中型及小型水闸建设中若干技术问题的探讨

马兴建，潘军海

(1.浙江广川工程项目管理有限公司，浙江 杭州 310020;2.杭州萧山水利建筑工程有限公司，浙江 杭州 311215)

中型及小型水闸建设中若干技术问题的探讨

马兴建1，潘军海2

(1.浙江广川工程项目管理有限公司，浙江 杭州 310020;2.杭州萧山水利建筑工程有限公司，浙江 杭州 311215)

浙江省部分中、小型水闸存在选址、防渗和基础处理等方面的共性问题.基于此，结合工程实例，认为在今后的施工建设中，新开河道的水闸必须进行大量的现场踏勘，科学建闸，并选择合适的基础处理方式、闸基的防渗处理，以确保整个水闸的安全，同时避免投资和资源的浪费.

中小型水闸；选址；基础处理；防渗施工

近年来，随着浙江省“建设千里标准海塘”和“五水共治”等一大批重大水利项目的实施，全省沿海及内河中小型水闸开始修建.这些水闸的建设，对当地的防洪、排涝、灌溉等发挥了巨大的作用[1].与此同时，通过多年的中小型水闸一线施工，笔者发现很多水闸在选址、防渗及基础处理等方面或多或少存在着一些共性的问题.这些问题的存在，不仅会造成投资上的浪费，较严重的还会影响到水闸的使用寿命和安全.本文结合工程施工实例，对中小型水闸在设计及施工中存在的共性问题进行了归纳总结，期望对以后中小型水闸的建设有所帮助.

1 科学选址是实现项目预期效益的基础和最重要保证

就工程效益来说，水闸位置的选择是水闸建设中最关键的一步[2].虽然水闸的选址在《水闸设计规范》中有明确的要求，但在实际实施过程中，受各方面因素的影响，有些水闸的布置是不很合理的.特别是在土地资源较为稀缺的沿海地区，水闸的选址往往易受政策处理或政府决策者意志的影响，不按规范要求布置，随意变更水闸闸址，或者受规划、设计人员专业水平的限制，无法合理设置水闸的分布和数量，从而造成资源的浪费.

以永嘉三江后江至宁浦段水闸布设为例：在总长约3 km的堤防沿线设计有2座水闸，规模分别为1孔×3 m和2孔×3 m，等级为3级，作用为挡洪、排涝.这两座水闸直线距离只有1.6 km，且规划中与两座水闸连通的内河河道也相互相通.根据当地水文资料，其多年平均降水量1 718 mm，集雨面积约3.5 km2，时段最大降雨量122 mm/h.经过计算，两座水闸如果合并为一座，完全满足当地排涝需求，这样就可以有效节省投资(事实上，水闸建成以后，因规划河道建设缓慢，单孔水闸到现在仍未通水，所有内河河道连通到双孔水闸，完全能够满足排涝需求).即便是设计两座水闸，如果将单孔水闸向上游移动1 km，则能更好的发挥排涝作用.

同样在此地，挂彩段堤防根据原设计已建成1座水闸，但未与该村内河连通，堤防施工期间须封堵内河老排水闸，封堵后内河排水问题无法解决.在建设方的要求下，于该水闸上游500 m处新增一座排水涵闸，以解决临时排水问题.一旦规划中的两座水闸与内河日后建成连通，此涵闸即失去作用.如果施工前，决策者能事先考虑并解决临时排水问题，则此涵闸就不必建造，这样既缩短了工期，又节约了投资.

水闸的选址必须遵循科学的原则[3]，新开河道的水闸必须进行大量的现场踏勘，不能由设计人员闭门造车，或因其他某种原因随意更改.规划的科学性和施工的严肃性必须并重，确保水闸的在有限的投资内充分发挥功能，更要杜绝浪费投资，临时增加水闸的现象发生.

2 因地制宜，选择合理的基础处理方法

浙江省中小型水闸的基础处理方式比较多，常见的有钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩、松木桩、换填等[4-7].不同的处理方式达到的效果不同，造价的高低也是不同的.浙江地区的水闸多半建造在软基之上，而软基土质普遍较差，压缩性大，承载力和稳定性不能满足工程施工的要求，必须进行处理.基础处理不好会造成整个水闸的不均匀沉降、倾斜或者局部断裂.因此，选择一种合适的基础处理方式对确保整个水闸的安全、稳定和控制工程造价来说都是非常重要的.

