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        水閘滲透及防滲設(shè)施分析

        2019-03-15 01:07:34
        治淮 2019年2期
        關(guān)鍵詞:土基板樁閘室

        水閘作為水利工程中的重點建筑物工程,其防滲設(shè)施應(yīng)該得到足夠重視。只有科學(xué)合理選擇防滲設(shè)施,提高防滲設(shè)施施工質(zhì)量,才能提升水閘防滲防水技術(shù)水平,有效地提高整個水利工程項目的質(zhì)量。

        一、水閘的作用及特點

        1.水閘的作用

        在水利工程中,水閘主要作為擋水、泄水或取水的建筑物得到廣泛應(yīng)用。水閘利用閘門控制流量和調(diào)節(jié)水位,閘門開啟時,可以實現(xiàn)沖沙、排澇、泄洪,對潮水、洪水進行阻擋及抬高水位的作用。

        水閘按閘室的結(jié)構(gòu)形式,可以分為開敞式、胸墻式和涵洞式;根據(jù)使用功能的不同,可以分為節(jié)制閘、進水閘、沖沙閘、排水閘、擋潮閘、分洪閘等類型,具體內(nèi)容見表1。

        2.水閘的特點

        水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成,通常來說水閘大多修建在土基和巖基上的沿岸泄洪道,平原水閘大部分是修建在土基上。由于水閘修建位置的特殊性,水閘必須具有以下幾個特點:

        (1)要有足夠的抗滑穩(wěn)定性

        當(dāng)水閘關(guān)門擋水時,閘室要承受上下游水位差所產(chǎn)生的水平推力,在這種水平推力作用下閘室有可能向下游滑動。因此閘室的設(shè)計必須保證有足夠的抗滑穩(wěn)定性。

        (2)要有消能防沖措施

        當(dāng)水閘開門泄水時,閘室的總凈寬度須保證能通過設(shè)計流量。閘的孔徑,需按使用要求、閘門形式及工程投資等因素選定。由于過閘水流形態(tài)復(fù)雜,流速較大,兩岸及河床易遭水流沖刷,較大的水流沖擊力會形成土基的破壞,要按照一定的使用標準采取有效的消能防沖措施。

        (3)要防沉陷

        水閘特別是平原水閘的地基多為較松軟的土基,具有承載能力小、壓縮性大的特點,在水閘自重與外荷載作用下容易產(chǎn)生沉陷或不均勻沉陷現(xiàn)象,從而形成閘室或翼墻的傾斜和下沉、閘門中底板斷裂、止水作業(yè)破壞,甚至引起結(jié)構(gòu)斷裂等問題,嚴重的還會導(dǎo)致塑性破壞。因此設(shè)計時要充分考慮這些問題,避免出現(xiàn)水閘沉陷。

        二、水閘滲透

        當(dāng)水閘上、下游存在水位差時,由于水閘地基土壤是透水的,在水頭作用下,水流會通過土的孔隙向下游流動,產(chǎn)生滲透。水從上游沿閘基和繞過兩岸連接建筑物向下游滲透,產(chǎn)生滲透壓力,對閘基和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利。滲流對土的顆粒也產(chǎn)生動水壓力,尤其是對建于土基上的水閘,滲透壓力大到一定程度,將發(fā)生滲透變形,會危及工程安全。

        滲透變形主要是由土的性質(zhì)、土的幾何條件內(nèi)因及水流的條件外因決定的。內(nèi)因決定滲透變形出現(xiàn)的形式,外因決定能否產(chǎn)生滲透變形。滲透變形一般可分為流土、管涌、接觸沖刷和接觸流土等。滲透變形對建筑物的破壞,往往不可預(yù)見,而一旦發(fā)現(xiàn),又難以補救,可導(dǎo)致水閘工程的損毀,因此要通過研究水閘的滲透,采取必要措施保護水閘不受破壞。

        三、水閘的防滲設(shè)施

        水閘的防滲設(shè)施主要有鋪蓋、板樁和齒墻。

        1.鋪蓋

        鋪蓋有黏土、混凝土、鋼筋混凝土、瀝青混凝土,在小型水閘中也有采用漿砌石的。隨著土工合成材料的推廣應(yīng)用,亦有采用土工膜防滲的。

        (1)黏性土鋪蓋

        為了保證黏性土鋪蓋碾壓施工質(zhì)量,要嚴格控制黏性土的含水量,分層壓實。每層厚度一般為25~30cm。黏性土鋪蓋的平面尺寸無論多大,都不分縫,分段施工的交接處應(yīng)取緩于1∶3的緩坡,以利于結(jié)合防滲。表面鋪設(shè)的干砌石、漿砌塊石或混凝土保護層與黏性土鋪蓋之間,應(yīng)鋪設(shè)中粗砂類的過渡層。

