穿堤涵闸渗透变形分析与加固

2018-11-29何茜

中国新技术新产品 2018年17期

何茜

（安徽省皖河闸管理处，安徽安庆 246143）

0 前言

穿堤涵闸作为水利工程中的重要组成部分，有利于堤防的稳定与防渗。穿堤涵闸多采用的是双向过流的形式，在外江内采用闸门控制，在堤内水位高于外江水位时闸门打开用以排出堤内洪水，而当外江水位较高时，则关闭闸门避免外江洪水涌入堤内。穿堤涵闸在使用中容易出现渗透变形问题，进而严重影响穿堤涵闸使用的安全性。为保障穿堤涵闸的安全运行需要，对引起穿堤涵闸渗透变形的原因进行分析，并对穿堤涵闸进行加固，用以提高穿堤涵闸运行的安全性。

1 穿堤涵闸渗透变形现象的主要表现形式

穿堤涵闸在运行过程中所出现的渗透变形现象，主要表现为以下几种：

（1）穿堤涵闸涵洞洞身段的漏水。穿堤涵闸主体部分多采用的是钢筋混凝土结构，其结构中分缝长度长约10m～15m，分缝连接处采用止水缝。穿堤涵闸涵洞洞身段漏水多是由于接头止水密封遭到破坏致使渗流流径变短，穿堤涵闸中的洞涵底渗流与侧向绕渗连接在一起，最终导致穿堤涵闸洞身段处渗水。

（2）背水坡渗水。在外江水水位不断升高的情况下，堤防内外水位差将增大，并导致堤防自身渗漏处产生渗水现象。

（3）穿堤涵闸与土壤接触面的渗透现象。穿堤涵闸需要长期浸泡在水中，在外江水水位不断上升的情况下，穿堤涵闸与土壤接触面处的密封将会遭到破坏，致使穿堤涵闸与土壤接触面处产生渗水现象，尤其是在堤防的背水坡出口处所产生的集中渗流，将会导致穿堤涵闸产生严重的渗漏现象。

（4）穿堤涵闸地基部分出现渗漏。穿堤涵闸地基部分长期浸泡在水中，加之外江水水位上升对地基造成极大的水压力，如地基防渗处理不到位，将导致穿堤涵闸的地基出现渗漏现象。一般来说，如穿堤涵闸的地基结构为单层均质砂土，穿堤涵闸地基渗水将会对地基造成较大的危害，进而影响到穿堤涵闸的正常运行。单层均质砂土的穿堤涵闸地基在渗水作用下，会出现翻水带砂的情况，严重时会造成渗透管涌。如穿堤涵闸的地基结构采用的是双层结构，但是其防水层较薄，穿堤涵闸地基产生渗水则表现为清水，如发现穿堤涵闸地基渗水呈现出浑水，则意味着穿堤涵闸的地基部分发生了严重的透水问题，对穿堤涵闸的安全运行造成了极大的危害。

