穿堤箱涵渗透原因及措施

万红

(河南省信阳市淮滨县水利局, 河南 淮滨 464400)

0 引言

新中国成立后，特别是改期开放四十多年来，伴随着中国及省市县经济实力的大幅增强。沿河各地新建、重建了一大批排涝水闸泵站。箱涵作为排涝水闸泵站的重要组成部分，其作用是将防洪堤内沟港的内涝水通过自排或提排的方式排到外河。因箱涵一般采用的是明挖方式施工，施工质量特别是涵闸的防渗漏情况直接关系到排涝水闸泵站投入运行后大堤及防洪安全和自身的结构稳定。因此，在工程施工过程中采取一些专门处理措施消除渗漏十分必要。

1 箱涵渗漏变形主要表现形式及原因

1.1 涵闸本身渗漏

箱涵主体为钢筋混凝土结构，可能因施工中混凝土浇筑质量及养护不及时导致涵体结构产生孔洞、裂缝而发生漏水现象。箱涵接缝处硬质聚乙烯发泡隔缝及缝内止水工艺处理不当(止水与混凝土间有气泡、止水埋深不足等)，运行后止水与混凝土之间产生缝隙，或者地基不均匀沉陷，致使止水片松动、拨出，从而使接头止水失效产生双向渗流。

1.2 箱涵与大堤土体交界处产生渗漏

箱涵一般高程都很低，长期与水体接触，特别是大洪水来临时，由于临河侧洪水位不断升高，导致堤身内部浸润线不断形成且随之增高，堤基和堤身内部土体渗透比随之增加。当渗流所产生渗透比大于土体临界渗透比时，土体将发生渗透破坏现象产生渗流，随着时间的推移，细小渗流将会导致土体颗粒逐步流失，最终导致散浸、接触冲刷甚至管涌等严重后果。接触冲刷主要是渗流沿着2种不同土层面或者是土与其他介质(如混凝土等)接触面渗透所发生的破坏现象，一般对穿堤建筑物来说，接触冲刷往往造成的危害更为严重，务必要高度重视。

1.3 箱涵基础部分发生渗漏

堤防一般都是筑在离河槽不太远的地方，受河床影响比较大，地质情况较为复杂。穿堤箱涵基础部分长期浸在水中，随着汛期到来外河水位上升，将在地基上产生巨大水压力。如果遇到地质条件较差，地基防渗处理不到位的情况，穿堤涵闸基础就会出现渗漏现象。特别是粉质壤土及粉细砂层，该类基础一旦发生渗漏，则在渗流作用下，基础会发生翻砂现象，极易形成集中渗流通道，掏空箱涵基础，严重危及箱涵及堤防的安全运行。

2 应对箱涵渗透变形所采取的主要措施

2.1 施工技术措施

2.1.1 严把建筑材料质量关

施工中主要材料如水泥、外加剂、钢筋、止水片(带)、商品混凝土必须有产品合格证和质量检验报告及进场复试报告。填料土必须符合设计要求，筛选剔除杂物，含水量大的黏土、淤泥质土、腐殖质土严禁作为箱涵回填用土。

2.1.2 地基保护和不良地基加固处理

基坑开挖时，根据地下水位情况，采取合适的降水措施。对于土质较好的地基，开挖到距设计高程20 cm时，改用人工开挖。开挖到设计高程后，及时施工混凝土垫层。如箱涵地基存在承载力不足或渗透系数较大等不良地基情况时，应根据实际条件，比选出好的加固方案。如单纯的是承载力不足可以考虑用旋喷桩加固地基。如承载力不足又抗渗性差时，可考虑采用水泥搅拌桩对原地基进行加固处理，通过水泥搅拌桩施工时水泥固化剂和软土发生的一系列反应，使原地基凝结成为具有整体性、水稳性好及强度高的水泥固化体，与天然地基形成复合地基，有效地提升地基强度，降低箱涵因地基下沉而导致的不良现象并增加抗渗性能。

2.1.3 改进施工工艺减少结构裂缝

为降低箱涵结构裂缝可能带来的渗漏，施工过程中采用以下工艺措施：①采用表面真空作业,利用真空负压作用,使浇筑的混凝土水灰比明显减小，初始孔隙率降低，改变了混凝土的内部结构，提高水泥浆与粒料界面的黏结力与混凝土的密度，减小了混凝土的早期干缩应力。②设置表面钢筋网。由于混凝土抗拉能力很弱,当受到拉应力时极易发生破坏。因此通过在应力集中点处增加一部分钢筋,以提高局部抗拉强度。从实践经验来看，箱涵在底板处增设了钢筋网,明显减少了细微裂缝的发生。③注意施工细节。混凝土应严格按拟定的配合比拌制。振捣混凝土时，既不能漏振也不能过振。漏振导致混凝土密实度不够；过振导致跑浆、骨料集中，产生蜂窝、麻面。浇筑前要处理好施工缝。采用高压水枪或风枪将老混凝土表面的水泥膜清除，使表层石子半露，以利层间结合。钢筋的接头优先采用焊接或机械连接。钢筋的保护层要符合规范要求。

