節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物防滲技術(shù)探析

唐開勝 戴勇

摘 要：水閘是水利工程的重要組成部分，節(jié)制閘主要用于水利工程上、下游水位調(diào)節(jié)，是兼顧通航、控制下泄水量的水閘。其能統(tǒng)籌兼顧興利與除害、經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)環(huán)境效益，綜合考慮相關(guān)行業(yè)、部門的要求。水閘防滲措施是否到位，對于水利工程項目質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。文章主要探討分析了節(jié)制閘的作用、節(jié)制閘的滲透特點、節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物防滲技術(shù)等，并對節(jié)制閘防滲技術(shù)要點進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：節(jié)制閘;防滲技術(shù)

中圖分類號：TV662 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）10-052-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.10.026

我國地域廣袤，但是水資源緊缺且分布不均，旱澇災(zāi)害頻發(fā)。因此，國家在治水興水方面下了很大功夫，水利建設(shè)成為國家發(fā)展的重要組成部分。水閘是水利工程的重要組成部分，水閘防滲技術(shù)對保障水利工程質(zhì)量至關(guān)重要。在水閘施工過程中加強其基礎(chǔ)加固及防滲處理是重點。由于水利工程施工復(fù)雜、歷史因素等原因，在很多施工技術(shù)方面非常容易出現(xiàn)各種問題。致使水閘工程出現(xiàn)問題較多的就是滲透問題，因此水閘防滲透技術(shù)的提升和施工質(zhì)量的提高，對水閘工程整體質(zhì)量的提升起著關(guān)鍵作用。

1 水閘作用、分類及特點

水閘是一種水工建筑物，其作用是擋水、泄水，兼顧河床沖淤及改善水質(zhì)等，被廣泛應(yīng)用在水利工程中。其利用閘門來控制水流流量和水位，通過閘門的開放實現(xiàn)沖沙、泄洪、排澇，對水流起到阻擋和抬高水位的作用。水閘按其功能進(jìn)行分類，分別為節(jié)制閘、沖沙閘、進(jìn)水閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘等[1]。水閘通過閘室、上下游連接段共同組成，一般情況下水閘修建在土基或巖基上的沿河岸泄洪渠道，平原地區(qū)的水閘多建在土基上。水閘修建位置比較特殊，就使得其具備一定的特點：具有很強的抗滑性和穩(wěn)定性;具備消能防沖措施;可以防沉陷。

節(jié)制閘是水閘的一種，位于水利工程的上游地段，通過調(diào)節(jié)上、下游水位來控制下泄水量，主要作用是通過調(diào)節(jié)水位來滿足水利工程引、排水、航運等需求。

2 節(jié)制閘滲透特點

因為節(jié)制閘修建在沿河岸泄洪渠道的土基或巖基上，當(dāng)其上下游存在一定的水位差時，因為節(jié)制閘的地基存在透水性，在水流的不斷作用下，水會通過地基土壤的孔隙不斷向下游流動，這就是滲透。水流從上游沿著水閘建筑物的地基，同時繞過河道兩岸的連接建筑物不斷向下游進(jìn)行滲透，從而有了滲透壓力，破壞水閘的閘基及兩岸連接建筑物的穩(wěn)定性。隨著滲透壓力的不斷增大，會造成滲透變形，從而危及節(jié)制閘工程的安全。

滲透變形情況主要與節(jié)制閘建筑物地基所在處的土壤性質(zhì)、幾何條件內(nèi)因及水流情況等有關(guān)。其內(nèi)因決定了滲透變形表現(xiàn)出的形式，外因決定其是否產(chǎn)生變形。滲透變形造成的破壞性極大，而且存在很多未知傷害，一旦出現(xiàn)變形將很難實施補救措施，會對水閘建筑工程造成致命損害，因此必須要對水閘防滲透技術(shù)加強研究[2]。

3 節(jié)制閘防滲技術(shù)要點

節(jié)制閘建設(shè)工程的防滲處理工作，對節(jié)制閘日后的安全運行相當(dāng)重要，對其防滲的基礎(chǔ)施工措施也較多，通常情況下通過排水以及防滲等兩種方式的結(jié)合進(jìn)行施工。其中，排水方式是在節(jié)制閘下游的滲流出口位置實施布置，以保障滲流能夠盡快排放至下游區(qū)段，防止?jié)B流情況發(fā)生?，F(xiàn)主要分析節(jié)制閘防滲施工過程中的技術(shù)要點。