浙江省软基上水闸的基础处理多采用钻孔灌注桩，因为其施工工艺相对简单，处理效果较为明显，但如何正确的选择灌注桩的布置形式、数量、类型及桩径、桩长等参数，则是对设计人员设计水平的一个重大考验.首先，要对水闸及其四周进行地质勘探，查明其地质、地层情况.勘探点的布置，一般沿水闸轴线由内向外，必要时可在轴线两侧加测点位，以确保能全面、真实地反映出其地质情况.其次，根据水闸的结构形式，选择灌注桩的布置形式.桩基布置形式的选择非常重要，需综合考虑水闸各部位的荷载情况，均匀布置，避免水闸建成后出现不均匀沉降.因水闸桩一般为群桩，故常见布置形式为梅花形或满堂布置.布置形式确定后，则可根据上部荷载情况及下部地层情况，通过计算确定桩基础的类型.最后，根据桩基受力情况和承载力计算结果，有抗震要求的还须进行抗震验算，确定灌注桩桩长、桩径、桩顶(底)高程等参数及钢筋笼配筋形式，端承桩和摩擦端承桩还需确定桩体进入持力层深度.因钢筋混凝土灌注桩造价较高，所以合理的选择灌注桩的布置形式和数量，不仅可以确保达到基础处理的目的，还可以有效地节约投资.

开垟闸是永嘉开垟村一条内河上的小型水闸，基础一部分位于岩基之上，另一部分位于软基之上.岩基属弱风化岩，承载力较好，软基为淤泥质土，承载力很差.原设计时设计人员考虑到软基之下5米属岩基，因此采用插打松木桩的方式对部分软基上的地基进行处理.但施工过程中发现，松木桩在竖向可满足承载力要求，但无法植入岩基，水平抗滑作用很小.后来的施工过程中实证明插打松木桩的方式处理效果有限，尤其是水平方向的抗滑作用很不理想.翼墙浇筑完成后，一侧进行土方回填加载时，岩基上的翼墙和软基上的翼墙因产生水平位移而脱开，后虽经及时采取补救措施才阻止了位移的进一步扩大，但工程的外观缺陷较明显，并且对工程日后运行有一定影响.在进行管理房基础施工时，设计人员吸取前次教训，采用嵌岩灌注桩进行基础处理(5 m左右深)，但因原桩基施工队伍已退场多时，重新进场施工既增加了进退场费用，又耽误了工期.若原设计能对这种半岩半软基的复杂基础进行分析，选择合理的基础处理方式，则一方面可以节约投资，缩短工期，另一方面也可以确保水闸的施工质量，减少二次处理对工程质量造成的影响.

3 闸基的防渗处理，对于水闸来说十分重要

要做好水闸的防渗，首先要确定地基的类型和特性.水闸的地基一般为岩石地基和软土地基两大类.岩石地基根据岩石的坚硬程度、完整性及风化程度又可分为若干类型.软土地基根据土的特性又可分为砂土、粘土等.岩石地基的防渗处理比较简单，主要是解决绕渗问题，一般的方法是刺墙两边粘土分层回填；软土地基的处理则比较复杂，本文重点介绍软土基上的水闸防渗处理中的一些问题.

近年来，浙江沿海及内河新建成的中小型水闸，大多是建造在软土基上的.建在软土基(尤其是粉土、砂土)上的水闸，主要会产生以下两个方面的问题：(1)水闸蓄水时，在水压力的作用下，很容易在闸室底部、翼墙及边墩的背水侧等部位产生渗流变形，降低闸室的抗滑稳定性和翼墙、边墩的侧向稳定性；(2)由于土基承载力较差，压缩性较强，各部位地基处理效果不一，很容易产生不均匀沉降，破坏水闸止水设施，发生渗漏，导致水闸局部的断裂或倾斜.要避免发生以上问题，对地基必须进行防渗处理、合理设置水闸防渗设施.

地基的防渗处理方式有很多种[8-9]，但无论哪种处理方式，都需事先确定其防渗范围和防渗长度.防渗长度可根据渗流系数和上下游水位差计算得出，防渗范围则可根据水闸的地下轮廓线确定.确定了防渗范围和防渗长度，可根据《水闸设计规范》进行渗流计算，确定渗流区域的渗径、渗流流速、渗透压力、渗透量、坡降等的具体数值.根据计算结果，合理选择防渗处理方式，设置水闸防渗设施.对闸室部位，可采用防渗桩处理，防渗桩的具体形式可根据现场施工条件以及工程造价要求选择咬合钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩防渗墙或板桩等.对于水闸上游地区，可采取垂直防渗结合水平防渗的方式，同时结合排水要求，通过延长上游铺盖来增长渗径，可进一步降低闸基渗流平均坡降和底板承受的渗透压力.对于闸室两侧，可通过设置空箱并结合垂直止水的方式延长渗径、减少对水闸的渗流破坏.对于下游，可通过设置消力池、齿坎、反滤排水层等及时排除渗水，削弱渗透压力，同时结合水平、垂直止水，减少渗流量，防止渗透变形.通过以上方式，可有效减少水闸的渗透变形，增加水闸运行的稳定性.

