穿堤涵閘發(fā)生滲透變形的原因與加固技術(shù)分析

雷思

（安鄉(xiāng)縣安造大垸水利管理委員會(huì) 湖南常德 415000）

在我國(guó)，堤防工程主要修建于沖積型地基，此種地基整體上呈現(xiàn)出雙層結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)透水層的上方有弱透水層覆蓋。當(dāng)覆蓋層厚度較薄且水位相對(duì)較高時(shí)，坡腳周?chē)桩a(chǎn)生滲透變形的現(xiàn)象。對(duì)于穿堤涵閘，它在河堤中具有重要作用，是特殊部分之一，同時(shí)也是工程當(dāng)中的薄弱環(huán)節(jié)，汛期時(shí)，與堤壩相比，更易產(chǎn)生滲透破壞。

1 穿堤涵閘產(chǎn)生滲透變形的主要原因

根據(jù)以往工程實(shí)踐，穿堤涵閘產(chǎn)生滲透變形的主要原因包括下列幾個(gè)方面。

1.1 涵閘的建造減弱了堤防自身防滲功能

在建造涵閘的過(guò)程中，因?qū)M(jìn)水口和出水口進(jìn)行開(kāi)挖，不但降低了堤身強(qiáng)度，使?jié)B徑變短，而且還會(huì)使覆蓋層揭露，對(duì)地基土造成不同程度的破壞，打破原本的滲透水壓力和土體自重保持的平衡關(guān)系，繼而使穿堤涵閘產(chǎn)生一定程度的滲透變形。此外，在建造涵閘的過(guò)程中，如果涵洞外壁的填土未能達(dá)到密實(shí)，或未采取有效的截流措施，則極易造成滲透變形，引起集中滲流現(xiàn)象[1]。

1.2 勘測(cè)設(shè)計(jì)不到位，導(dǎo)致防滲設(shè)施存在先天缺陷

工程施工前的勘測(cè)設(shè)計(jì)不到位，對(duì)地質(zhì)條件的了解不夠充分。當(dāng)前很多穿堤涵閘都始建于90年代，因工程規(guī)模并不大，所以在建造涵閘以前很少進(jìn)行深入的地質(zhì)勘探，未能充分了解地質(zhì)條件，進(jìn)而無(wú)法有針對(duì)性的進(jìn)行滲流控制設(shè)計(jì)。另外，對(duì)涵閘自身滲流特點(diǎn)也缺少深刻的理解與認(rèn)識(shí)，滲流控制的設(shè)計(jì)難以滿足實(shí)際要求。相較于開(kāi)敞式水閘，穿堤涵閘為典型的窄長(zhǎng)構(gòu)造物，其兩側(cè)滲流會(huì)對(duì)閘基滲流造成明顯影響；與此同時(shí)，穿堤涵閘還屬于地下建筑物，如果堤身產(chǎn)生滲流，則也會(huì)對(duì)閘基的滲流造成影響，所以閘基滲流并不屬于有壓流。然而，當(dāng)前還沒(méi)有針對(duì)穿堤涵閘的專(zhuān)門(mén)滲流計(jì)算要求與規(guī)范，一般是視作開(kāi)敞式水閘，按滲流系數(shù)來(lái)確定縱向上的防滲長(zhǎng)度，在對(duì)地下輪廓進(jìn)行合理布置，通過(guò)直線比例法等的應(yīng)用，或?qū)ψ枇ο禂?shù)法進(jìn)行改進(jìn)，驗(yàn)算滲透的坡降情況，此時(shí)，并未對(duì)兩側(cè)發(fā)生的繞滲給足重視，所用防滲板向兩側(cè)的展布不足，根本無(wú)法向兩側(cè)進(jìn)行延伸，此滲透控制設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。此外，涵閘進(jìn)行垂直防滲時(shí)，由于防滲體所在位置不科學(xué)，難以發(fā)揮預(yù)期作用[2]。

以某穿堤涵閘工程為例，它處于強(qiáng)透水層之上，為對(duì)閘后管涌的問(wèn)題進(jìn)行有效處理，在閘前的地板下，修筑一條防滲帷幕，其長(zhǎng)度為64m，但實(shí)際的防滲效果卻未能達(dá)到預(yù)期，在汛期出現(xiàn)一定程度的管涌。由于此閘基砂層實(shí)際埋藏深度較淺，加之防滲帷幕結(jié)構(gòu)又設(shè)置在坡腳處，所以河水極易通過(guò)帷幕的頂部，到達(dá)強(qiáng)透水層的內(nèi)部。