2 穿堤涵闸渗透变形的原因分析

在穿堤涵闸运行中，遭遇渗透问题将会对堤防土体的稳定性造成较为严重的破坏，而堤防土体的稳定性遭到破坏，将使得堤防土体的防渗效果下降，在堤防施工中，其土体部分出于成本考虑多采用的是原有的土体，由于并不是黏壤土，在穿堤涵闸地基施工中，通过对土体进行处理，形成单层透水地基与黏土粉土层为主的结构，地基的下半部分则主要以砂层或是沙砾层为主。穿堤涵闸的两端部位相对透水，外江水绕流到堤内侧时，将会使得穿堤涵闸在江水的内外作用下产生三向渗漏，尤其是当穿堤涵闸的沿水流方向所产生的渗流较大时，会危及穿堤涵闸运行的稳定性，如未能对渗流进行良好的处理控制，将会导致穿堤涵闸形成较为严重的渗透变形。穿堤涵闸渗透变形究其原因，主要是由于渗透比降升高、渗透压力过大且渗流速度过快造成的，穿堤涵闸遭遇渗透时，由于渗流流速大将会冲刷附近渗流流径附近的土壤，穿堤涵闸中的土体结构遭到较大的破坏。渗透比降、渗透的压力以及渗流的流速，还受到穿堤涵闸附近地下土体轮廓线、防渗结构以及防渗层长度等因素的影响，除了由于自身结构所导致的渗透外，穿堤涵闸的防渗轮廓形式或是防渗长度存在的缺陷，都将会对穿堤涵闸的防渗效果产生较大的影响。防渗效果缺陷导致的穿堤涵闸渗漏问题，将持续影响穿堤涵闸的稳定性，且这一影响是持续加强的，如未能采取有效的加固措施，将使得穿堤涵闸在持续的渗透中遭到变形破坏。穿堤涵闸的渗透变形除了与自身结构缺陷有着密切联系外，穿堤涵闸的运行维护不当或是其他一些原因也容易造成穿堤涵闸渗透变形问题。

3 穿堤涵闸的防渗加固

穿堤涵闸的渗透将会影响穿堤涵闸结构的稳定性，为保障穿堤涵闸的安全运行需要积极加强穿堤涵闸的防渗效果，通过对穿堤涵闸的涵洞洞身、地基等部分进行防渗加固，用以保障穿堤涵闸能够更好地运行。一般来说对于穿堤涵闸的加固，主要采用加长穿堤涵闸的涵洞、构建反压工程以及防渗帷幕等技术。其中加长涵洞主要指的是对穿堤涵闸低水位一端的涵洞进行加长，从而使得穿堤涵闸涵洞能够具有更好的防渗效果，同时加长涵洞也能够使渗流流径得到进一步的延长，避免其对穿堤涵闸周边土体造成严重的破坏。涵洞接长技术多应用于地基较深且地基透水性较强的穿堤涵闸防渗加固中且能够取得较为良好的防渗效果。而将这一技术应用于浅地基或是透水性较强的穿堤涵闸地基防渗时，则需要对涵洞的防渗长度进行加长，并利用减排减压的方式对穿堤涵闸的防渗效果进行辅助加强，以确保穿堤涵闸能达到需要的防渗效果。在浅地基采用这一技术不利于后期的检修维护与清淤工作，因此在穿堤涵闸进行加固时，需要结合现场的实际情况合理选择加固技术。反压工程主要是指在穿堤涵闸的堤内侧构建反压闸，反压闸的构建能够在穿堤涵闸与反压闸之间形成一定的蓄水空间，在外江水水位升高时，通过在反压闸与穿堤涵闸充入足够的水量，可以有效地降低外江水对穿堤涵闸的渗透水压力。但是需要注意的是反压闸的使用具有一定的局限性，如外江水水位过高时，尽管安装有反压闸并对穿堤涵闸进行一定的辅助，但是其较高的渗透水压力也会对穿堤涵闸造成较大的影响。反压闸的安装使用需要耗费较大的资金且工程巨大，且对于穿堤涵闸的渗透变形影响较为有限，因此这一技术在汛情反复的沿河区域无法发挥出良好的效果。在穿堤涵闸的渗透变形加固中，防渗帷幕能够在穿堤涵闸周边形成良好的防水层，用以截断对穿堤涵闸影响较大的强透水层，能够对穿堤涵闸实现良好的防渗加固。相对于上述两种技术，构建防渗帷幕的技术不仅防渗效果强且工程量较小，是一种在穿堤涵闸防渗加固中应用较多的技术。需要注意的是防渗帷幕技术在穿堤涵闸地基较厚的情况下，无法全部切断强透水层，需要多种防渗加固技术共同作用于穿堤涵闸，以确保其能够取得较为良好的防渗效果。在将防渗帷幕技术应用于穿堤涵闸防渗加固时，可以采用高压喷射的施工技术用以提高施工的效率与效果，并对渗流出口附近进行反滤护砌。