王莉娜

摘? ? 要：水閘在水利水電工程中有著獨(dú)特作用，是現(xiàn)代許多水利工程中不可或缺的部分。其中，小型水閘的應(yīng)用更為廣泛。但由于水閘功能的特殊性導(dǎo)致其在使用中承受著更多來(lái)自于工程本身以及外界環(huán)境的壓力，其基礎(chǔ)穩(wěn)定性與防滲常常會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。對(duì)此，就需要我們加強(qiáng)小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)的研究，以便為水閘工程擬定出更有效的解決方案。本文分析了小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)的前期注意要點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)其基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水閘工程;基礎(chǔ)加固;基礎(chǔ)防滲

1? 引言

在水利水電工程中水閘是一種十分常見(jiàn)的建筑，是水工建筑的重要組成部分，主要起著擋水、泄水的作用。目前，水閘已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種水利工程中，尤其是小型水閘更是灌溉、排水、發(fā)電、航運(yùn)等工程中的必備部分。然而，小型水閘工程在實(shí)際使用中由于長(zhǎng)期承受著較大水平方向上的水壓，加之其土基部位摩擦力較小或減弱，就會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)，從而造成閘基滲流，進(jìn)而嚴(yán)重影響水閘的穩(wěn)定性。因此，在小型水閘工程建設(shè)時(shí)必須對(duì)閘基進(jìn)行必要加固并采取防滲措施。但在實(shí)際操作中，小型水閘基礎(chǔ)加固與防滲的設(shè)計(jì)卻成為制約工程質(zhì)量的重要問(wèn)題，需要我們?cè)谒l建設(shè)中通過(guò)更全面的研究分析來(lái)找到最合理的基礎(chǔ)加固與防滲處理方法。

2? 小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)前期注意要點(diǎn)

在進(jìn)行小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)之前需要先做好充分的前期調(diào)查工作，以便為具體處理方案的制定提供有力依據(jù)，以提升設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。

首先，應(yīng)詳細(xì)了解水閘工程建設(shè)的相關(guān)結(jié)構(gòu)條件，如水閘建筑的體型、剛度、受力體系、地基本身的承載力、建筑材料及其使用要求;建筑本身荷載情況;基礎(chǔ)的類型、布置與深埋;基底壓力、承載能力和變形閾值等。

其次，應(yīng)充分掌握水閘工程位置的地質(zhì)情況，如現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)成因、地基成層情況、軟弱土的厚度與分布、持力層位置、地下水與地基土的物理力學(xué)特性。這主要是由于地質(zhì)條件的不同會(huì)產(chǎn)生不同的軟弱地基形狀，這將直接決定所應(yīng)采取的加固與防滲措施。同時(shí)即使是統(tǒng)一工程場(chǎng)地其不同位置的地質(zhì)條件也有可能存在較大差異，如此就更需要全面了解。

再次，在確定并設(shè)計(jì)處理方案時(shí)還必須將工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素也考慮在內(nèi)。這里的環(huán)境影響主要指水閘工程與周邊環(huán)境之間的影響。例如在利用強(qiáng)夯法與振動(dòng)砂樁密實(shí)法進(jìn)行加固防滲施工時(shí)其振動(dòng)所產(chǎn)生的噪音以及塵土都可能給周邊居民生活和建筑造成影響;以真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法施工時(shí)有可能會(huì)對(duì)周圍建筑造成沉降。因此通過(guò)對(duì)水閘工程周邊環(huán)境的了解有利于設(shè)計(jì)出合理的方案從而將這些影響提前規(guī)避掉。

最后，要對(duì)工程施工條件做好調(diào)查分析與研究，并對(duì)施工條件的各方面利弊進(jìn)行全盤考慮，以最終設(shè)計(jì)出最佳處理方案。例如對(duì)于施工的占地應(yīng)考慮其占地大小對(duì)施工便利性以及經(jīng)濟(jì)造價(jià)兩方面的影響;對(duì)施工工期要求進(jìn)行明確，如工期不緊，則可以考慮緩慢加荷的處理方法來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)加固與防滲，如果工期時(shí)間短，就應(yīng)結(jié)合具體情況選擇滿足工期要求的處理方式;要考慮到工程施工材料的取材條件，如能就地取材則盡量以當(dāng)?shù)夭牧蠟橹?要考慮工程所具備的機(jī)械設(shè)備條件、工程難易程度、工程施工以及質(zhì)量控制水平、造價(jià)預(yù)算等，以便為基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)提供更全面的信息支持。

3? 小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)研究

在做好小型水閘工程基礎(chǔ)加固與防滲設(shè)計(jì)的前期調(diào)查工作后，就可以展開實(shí)際的設(shè)計(jì)。由于水閘基礎(chǔ)加固有多種施工方法，防滲處理也有多種技術(shù)，所以設(shè)計(jì)中必須結(jié)合前期調(diào)查到的情況力求做到科學(xué)合理。此處以天津薊運(yùn)河防潮閘為例具體探討其基礎(chǔ)與防滲設(shè)計(jì)。