但在具体实施过程中，因地质情况不明或设计人员判断失误，该设置防渗措施而未设置导致的施工过程中的重大变更的情况也时有发生.图1是三江宁浦水闸经变更后的垂直防渗平面图，原设计因闸室部位的地基情况是套用相邻桩号勘探剖面上的地质情况，以为该部位是粘土，不需设置垂直防渗.基础处理后进行开挖，发现是粉砂地基，渗水现象十分严重，必须进行垂直截渗.一方面，施工阶段的基础处理变更属重大变更，而重大工程变更程序复杂，须报相关审核部门审核批准，往往导致工期延后，特别汛期来临，工程无法及时完成并发挥功能；另一方面，因当时施工方钻机已退场，进行截渗桩施工时，建设单位额外支付施工机械二次进场费，造成一定

程度上的浪费，施工过程中出现这种情况参建各方均很被动.后经过论证，采用相互咬合的素混凝土灌注桩方式进行截渗，施工完成后水闸已建成运行二年多，未发现渗漏现象，运行情况良好，说明当时和处理方法是合适的.但如果能在设计勘探时，在闸室部位布设一到二个钻孔，勘探清楚地质情况，截渗桩完全可以和基础桩一起施工，可以避免造成不必要的浪费.

图1 宁浦水闸基础防渗处理平面图

4 结 语

浙江省中、小水闸数量多，分布范围广，特别是近年来在沿江沿海地区的排涝问题越来越引起相关部门的重视，还需新建和改造许多中小型水闸.对于这些中、小水闸，其选址、基础处理和防渗措施的选择，往往对其安全运行有着直接影响，所以有必要结合设计、施工、运行中出现的一些问题，进行总结研究，在提高水闸的建设水平的基础上，确保水闸的安全运行.本文就此进行的探讨和总结，希望能对加强工程建设管理有所助益.

[1] 余文公.水闸调度研究[J].浙江水利科技,2015(5):76-79,89.

[2] 李贤亮.探讨水闸设计要点及方法[J].四川建材,2015(6):164，166.[3] 史云青.水闸设计要点及方法总结[J/OL].http://wenku.baidu.com/link?url=jbOMrjQqyEK3N_6VFGH9kukqJqnUhQz Y1Gy4SIfCN7q_QDZn3o8sTN_f_EU-vTiGCw5sPbfcf8VYkewcHg as2NecoWdDZJn8TYF_kukydqi.

[4] 夏操僚.钻孔灌注桩在排涝闸中的施工及质量控制[J].建筑技术开发,2013(11):34-36.

[5] 陈敏华.水泥搅拌桩在葭芷闸工程边坡稳定处理中的应用[J].浙江水利科技,2003(2):68-69,71.

[6] 苏睿华,李利平,徐先强.松木桩在长兴陶家湾水闸软弱地基处理上的应用[J].浙江水利水电专科学校学报,2013,25(2):13-16.

[7] 裘华锋.汇潭前方闸地基处理方案的分析[J].浙江水利水电学院学报,2014,26(3):45-47.

[8] 杨登山，殷海亚.水闸基础处理及防渗施工研究[]].华东科技：学术版，2014(4)：231.

[9] 张 挺,詹杰民,谢应恩,等.软土地基水闸的基础防渗问题及处理[C]//中国水利学会.第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(下册),2006:3.

Technical Discussion of Small and Medium Sluice Construction in Zhejiang

MA Xing-jian1, PAN Jun-hai2

(1.Zhejiang Guangchuan Project Management Co. Ltd., Hangzhou 310020, China;2.Xiaoshan Water Conservancy Construction Engineering Co. Ltd., Hangzhou 311215, China)

Some small and medium sluices in Zhejiang share common problems, such as gate location, seepage control and foundation treatment. Based on engineering cases, some measures for future construction of new sluices are put forward, such as overall field reconnaissance, proper foundation treatment, and brake anti-seepage processing, in order to ensure the safety of the water gate, at the same time, to avoid the waste of investment and resources.

small and medium size sluice; site selection; foundation treatment; seepage-proofing construction

2015-12-10

马兴建(1970-)，男，浙江杭州人，高级工程师，主要从事水利水电工程建设管理工作.

TV66

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1008-536X(2016)06-0034-03