管超

【摘要】隨著水利工程的不斷發(fā)展，我國(guó)大量的水工建筑物陸續(xù)得到加固改造。大量水閘運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，水閘由于閘基和閘兩岸連接段滲透破壞而造成失事占有很大的比重。因此，在后期新建或加固改造水閘防滲設(shè)計(jì)中，防止閘基及兩側(cè)滲透變形破壞，是水閘設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容之一。

【關(guān)鍵詞】涵閘；滲透變形；防滲設(shè)計(jì)

1、涵閘滲透變形的危害

所謂閘基的滲透變形是指地基土在滲流作用下所發(fā)生的結(jié)構(gòu)破壞，這種破壞性的滲透變形，主要包括管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土四種。其中前兩種是主要的。管涌：管涌是指閘基（對(duì)于壩為壩身、壩基）的個(gè)別土壤顆粒被滲流帶走的現(xiàn)象。通常分為扣機(jī)管涌和化學(xué)管涌?jī)煞N在巖基中主要危險(xiǎn)是化學(xué)管涌，及滲透水可將地基中的鹽類(lèi)溶解帶走，在地基內(nèi)形成孔穴，危機(jī)水閘安全。而在土基中，主要是扣機(jī)管涌。流土：粘性土和無(wú)粘性非管涌土可能產(chǎn)生流土。及滲透水流會(huì)把整片的土帶走。

2、涵洞防滲布置的任務(wù)和要求

涵前或涵上渠水所形成的水頭促使水在涵與土的接觸縫及涵周?chē)馏w孔隙中移動(dòng)，滲透水流由水頭較大的一面向較小的一面流動(dòng)。

滲透水流將給涵洞周邊以壓力，作用于底面上的滲透壓力將減輕涵洞的有效重量。同時(shí)沿涵洞四周或土體中移動(dòng)的滲流有可能將土顆粒帶走或在滲流逸出處造成整塊土體的移動(dòng)，即產(chǎn)生管涌或流土。涵洞防滲布置的任務(wù)是要通過(guò)調(diào)整滲徑長(zhǎng)度進(jìn)而調(diào)整滲流出逸坡或出逸流速，以防止發(fā)生管涌或流土。

有壓涵洞內(nèi)壁承受內(nèi)水壓力或由于真空所產(chǎn)生的負(fù)壓作用，有可能在涵管接頭處內(nèi)水被壓出，或由于真空的抽吸作用使涵洞周?chē)钔帘晃M(jìn)管內(nèi)，使外部出現(xiàn)淘空現(xiàn)象，導(dǎo)致滲流破壞。因此，有壓涵洞的接頭要做好止水，它的作用一方面是為保證涵洞有足夠的滲徑以防止?jié)B透破壞，另一方面也為防止在正壓作用下使管節(jié)接頭遭到破壞。

3、涵洞防滲布置的一般措施

灌排系統(tǒng)中的小型涵洞，一般可采用直線(xiàn)比例法確定所需要的不透水段長(zhǎng)度，當(dāng)涵洞的長(zhǎng)度不滿(mǎn)足滲徑長(zhǎng)度要求時(shí)，多采用設(shè)截水環(huán)的辦法增加滲徑長(zhǎng)度。

渠下排涵應(yīng)考慮涵前水頭及涵上渠過(guò)水兩種情況對(duì)滲徑長(zhǎng)度的要求。在寒冷地區(qū)，由于土的凍融作用，使與涵壁接觸面土的抗?jié)B性能降低。春季通水時(shí)，往往由于上述原因產(chǎn)生滲透破壞。因此，在寒冷地區(qū)的渠下排涵設(shè)計(jì)中，除滿(mǎn)足基本滲徑長(zhǎng)度要求外，還往往設(shè)截水環(huán)，，以加長(zhǎng)滲徑長(zhǎng)度。根據(jù)寒冷地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，通常隔6～8米設(shè)置一道截水環(huán)。

4、滲透計(jì)算

上，下游最大水位差Hmax=48.60-47.30=1.3m；

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告揭露，地基土壤類(lèi)別為粗紗；

在有反濾層的情況下， C=5；

地下輪廓線(xiàn)長(zhǎng)度：

L=CHmax=5×1.3=6.5m

5、涵閘的防滲設(shè)備

防滲設(shè)施是指構(gòu)成地下輪廓的鋪蓋、板樁及齒墻。設(shè)置防滲設(shè)備以延長(zhǎng)滲徑，降低滲透壓力，防止土壤的滲透變形，通過(guò)防滲設(shè)備的布置來(lái)調(diào)整或減少作用于建筑物下面的滲透壓力，以利于建筑物的穩(wěn)定，所以本工程設(shè)計(jì)中防滲設(shè)備類(lèi)型采用鋼筋混凝土鋪蓋與邊墻連成整體均成U型結(jié)構(gòu)。排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護(hù)坦、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導(dǎo)滲作用的沙礫石層。