3.1 垂直和水平防滲技術(shù)應(yīng)用

最常用的節(jié)制閘防滲施工技術(shù)就是通過防滲墻及齒墻預(yù)防滲透，這兩種方式都是垂直防滲技術(shù)。節(jié)制閘施工過程中的防滲環(huán)節(jié)，垂直防滲技術(shù)一般在軟基表面進(jìn)行，比如通過灌注混凝土墻和板樁可以很好地起到防滲作用，其缺點就是該施工復(fù)雜性較強。齒墻的應(yīng)用是在河道上游和水閘室的下游區(qū)段進(jìn)行實施的，這種垂直防滲技術(shù)可以有效提升節(jié)制閘的防滲效果，但一般應(yīng)用在砂性水閘地基中。在巖基水閘建設(shè)過程中，則選用垂直灌漿的方法實施防滲處理。在節(jié)制閘室的上游防滲處理過程中，還會使用到水平防滲技術(shù)，即采用混凝土對其加強鋪蓋，這種方法主要用在節(jié)制閘上游，且和節(jié)制閘室底板一起構(gòu)成不透水的地下防滲防線[3]。

3.2 止水分縫防滲設(shè)置工作

在對節(jié)制閘進(jìn)行垂直和水平防滲技術(shù)處理時，同時還要密切關(guān)注止水分縫施工開展情況。這種方法的應(yīng)用是因為，節(jié)制閘建筑結(jié)構(gòu)因下沉或溫度等影響造成節(jié)水閘建筑物出現(xiàn)裂縫，所以需要提前在水閘建設(shè)施工過程中進(jìn)行止水分縫施工設(shè)置。這種方法可以有效保障節(jié)制閘每個結(jié)構(gòu)物之間相互不會受影響，但基于建筑物抗震因素的考慮，如遇到地震情況則會造成縫隙加大。故在進(jìn)行伸縮縫及沉降縫的防滲處理過程中，一定要做好相應(yīng)的止水結(jié)構(gòu)設(shè)置。止水主要分為垂直和水平兩種方式，而且所使用的建筑材料要具備較大的柔性和較強的適應(yīng)力。

3.3 科學(xué)設(shè)置水閘連接建筑設(shè)施

節(jié)制閘有較多的結(jié)構(gòu)建筑物，特別是節(jié)制閘和土堤連接的時候，要加強繞側(cè)邊墻的水平防滲施工，或者進(jìn)行底板的垂直防滲施工質(zhì)量監(jiān)督和檢查。這就要求在進(jìn)行節(jié)制閘防滲處理時，必須對施工現(xiàn)場及水閘實際安裝位置等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和勘察，考慮各結(jié)構(gòu)物設(shè)置的科學(xué)性和合理性，運用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度進(jìn)行防滲方案的制定。同時對側(cè)邊繞滲情況進(jìn)行考慮，計算可能對建筑物基底造成的壓力，計算墻底接觸面的滲透是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以確保河道下游的排滲符合科學(xué)性要求。因此，通常在進(jìn)行排水井設(shè)置時，首先要在翼墻的外側(cè)進(jìn)行，設(shè)置兩到三個，而且直接和下游的尾水進(jìn)行相連，以減少繞滲水，有效提高節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物連接處的防滲處理效果。

4 節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物防滲技術(shù)實施策略探析

節(jié)制閘的防滲技術(shù)實施策略主要有三種：鋪蓋法、設(shè)置板樁、建設(shè)齒墻。具體的實施策略如下。

4.1 覆蓋法

鋪蓋施工法，主要使用黏土、瀝青混凝土、鋼筋混凝土等，有些小型的水閘還會使用漿砌石，隨著建筑材料的不斷更新，也出現(xiàn)了土工膜防滲。

黏土鋪蓋施工通過碾壓方法來壓實黏土，減少黏土中的水分，并對其含水量進(jìn)行控制，要求其符合施工標(biāo)準(zhǔn)。該方法要求黏土鋪蓋的平面不允許出現(xiàn)分縫，對于分階段施工的要求在其兩處施工的交接處采取緩坡方式進(jìn)行連接，防止出現(xiàn)分縫造成滲透。在其表面要使用干砌石和混凝土等，要使用中粗砂類物質(zhì)進(jìn)行過渡與黏土鋪蓋進(jìn)行連接。