3.1? 薊運(yùn)河防潮閘概況

設(shè)計(jì)流量：1200m?/s;上游最高蓄水位：2.14m;下游最高潮位：1.91m;孔位：全部閘孔共14個(gè)，中間過(guò)流孔12個(gè)，單孔寬8m。

水閘參數(shù)：墩厚1.3m，閘室寬128.9m。閘室底板是分離結(jié)構(gòu)，每個(gè)底板下設(shè)置有8～12個(gè)灌柱裝。閘室下游設(shè)消力池，池長(zhǎng)16m。水閘采用上下雙扉門，門槽上設(shè)有機(jī)架橋。

地質(zhì)條件：防潮閘基是近代形成的海沉基層，土質(zhì)松軟且飽和。地層共分三層，水閘持力層在第二層，該層由上而下土質(zhì)依次為自流塑的輕亞粘土、軟塑的亞粘土、硬塑的重亞粘土。

薊運(yùn)河防潮閘于1973年建成，后在多年的使用中出現(xiàn)各種問(wèn)題如閘基下沉、底板脫空、灌注樁斷裂等，且在長(zhǎng)期自然因素的侵蝕下出現(xiàn)不同程度老化與裂縫現(xiàn)象，極大的影響了工程的正常使用與功能的發(fā)揮。雖然后期經(jīng)多次修復(fù)處理但并未徹底解決其底板脫空、灌注樁質(zhì)量缺陷、閘室滲流與抗滑性降低等問(wèn)題。因此，在1997年再次對(duì)防潮閘進(jìn)行了加固與防滲處理并在一定程度上使水閘的問(wèn)題得到解決。

3.2? 水閘基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)試驗(yàn)

在對(duì)防潮閘進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)，為提升加固措施的合理性與有效性，根據(jù)防潮閘存在的問(wèn)題先進(jìn)行了設(shè)計(jì)加固試驗(yàn)。設(shè)計(jì)加固試驗(yàn)選擇在水閘的第4孔位置實(shí)施基礎(chǔ)加固試驗(yàn)。試驗(yàn)中所采取的加固措施為：①針對(duì)閘基滲流與穩(wěn)定性問(wèn)題主要通過(guò)在上、下游設(shè)置旋噴樁防滲墻的方式來(lái)解決。該防滲墻是以選噴方式攪拌并破壞原有土體，然后再通過(guò)水泥漿的注入來(lái)增強(qiáng)土體力學(xué)性能，由此形成的防滲墻在厚度、強(qiáng)度以及防滲性方面都更為出色。②針對(duì)閘室底板脫空問(wèn)題主要以基礎(chǔ)接觸灌漿的方式進(jìn)行解決。③對(duì)于閘室的抗滑問(wèn)題則通過(guò)復(fù)合樁加以解決。這主要是因?yàn)樵泄嘧稊嗔褑?wèn)題嚴(yán)重，直接進(jìn)行修補(bǔ)難度較大，而復(fù)合樁是通過(guò)旋噴技術(shù)對(duì)墩底板下的灌注樁封堵加固形成的，其加固效果好，施工也更為簡(jiǎn)單，同時(shí)在強(qiáng)度上也可滿足工程要求。

3.3? 水閘基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)最終形成如下基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)方案：灌注樁采用在原樁上、下游布孔，然后進(jìn)行選噴與兩側(cè)擺噴包裹的方案，最終以復(fù)合樁體來(lái)增強(qiáng)水平荷載能力。

旋噴孔設(shè)計(jì)在距灌注樁上、下游邊緣30cm處，加固深度確定為6m。選噴采取先擺噴再旋噴的順序，保證其包裹厚度不低于20cm。選噴樁直徑確定為90cm。由此形成的復(fù)合樁順?biāo)飨蚪孛孀畲鬄?35cm，垂直流向截面不低于115cm。

3.4? 水閘基礎(chǔ)防滲設(shè)計(jì)

由于防潮閘閘室底板與上、下游阻滑板脫空嚴(yán)重，基礎(chǔ)防滲已破壞殆盡，所以在防滲處理時(shí)若采用水平防滲技術(shù)就將面臨極大的脫空處理面積，同時(shí)在缺少圍堰的情況下其施工較為困難，投入也更多。對(duì)此，防潮閘的防滲設(shè)計(jì)最終選定垂直防滲技術(shù)。其具體方案是在閘室的上下游設(shè)置由旋噴樁彼此套疊形成的防滲墻，樁距0.7m，直徑0.9m，防滲墻厚度在0.5m，墻深入底板5m。如此處理后的閘室水平段水力坡降、出口水力坡降以及垂直防滲墻深度都能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，小型水閘工程基礎(chǔ)在加固與防滲處理方面具有極強(qiáng)的專業(yè)性與系統(tǒng)性，需要在實(shí)際工程項(xiàng)目中充分做好前期調(diào)研工作，并通過(guò)對(duì)工程各方面情況的分析科學(xué)的選擇處理技術(shù)和施工措施，從而確定出最佳的設(shè)計(jì)方案，以切實(shí)提升水閘工程的穩(wěn)定性與防滲性。

參考文獻(xiàn)：

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