2.1.4 加强止水带的施工控制

止水带功效优劣关系到箱涵后期运行的安全，尤其是当箱涵位于砂土质区域，一旦接缝区域出现渗漏现象，水就会将其中较细小的砂冲走，此时就容易导致箱涵结构下沉现象，进而发生裂纹塌陷等问题。水利工程常用的止水材料有紫铜和橡胶。止水须按设计位置跨缝对中进行安装，并用托架、卡具定位，确保在混凝土浇筑过程中不产生变形或位移，保证埋置深度。不允许有拉筋、钢筋或其他钢结构与止水相碰接。铜止水片的衔接采取搭接，搭接长度≥20 mm，搭接应采取双面焊，焊工需持有特种工证并考试合格，焊接作业必须在递交试焊样品报请监理人批准后方可施焊。橡胶止水宜采用热融工艺。应严格控制焊接外观质量和强度。浇筑混凝土时，应保持止水带不受污染，清除止水片周围混凝土料中的大粒径骨料，并确保混凝土浇筑质量。尤其是水平段施工时，混凝土应逐渐升高接近止水带，并辅以人工振捣密实，注意排除止水带底部气泡和空隙，使混凝土和止水带密切结合，严禁混凝土出现蜂窝、狗洞和止水片翻折。最大限度地保证涵体在出现位移的时候，不会存在止水失效的现象。

2.1.5 箱涵两侧按规范回填土确保密实

箱涵完成主体结构并在涵体混凝土强度达到设计强度75%和结构验收合格后，开始箱涵两侧的土方回填，为避免土方回填时两侧土方不同步施工造成箱涵两侧受力不一而导致可能发生的箱涵水平位移现象，故箱涵回填土方时要保持两侧均衡上升。回填土与原堤防的搭接要做成台阶式。

要控制回填土方的压实厚度。回填土方太厚则不易压实，压实不到位，回填后产生不均匀沉降，对箱涵侧成不均的侧土压力，易导致分缝处变形；回填土太薄，影响生产效率和施工进度。所以土方回填施工前，先进行碾压试验，确定土方回填的厚度、碾压遍数等指标，施工时严格按试验结果进行铺土碾压，并做好填土记录。

箱涵顶部以下2 m土方采用人工和小型夯实机械回填。在箱涵边角机械不能压实的地方，易造成局部较大的不均匀沉降，改用人工榔头回填密实，填土前清除箱涵表面的乳皮、粉尘及油污等，对表面外露铁件进行割除，并涂抹防锈漆，采用环氧水泥砂浆覆盖保护。填筑前将箱涵表面湿润，边涂泥浆(泥浆采用塑性指数IP>17的黏土，泥浆的浓度采用1∶2.5)、边铺土、边夯实；涂浆高度与铺土厚度一致，涂层厚度为3～5 mm，并应与下部涂层衔接；不允许泥浆干涸后再铺土和夯实。

2.2 组织管理措施

2.2.1 成立质量安全控制监督小组

穿堤箱涵涉及防洪堤开挖和施工期间大堤的安全运行，其建成后能否最大限度地避免一般穿堤建筑物普遍存在渗漏问题就成为参建各方尤为重视的问题。应由建设单位牵头，项目开工前，专门成立质量安全控制监督小组。施工过程中通过每日对各分项工程施工工序的监督检查，建立起详细施工记录台账，特别针对隐蔽工程及施工中出现的问题和处理措施必须给予详细记载，记录台账各有关人员每日签字确认。小组在每周例会时(特殊情况下针对出现的问题即时召开小组会议)针对台账中所记录的问题提出具体处理措施，并根据工程进度及时的组织检查验收，不留后患。

2.2.2 择优选定施工单位

为提高工程实体施工质量，可以在建设单位的参与监督下，通过公开招标的方式择优选定专业的施工单位，签订合同，明确各方职责，权益和义务。合同条款特别要求必须严格按照设计文件的要求以及验收规范组织施工。在具体实施过程中特别加强对忽视施工质量的处罚力度和对被评优的施工单位奖励制度，并实行半月考评制，通过奖优罚劣，较好地提高了施工人员的质量意识，调动了施工队伍工作的积极性和主动性，从源头上保证工程施工质量的稳定。

2.2.3 大力开展文明工地建设

通过文明工地建设和实施标准化建设。按标准建设各种物资仓库和加工车间。可以改善施工环境，提升施工人员的责任感，增强主人翁意识，从源头上使原材料和中间产品受到保护，从而保证箱涵的施工质量。

3 结语

穿堤箱涵的渗透变形直接影响到箱涵本身及堤防的运行安全。2020年长江、淮河发生大洪水，少数箱涵处堤防发生不同程度险情，务必要引起足够重视。可以预见，随着中小河流治理任务和水闸除险加固任务的全面展开，还将继续新建，重建大量的穿堤箱涵。参建单位要结合实际情况，分析穿堤箱涵可能存在渗透变形类型的基础上，在施工中采取有针对性的具体的防渗加固技术和组织管理措施，大大降低穿堤箱涵渗漏发生率，确保防洪除涝工程的结构安全和效益发挥。