        (2)瀝青混凝土鋪蓋

        瀝青混凝土鋪蓋是用瀝青、砂、礫石、礦物粉按一定的配合比例,加熱拌和,分層鋪筑壓實,瀝青混凝土鋪蓋的厚度一般為5~10 cm,通常選用60#石油瀝青。瀝青混凝土鋪蓋的柔性雖不如黏性鋪蓋,但有一定的適應(yīng)地基變形的能力,也可兼作雙向擋水閘的上游護坦之用。瀝青混凝土鋪蓋像黏土鋪蓋一樣,中間不分縫,分層鋪筑和壓實,各層的鋪筑縫須錯開。鋪蓋與閘室或翼墻底板混凝土的連接處,鋪蓋厚度應(yīng)適當(dāng)加厚。

        表1 水閘分類表

        (3)混凝土及鋼筋混凝土鋪蓋

        混凝土鋪蓋長度一般采用3~5倍的上下游水位差,但不宜超過20cm。因長度超過20cm后,為了減少地基不均勻沉降及溫度變化的影響,就要分塊并設(shè)置永久縫及止水。同理,閘室較寬的情況下,也需設(shè)置縱向(順水流方向)伸縮縫。根據(jù)已建工程經(jīng)驗,在地基土質(zhì)較好時,縫距不宜超過15~20cm,土質(zhì)中等時,不宜超過10~15cm,土質(zhì)較差時不宜超過8~12cm。為了減輕翼墻及墻后填土對鋪蓋不利的影響,靠近翼墻的鋪蓋,縫距宜采用小值。鋪蓋邊緣與周邊建筑物之間接觸處亦需設(shè)置沉降縫,并設(shè)增厚齒墻,縫內(nèi)設(shè)置止水。

        2.板樁

        板樁的種類按材料不同可分為鋼板樁、木板樁、鋼筋混凝土板樁等。隨著施工技術(shù)的提高和新型材料的使用,近年來較常采用施工方便、造價低廉的鉛直土工膜的水泥攪拌樁做鉛直防滲墻。

        目前較多使用鋼筋混凝土板樁,它可以打入各種土基。鋼筋混凝土板樁一般采用矩形斷面,其厚度及寬度主要根據(jù)防滲要求和打樁設(shè)備條件確定。根據(jù)以前的施工經(jīng)驗,最小厚度和寬度均不宜小于20cm,一般采用C20~C25混凝土制作。

        為確保板樁的防滲效果,鋼筋混凝土板樁拼接面設(shè)有凹槽,在板樁就位后,采用水泥砂漿灌入凹槽內(nèi)。樁尖做成單側(cè)的斜面。板樁的上下段連接處為榫鉚,可與板樁一起預(yù)制。

        3.齒墻

        齒墻主要起阻滑作用,同時可增加地下輪廓線的防滲長度。一般用混凝土和鋼筋混凝土做成,深度一般為0.50~1.00m,為淺齒墻。如果出現(xiàn)以下兩種情況,一般采用深齒墻:①水閘在閘室底板后面緊接斜坡段,并與原河道連接時,在與斜坡連接處的底板下游側(cè)采用深齒墻(墻深大于1.50m),主要是防止斜坡段沖壞后危及閘室安全,保護閘基土不被破壞;②當(dāng)閘基透水層較淺時,可用深齒墻截斷透水層,齒墻底部深入不透水層0.50~1.00m。

        四、結(jié)語

        綜上所述,水利工程建設(shè)中水閘防滲非常重要,如果處理不好會直接危及到水閘的安全。因此要注重水閘防滲,采取有效的防滲設(shè)施和技術(shù),防止水閘滲透變形現(xiàn)象的發(fā)生,保證水閘的安全,以更好地發(fā)揮作用,服務(wù)于灌溉、發(fā)電、航運、水產(chǎn)、環(huán)保、工業(yè)和生活用水等社會需要

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