病險水閘工程接觸灌漿防滲處理方法及應用

陳照威

【摘 要】本文首先介紹了水閘工程滲漏產(chǎn)生的主要原因，防滲處理方法、適用性和局限性，以及病險水閘在除險加固時在防滲處理措施選用上需要注意哪些事項。然后結(jié)合工程實例分析了閘站工程地基類型、閘基類型和滲漏原因。經(jīng)過計算，閘基長度滿足滲徑長度要求的基礎上，通過經(jīng)濟技術(shù)比較分析，研究通過采用接觸灌漿防滲處理方法，并對防滲處理前后透水率進行比較，確認此方法處理效果達到預期目的。

【關(guān)鍵詞】水閘 滲漏 防滲處理 接觸灌漿

水閘工程是一種常見的水利工程，閘基滲漏是一種比較普遍的病險問題，關(guān)于此類問題加固方法的研究成果也比較多。其中郭中瓊在《水閘設計問題的分析》中提到水閘工程中，水閘發(fā)生滲漏的原因很多，有設計、施工及材料本身的原因等，但絕大多數(shù)是由施工引起的，并提出了一些預防措施[1]。

1工程概況

病險水閘為已建水閘，除險加固工程受到場地和工程運行條件限制，比如在閘站廠房內(nèi)施工，受到廠房層高限制，有些閘站在防滲處理施工期間要求繼續(xù)保持一定的水位，因此防滲處理方法選擇上會受到一定限制，需要因地制宜、因時制宜，通過比較方案的安全性、防滲有效性、經(jīng)濟合理性以及施工方便性和施工工期，考慮到施工場地的限制、防滲效果要求以及施工工期的緊迫性，在滿足造價合理、技術(shù)可靠要求，選擇一種或多種防滲處理方法組合對基礎進行防滲加固，以達到最佳防滲效果。

水閘常用基底防滲主要措施有水平防滲和垂直防滲。從技術(shù)可靠性方面考慮，防滲處理一般以垂直防滲為主。水平防滲效果與可靠性不如垂直防滲好，很少用于新建水閘工程。但在已建水閘工程防滲處理中應用，具有對施工場地要求較寬松，造價較低，具有現(xiàn)實實用性。水平防滲包括防滲鋪蓋、閘底接觸灌漿等。下面結(jié)合工程實例研究閘底接觸灌漿的應用及效果。

閘站工程位于杭州市西南部，該地區(qū)屬錢塘江水系，處于錢塘江流域下游。 閘站地基土主要為粉土、粉砂地層，松散～稍密狀，具備接觸沖刷滲透破壞的條件。各土層力學強度欠佳，天然地基承載力不能滿足建筑物基礎要求。閘站主要建筑物有排澇閘、排澇泵站等，閘基采用樁基礎。閘站出水流道與消力池連接縫處可以看到明顯的涌水現(xiàn)象，有一定承壓性質(zhì)，涌水水柱高約3cm，流量估計約0.1～0.2L/s。通過鉆孔注水試驗，鉆孔滲水量超過泵送流量。通過向孔內(nèi)投放高錳酸鉀溶液，發(fā)現(xiàn)下游河道中有大范圍紅色水流溢出，確認閘底板與底面間局部存在接觸滲漏帶。

2滲漏原因分析

基礎滲流穩(wěn)定計算：按勃萊法計算需要的最小滲徑長度Lmin=C·△H[2]。計算工況（最不利工況）：外江百年一遇洪（潮）水位8.80m，內(nèi)河停泵水位4.60m。上、下游水位差△H=4.2m。C—安全滲徑系數(shù)，本工程地基土為粉土，參考《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）表4.3.2，取C=7。計算結(jié)果：閘基防滲長度L=31.32m>Lmin=29.40m，基礎滲流滿足規(guī)范要求。

經(jīng)分析，閘基產(chǎn)生滲漏原因主要是閘基采用樁基礎，基礎沉降量很小，但地基土體比較松散，存在自身固結(jié)沉降過程，閘底板以下產(chǎn)生上下游連通的空隙，在長期接觸沖刷作用下，帶走地基土顆粒，產(chǎn)生接觸滲透破壞。

3防滲處理方法及效果

考慮了上下游水位差、閘底板長度及閘底板結(jié)構(gòu)，鑒于現(xiàn)閘底板長度能滿足滲透坡降要求，從經(jīng)濟技術(shù)上比較，決定采用水平防滲處理，即接觸灌漿處理[3]。在閘站底板與底面間進行接觸回填灌漿，通過漿液充填縫隙凝固后形成的固化體填充滲漏通道，達到防滲止水效果。

在閘站上下游檢修平臺的各墩墻位置布置一個灌漿孔，孔距6.0m，孔深進入閘底板以下0.5m。共布置灌漿孔16只，灌漿前全部造孔完成。漿液材料采用水泥砂漿。灌漿時要求水閘兩側(cè)水位基本持平，在灌漿過程中，觀察到灌入漿液能夠從鄰近尚未灌漿鉆孔中返上來，并且發(fā)現(xiàn)外江流道中水下也有有冒漿。根據(jù)觀察，注漿影響半徑大于15m，遠大于孔距6.0m。灌漿孔之間已經(jīng)能夠形成有效搭接、達到防滲目的。

灌漿結(jié)束后對各灌漿孔重新成孔，進行注水試驗，結(jié)果為：I1、I10孔單位注入量0.2L/min、I7孔單位注入量0.12L/min，其余各孔為0.0 L/min。對泵站出水流道與消力池連接縫的觀察，未再發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象。下游側(cè)原來底板分縫處有水流噴涌現(xiàn)象已經(jīng)消失，未發(fā)現(xiàn)有繼續(xù)嚴重滲漏現(xiàn)象，灌漿施工效果較好，達到了預期目的。

4結(jié)語

水閘常用基底防滲主要措施有水平防滲和垂直防滲。從技術(shù)可靠性方面考慮，防滲處理一般以垂直防滲為主。水平防滲處理具有對施工場地要求較寬松，造價較低，在除險加固防滲措施中具有現(xiàn)實實用性。閘基防滲處理可以采用一種或多種方法結(jié)合進行。

閘基采用樁基礎，基礎沉降量很小，而地基土體比較松散，存在自身固結(jié)沉降過程，以致閘底板以下產(chǎn)生上下游貫通的空隙。地基土允許滲透坡降小，抗?jié)B能力弱，當?shù)鼗猎试S滲透坡降不能滿足上下游水頭差要求時，在長期水頭差作用下，由于接觸沖刷作用，帶走地基土顆粒，產(chǎn)生接觸滲透破壞。

閘站工程因閘基滲徑長度已經(jīng)滿足規(guī)范要求，對現(xiàn)有閘基采取接觸回填灌漿，恢復原有滲徑長度，即可滿足設計要求。通過檢查孔注水試驗和對閘站出水流道與消力池連接縫的觀察，未再發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象，灌漿施工較好，達到了預期目的。

參考文獻：

[1]郭中瓊.水閘設計問題的分析[J].中國水運（下半月），2009.9（11）.

[2]黃木順.淺談水閘的防滲及排水設計[J].中國水運：下半月，2012，（5）.

[3]SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：水利電力出版社，1994.