病险水闸工程接触灌浆防渗处理方法及应用

陈照威

【摘 要】本文首先介绍了水闸工程渗漏产生的主要原因，防渗处理方法、适用性和局限性，以及病险水闸在除险加固时在防渗处理措施选用上需要注意哪些事项。然后结合工程实例分析了闸站工程地基类型、闸基类型和渗漏原因。经过计算，闸基长度满足渗径长度要求的基础上，通过经济技术比较分析，研究通过采用接触灌浆防渗处理方法，并对防渗处理前后透水率进行比较，确认此方法处理效果达到预期目的。

【关键词】水闸 渗漏 防渗处理 接触灌浆

水闸工程是一种常见的水利工程，闸基渗漏是一种比较普遍的病险问题，关于此类问题加固方法的研究成果也比较多。其中郭中琼在《水闸设计问题的分析》中提到水闸工程中，水闸发生渗漏的原因很多，有设计、施工及材料本身的原因等，但绝大多数是由施工引起的，并提出了一些预防措施[1]。

1工程概况

病险水闸为已建水闸，除险加固工程受到场地和工程运行条件限制，比如在闸站厂房内施工，受到厂房层高限制，有些闸站在防渗处理施工期间要求继续保持一定的水位，因此防渗处理方法选择上会受到一定限制，需要因地制宜、因时制宜，通过比较方案的安全性、防渗有效性、经济合理性以及施工方便性和施工工期，考虑到施工场地的限制、防渗效果要求以及施工工期的紧迫性，在满足造价合理、技术可靠要求，选择一种或多种防渗处理方法组合对基础进行防渗加固，以达到最佳防渗效果。

水闸常用基底防渗主要措施有水平防渗和垂直防渗。从技术可靠性方面考虑，防渗处理一般以垂直防渗为主。水平防渗效果与可靠性不如垂直防渗好，很少用于新建水闸工程。但在已建水闸工程防渗处理中应用，具有对施工场地要求较宽松，造价较低，具有现实实用性。水平防渗包括防渗铺盖、闸底接触灌浆等。下面结合工程实例研究闸底接触灌浆的应用及效果。

闸站工程位于杭州市西南部，该地区属钱塘江水系，处于钱塘江流域下游。 闸站地基土主要为粉土、粉砂地层，松散～稍密状，具备接触冲刷渗透破坏的条件。各土层力学强度欠佳，天然地基承载力不能满足建筑物基础要求。闸站主要建筑物有排涝闸、排涝泵站等，闸基采用桩基础。闸站出水流道与消力池连接缝处可以看到明显的涌水现象，有一定承压性质，涌水水柱高约3cm，流量估计约0.1～0.2L/s。通过钻孔注水试验，钻孔渗水量超过泵送流量。通过向孔内投放高锰酸钾溶液，发现下游河道中有大范围红色水流溢出，确认闸底板与底面间局部存在接触渗漏带。

2渗漏原因分析

基础渗流稳定计算：按勃莱法计算需要的最小渗径长度Lmin=C·△H[2]。计算工况（最不利工况）：外江百年一遇洪（潮）水位8.80m，内河停泵水位4.60m。上、下游水位差△H=4.2m。C—安全渗径系数，本工程地基土为粉土，参考《水闸设计规范》（SL265-2001）表4.3.2，取C=7。计算结果：闸基防渗长度L=31.32m>Lmin=29.40m，基础渗流满足规范要求。

经分析，闸基产生渗漏原因主要是闸基采用桩基础，基础沉降量很小，但地基土体比较松散，存在自身固结沉降过程，闸底板以下产生上下游连通的空隙，在长期接触冲刷作用下，带走地基土颗粒，产生接触渗透破坏。

3防渗处理方法及效果

考虑了上下游水位差、闸底板长度及闸底板结构，鉴于现闸底板长度能满足渗透坡降要求，从经济技术上比较，决定采用水平防渗处理，即接触灌浆处理[3]。在闸站底板与底面间进行接触回填灌浆，通过浆液充填缝隙凝固后形成的固化体填充渗漏通道，达到防渗止水效果。

在闸站上下游检修平台的各墩墙位置布置一个灌浆孔，孔距6.0m，孔深进入闸底板以下0.5m。共布置灌浆孔16只，灌浆前全部造孔完成。浆液材料采用水泥砂浆。灌浆时要求水闸两侧水位基本持平，在灌浆过程中，观察到灌入浆液能够从邻近尚未灌浆钻孔中返上来，并且发现外江流道中水下也有有冒浆。根据观察，注浆影响半径大于15m，远大于孔距6.0m。灌浆孔之间已经能够形成有效搭接、达到防渗目的。

灌浆结束后对各灌浆孔重新成孔，进行注水试验，结果为：I1、I10孔单位注入量0.2L/min、I7孔单位注入量0.12L/min，其余各孔为0.0 L/min。对泵站出水流道与消力池连接缝的观察，未再发现有渗水现象。下游侧原来底板分缝处有水流喷涌现象已经消失，未发现有继续严重渗漏现象，灌浆施工效果较好，达到了预期目的。

4结语

水闸常用基底防渗主要措施有水平防渗和垂直防渗。从技术可靠性方面考虑，防渗处理一般以垂直防渗为主。水平防渗处理具有对施工场地要求较宽松，造价较低，在除险加固防渗措施中具有现实实用性。闸基防渗处理可以采用一种或多种方法结合进行。

闸基采用桩基础，基础沉降量很小，而地基土体比较松散，存在自身固结沉降过程，以致闸底板以下产生上下游贯通的空隙。地基土允许渗透坡降小，抗渗能力弱，当地基土允许渗透坡降不能满足上下游水头差要求时，在长期水头差作用下，由于接触冲刷作用，带走地基土颗粒，产生接触渗透破坏。

闸站工程因闸基渗径长度已经满足规范要求，对现有闸基采取接触回填灌浆，恢复原有渗径长度，即可满足设计要求。通过检查孔注水试验和对闸站出水流道与消力池连接缝的观察，未再发现有渗水现象，灌浆施工较好，达到了预期目的。

参考文献：

[1]郭中琼.水闸设计问题的分析[J].中国水运（下半月），2009.9（11）.

[2]黄木顺.浅谈水闸的防渗及排水设计[J].中国水运：下半月，2012，（5）.

[3]SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京：水利电力出版社，1994.