闸基基础粗粒土防渗处理勘察结果分析

2016-07-07池春广

水利技术监督 2016年1期

关键词：粗化

池春广

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

闸基基础粗粒土防渗处理勘察结果分析

池春广

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

摘要：通过对运行多年的浑河闸地基的勘察，运用试验成果与建闸前相对比，证明了地基土已发生管涌型渗透变形破坏；进而分析说明了对于粗粒土闸基土，若采用单一水平铺盖防渗处理措施，存在安全隐患，随着时间的累积，发生管涌型渗透变形破坏的可能性较高，应采用水平与垂直防渗相结合的方法进行处理。

关键词：闸基；粗化；渗透变形；粗粒土；水平铺盖

闸基基础防渗处理是闸基工程一项重要内容，主要是针对防止基础岩土发生渗透变形破坏、减小渗透压及减少渗漏量。主要方法可采用水平防渗或垂直防渗，其中水平防渗采用水平铺盖的方式，如粘土材料铺盖或混凝土材料铺盖，垂直防渗采用的方法有板桩、混凝土地下连续墙、高压喷射灌浆帷幕及联体搅拌桩等。

1　工程概况

浑河闸位于辽宁省沈阳市苏家屯区，工程主体由拦河闸、浑沙及浑蒲进水闸3大部分组成。其中拦河闸和浑蒲进水闸于1958年9月至1959年9月建设完成。浑沙进水闸于1963年9月至1964年10月完成。

拦河闸为宽顶堰，孔高8.2m，宽10m，拦河闸及冲砂闸共22孔，其中浑沙灌区及浑蒲灌区冲砂闸各为3孔。闸底板高程31.5m，闸底板长18m，闸总宽257.4m。拦河闸闸后接8.5m长一级消力池，以后接12m长混凝土护坦。

防冲槽上游1∶4，斜坡长10m，槽底长8m，均用混凝土预制块护砌，下游坡为1∶3。防冲槽后设铁丝笼块石海漫，并设有浆砌石齿墙，齿墙后又进行抛石处理。闸底板前设置长50m的混凝土铺盖。

2　历次除险加固情况

经1960年洪水及后几年运用，拦河闸下游消能及防冲设施遭到不同程度的破坏，为保证拦河闸正常运行，于1964年9月对闸下游海漫、防冲槽进行改建设计，同年进行施工。随着下游河道采砂量逐渐增大，河道下切较多，造成水力条件发生变化。

由于河道下切后水能没有消耗，致使下游海漫多次被冲坏，同时近30年的观测闸基地基土渗漏量加大，1998年对闸体进行全面的改建设计，即在原有混凝土护坦工程后接二级消力池，其后接长9.0m的混凝土铺盖，继后设0.5m厚混凝土预制块及现浇混凝土海漫，与混凝土齿墙相接，齿墙后接防冲槽，同时在闸前布置防渗帷幕工程。

该次消能工改建工程及防渗帷幕工程于1999 年12月竣工。

2004年，左侧闸基底板均不同程度的出现裂缝，下游护坦混凝土板开裂下沉，为闸基渗透变形破坏的明显特征，为保证拦河闸的安全运行，当年对拦河闸基础进行了详细的地质勘察及设计，并检测1999年防渗墙的质量效果及防渗效果。

3　勘察结论

3.1地层结构

闸基基础岩土结构简单，结构如下。

第1层：砾砂，黄色，局部为黑色，砂砾成份主要以火山岩为主，磨圆一般，饱和，稍密。层位较稳，分布均匀，层厚1.0～5.4m。

第2层：圆砾，黄色，局部为黑色，砂砾成份主要以火山岩为主，磨圆一般，饱和，中密。层位较稳，分布广泛，最大层厚14.8m。

3.2 颗粒分析

参照建闸前地质勘察成果，对第1层砾砂及第2层圆砾颗粒分析成果进行对比，结果如表1。

表1　建闸前与现闸基地基土颗粒粒组含量对比

从表1可以看出，现地基土颗粒分组中第1层砾砂与建闸前变化较小，只是粘、粉粒含量相对较少，第2层圆砾与建闸前变化较大，粘、粉料与砂粒明显减少，粗化现象严重，说明渗透变形破坏较重。

3.3防渗墙检测结果

检测孔布置按原灌浆孔孔位或两灌浆孔间布置，钻孔成果见表2。

表2　防渗墙检测孔钻探成果

根据表2可以得出以下结论，前期灌浆存在不连续性及不完整性，防渗墙成份复杂，在渗透压力作用下水泥凝结效果不明显，起不到预计的防渗效果，对防止闸基进一步发生渗透变形破坏无作用。

3.4工程地质评价

该拦河闸运行近40年，地基岩土圆砾层粗化明显，即粘、粉粒与砂粒流失减少，已发生实质性的管涌类型的渗透变形破坏，局部沉陷而引发闸底板开裂及下游护坦下沉。在已发生渗透变形破坏的条件下采用普通水泥灌浆，形成防渗墙，在渗透压作用下效果不明显，连续墙呈不连续性及不完整性。

4　分析

该拦河闸于1959年建设完成，地基防渗处理措施采用水平混凝土铺盖。地基岩土为砾砂与圆砾，均为粗粒土，渗透系数分别为1.08×10-3cm/s、1.91×10-2cm/s，属中等透水与强透水层。其中砾砂层厚度1.0～5.4m，圆砾层最大厚度14.8m。

在运行近40年后，对其颗粒分析对比发现，砾砂颗粒分组中砾粒与砂粒基本上无变化，粘、粉粒明显减少；圆砾颗粒分组中砾粒基本上无变化，砂粒与粘、粉粒明显减少，说明在采用水平混凝土铺盖防渗处理措施下，地基土粒径越大，即渗透性越强，发生管涌型渗透变形破坏的条件越充分，也即说明闸基地基土为粗粒土，单独采用水平铺盖作为防渗处理措施存在安全隐患，在运行若干年后，发生管涌型渗透变形破坏的可能性较高，严重影响建筑物的安全。