瀝青混凝土鋪蓋法，使用瀝青、砂礫石以及礦物粉等按標(biāo)準(zhǔn)比例進(jìn)行加熱混合攪拌，然后通過分層鋪設(shè)、分層壓實的方法進(jìn)行鋪設(shè)，對于瀝青混凝土類型及厚度均要按施工技術(shù)方案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。與黏土鋪蓋法相比，瀝青混凝土鋪蓋法缺少一定的柔性，但是其具備更強的能力來抗擊地基變形。其與黏土鋪蓋法的相似之處是均不得出現(xiàn)中間分縫現(xiàn)象，分層鋪設(shè)及壓實，各層的分縫必須錯開實施。

鋼筋混凝土鋪蓋法，其鋪蓋長度通常為3至5倍河道的上游和下游之間的水位差，但總長度不宜過長，具體尺寸需要針對具體施工現(xiàn)場情況進(jìn)行測量，嚴(yán)格依據(jù)施工方案進(jìn)行。鋪設(shè)長度如果過長則要設(shè)置止水分縫，以減低建筑物地基不均勻造成的沉降和溫度變化帶來的影響。同樣，如果節(jié)制閘的寬度過大，也要按水流方向設(shè)置相應(yīng)的伸縮縫，縫距要根據(jù)實際施工場地情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。在靠近墻處的鋪蓋，其縫距要盡量小，鋪蓋的邊緣與其他結(jié)構(gòu)物之間的連接處也要設(shè)置相應(yīng)的沉降縫并止水。

4.2 設(shè)置板樁

板樁設(shè)置法，按著板樁的建筑材料分為鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、木板樁等?，F(xiàn)代建筑材料不斷出現(xiàn)創(chuàng)新的先進(jìn)科技材料，隨之出現(xiàn)的還有水泥攪拌樁做的鉛直防滲墻。鉛直土工膜是新型的創(chuàng)新材料，其特點是施工簡單、價格低廉。當(dāng)前普遍使用的是鋼筋混凝土板樁，其特性是適應(yīng)多種土基，該方法通常使用矩形斷面，厚度和寬度要依據(jù)節(jié)制閘的具體防滲技術(shù)要求和打樁施工設(shè)備來具體確定。在鋼筋混凝土板樁之間的拼接面處均設(shè)置了凹槽，當(dāng)板樁施工就位之后，將水泥砂漿灌注到凹槽中。其板樁的樁尖要做成單側(cè)的斜面，且其上下段的連接處均為榫卯結(jié)構(gòu)，與板樁共同進(jìn)行預(yù)制[4]。

4.3 建設(shè)齒墻

建設(shè)齒墻是為了起到阻滑效果，還可增加地下的輪線來增加防滲長度。齒墻的建設(shè)通常是混凝土還有鋼筋混凝土做成的，其深度在0.5m至1m之間，叫做淺齒墻。推理可知還有深齒墻，深齒墻的深度大于1.5m。深齒墻的使用情況分為兩種，一是當(dāng)水閘在其閘室板的后面緊緊連接斜坡段，且與原河道進(jìn)行連接時，這時候在與斜坡相連接的底板下游方向采用深齒墻。其作用是為了防止斜坡段被沖壞之后危及閘室的安全，用來保護水閘的基土不被損壞。二是當(dāng)水閘的閘基透水層很淺的時候采用深齒墻來截斷，其齒墻的底部要深入到不透水層的0.5m至1m范圍。

5 結(jié)語

目前，我國雖然在綜合治水能力方面取得了較大成就，但是每年還是會發(fā)生多次洪澇災(zāi)害，部分地區(qū)仍然水資源緊缺。近年來，國家不斷加大對水利建設(shè)的投入規(guī)模，工程建設(shè)質(zhì)量也在不斷提高，水利工程發(fā)揮的作用越來越大。水閘工程是水利工程項目的重要組成部分，防滲技術(shù)對于保障水閘工程的安全運行起到了關(guān)鍵性作用。文章通過分析水閘的類型、作用和特點，分析節(jié)制閘的作用和滲透特點，研究節(jié)制閘防滲技術(shù)要點，對節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物防滲技術(shù)進(jìn)行探討分析。通過以上內(nèi)容的分析研究，可以看到在進(jìn)行節(jié)制閘結(jié)構(gòu)物防滲施工過程中需要注意的技術(shù)要點，通過對技術(shù)要點的分析以及實施策略的闡述，希望可以給我國的水利建設(shè)工程提供一些參考，促進(jìn)水利建設(shè)工程項目質(zhì)量不斷提高。

參考文獻(xiàn)

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