤建筑物長(zhǎng)度較大，在滲徑長(zhǎng)度上不存在問題，因此設(shè)計(jì)時(shí)可采取與水閘不同的構(gòu)造措施，設(shè)抱箍而不設(shè)截水環(huán)，防滲刺墻也可取消，這種結(jié)構(gòu)形式在益陽(yáng)市工程實(shí)際中已應(yīng)用較廣泛。

（4）建筑物建設(shè)時(shí)縱斷面適當(dāng)預(yù)留相應(yīng)沉降高度，做成拱形。 這一方法雖有應(yīng)用，但由于鉆探取樣時(shí)擾動(dòng)難控制，地勘試驗(yàn)資料準(zhǔn)確性不好把握，計(jì)算沉降量誤差較大，其量難以控制，當(dāng)預(yù)留沉降量過多時(shí)，對(duì)建筑物過水造成影響，故較少采用。

4 建 議

鑒于以上因素，本人認(rèn)為，作為深厚軟基上的穿堤建筑物，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮基礎(chǔ)處理和工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造兩方面的問題，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料計(jì)算可能產(chǎn)生的建筑物各部位的沉降量，點(diǎn)繪出縱斷面圖，如果不均勻沉降量超出伸縮縫的變形適應(yīng)范圍，則應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)處理，如沒超出則應(yīng)按沉降變形縱斷面圖合理布置建筑物變形縫，使用適應(yīng)變形能力較大的伸縮縫止水材料，并在伸縮縫外圍設(shè)置抱箍，對(duì)重要建筑物同時(shí)可考慮伸縮縫處預(yù)留混凝土槽，在管頂加載完成后再以二期混凝土的形式完成伸縮縫止水的設(shè)置。為防止建筑物的橫向斷裂，建筑物底板縱向配筋必須按縱向剛度計(jì)算確定。