鋼筋混凝土鋪蓋的厚度采用0.5m，以滿(mǎn)足U型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

（1）水閘的防滲措施

設(shè)置防滲設(shè)備來(lái)延長(zhǎng)滲徑，降低滲透壓力，防止土壤的滲透變形。

設(shè)置排水設(shè)備，將滲透水流妥善引出，提高土壤抵抗?jié)B透變形的能力。

通過(guò)防滲設(shè)備的布置，來(lái)調(diào)整或減少作用于建筑物下部的滲透壓力，以利建筑物的穩(wěn)定。

（2）防滲設(shè)備的類(lèi)型

防滲設(shè)備對(duì)于底部地下輪廓線(xiàn)而言，包括閘前鋪蓋、閘底板、護(hù)坦、齒樣或板樁等。

鋪蓋僅靠底版上游端，它的主要作用是增加閘前滲徑，同時(shí)兼有防沖作用。有時(shí)鋼筋混凝土鋪蓋與閘底板間設(shè)有鉸性連接，可以起到抗滑作用。

鋪蓋可分為：粘土及亞粘土鋪蓋、漿砌石或混凝土鋪蓋、鋼筋混凝土鋪蓋。

（3）排水設(shè)備及反濾層

排水設(shè)備系指防滲設(shè)備中的導(dǎo)滲部分。設(shè)置排水設(shè)備，主要是為了將滲透水流妥善引出，降低滲壓，排除閘基滲水，提高土壤抵抗?jié)B透變形能力，排水設(shè)備布置在閘底版和護(hù)坦下，采用直徑1～2cm的碎石平鋪在地基面上，厚度0.15m。

排水設(shè)備分為水平排水和垂直排水兩種，水平排水又可分為平鋪式排水和水平帶狀排水兩種形式。

為防止排水和地基土壤接觸處容易發(fā)生滲透破壞，在排水水層和地基土壤間應(yīng)設(shè)反濾層，采用無(wú)防布。

反濾層一般是由2～3層不同粒徑的砂性土壤構(gòu)成，反濾層的粒徑隨著滲流方向而增加。有時(shí)也把排水層看作是反濾層的最后一層。反濾層的每層厚度一般為15～25cm。反濾層的透水層必須大于被保護(hù)土層的透水性。

鐘祥市所建的一些中小型涵閘，無(wú)論是砂性土地基還是粘性土地基，一般反濾層多用兩層，下層采用中砂與細(xì)砂的混合物，上層采用粗砂與礫石的混合物。有些建在砂性土地基上的涵閘反濾層采用三層。

（4）止水設(shè)備

為了適應(yīng)由于各種原因，如不均勻沉降，溫度變化以及凍融作用等產(chǎn)生的變形或構(gòu)造要求，在水閘各構(gòu)件間均會(huì)有接縫，凡根據(jù)防滲要求不允許投水的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。

止水縫可分為水平縫和垂直縫，縫中分別設(shè)有水平止水和垂直止水。垂直縫主要設(shè)在閘墩縫墩之間，閘邊墩與翼墻之間，以及翼墻各分段之間。

水平逢主要設(shè)在閘前鋪蓋與閘底板之間，鋪蓋與兩側(cè)翼墻之間，閘底板之間，翼墻底板之間，有時(shí)閘后護(hù)坦與底板之間和護(hù)坦與翼墻之間，也用水平止水縫。

各種接縫，分縫間距和縫寬根據(jù)相對(duì)沉陷量，溫度伸縮和結(jié)構(gòu)要求來(lái)擬定，一般分縫間距不超過(guò)15～20m，縫寬采用1～3cm。常用止水材料有瀝青油毛氈，瀝青麻片，金屬止水片和塑料止水帶等幾種。

瀝青油毛氈和瀝青麻片可用于小型工程，有時(shí)也用于重要止水的充填料。

6、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析與研究涵閘滲透變形的形成原因以及當(dāng)前在對(duì)涵閘防滲設(shè)計(jì)加固施工中使用的各種措施，可使涵閘等水工建筑物具備泄洪、輸水的基本功能的同時(shí)，兼具保持水土、保護(hù)水資源及周邊群眾的安全的使命。文章探討的涵閘防滲設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用價(jià)值，特別是對(duì)現(xiàn)階段常見(jiàn)的水庫(kù)、涵閘的除險(xiǎn)加固工程有一定指導(dǎo)意義，因此值得應(yīng)用與推廣。