1.3 施工不當(dāng)，使閘基留下滲透變形隱患

涵閘工程施工中，對(duì)基坑進(jìn)行開(kāi)挖施工前，沒(méi)有對(duì)基坑中的地下水進(jìn)行降水，或采用排水措施進(jìn)行排水，導(dǎo)致在開(kāi)挖的過(guò)程中造成流砂，在流失了大量的細(xì)顆粒以后，閘基局部被完全掏空，使閘基留下滲透變形隱患。此外，為有效增強(qiáng)閘基自身承載能力，現(xiàn)場(chǎng)施工人員經(jīng)常在底部加鋪一道碎石，如果沒(méi)有采取直截流措施，則碎石層會(huì)在底部形成若干條滲流通道。

1.4 老化損壞

在工程持續(xù)運(yùn)行多年以后，洞身上的止水設(shè)施將嚴(yán)重老化，進(jìn)而失效，或堤身上的荷載不均勻，導(dǎo)致閘基出現(xiàn)差異沉降，致使止水?dāng)嗔选Ｒ蚨瓷碇顾?yīng)有的功能，在汛期時(shí)，堤身的滲水會(huì)攜帶大量泥沙以射流狀不斷向洞中滲透，在開(kāi)閘防水的過(guò)程中，洞中水流由開(kāi)始向洞外發(fā)生滲漏。以上兩種情況僅會(huì)造成土體沖蝕，產(chǎn)生集中滲流的通道。

2 穿堤涵閘防滲加固技術(shù)

2.1 反壓工程

目前，很多穿堤涵閘都在背水側(cè)布置了反壓閘，在汛期時(shí)，反壓閘和穿堤涵閘充水，抵消因水位產(chǎn)生的較大水頭。然而，因反壓閘設(shè)于渠道，其底部弱透水層的覆蓋較薄，局部甚至無(wú)覆蓋層，所以反壓閘可以承受的水頭是有限的，汛期時(shí)，反壓閘仍然可能產(chǎn)生滲透變形，對(duì)此，應(yīng)在渠道上新建反壓壩。通過(guò)反壓措施的應(yīng)用，能保證度汛安全，但并不能完全消除滲透變形隱患，同時(shí)反壓壩還是重要的搶險(xiǎn)設(shè)施，為避免對(duì)灌溉等造成影響，在主汛期以后，應(yīng)將反壓壩拆除?；诖?，當(dāng)洪水頻率較高時(shí)，建設(shè)反壓工程需要的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于穿堤涵閘，同時(shí)還可能對(duì)穿堤涵閘造成影響，因此反壓工程僅適用于部分工程，主要作為備用措施[3]。

2.2 防滲帷幕

當(dāng)強(qiáng)透水層的厚度較薄，且埋藏深度相對(duì)較淺時(shí)，采用防滲帷幕將強(qiáng)透水層完全截?cái)啵▓D1），這樣除了能起到良好的防滲作用，成本低廉，而且工程量相對(duì)較少，可在很短的時(shí)間內(nèi)成型。然而，防滲帷幕不能在有深厚強(qiáng)透水層的閘基中使用，由于防滲帷幕如果要完全截?cái)鄰?qiáng)透水層，則會(huì)很大的施工難度，質(zhì)量難以保證，而且還會(huì)增大造價(jià)；同時(shí)，采用懸掛式結(jié)構(gòu)，其防滲結(jié)構(gòu)并不顯著。為使防滲帷幕能和涵閘的外壁充分結(jié)合，并為施工提供方便，建議采用高壓噴射的方法進(jìn)行施工。在進(jìn)行防滲帷幕施工時(shí)，還應(yīng)對(duì)渠段周?chē)┳龇礊V護(hù)砌?？紤]到防滲帷幕主要作用為降低滲透壓力，在滲流出口周?chē)廊挥泻艽蟮臐B透坡降，所以要在出口處采用減壓井，以此降低水頭，避免繞滲[4]。

圖1 防滲幕墻

2.3 接長(zhǎng)涵洞

在水位相對(duì)較低的一端采用接長(zhǎng)涵洞，同時(shí)予以回填，除了能使?jié)B徑延長(zhǎng)，還能壓滲，功效與蓋重壓滲相似。此滲透控制措施，在由于透水層較厚而難以進(jìn)行垂直防滲的涵閘中十分適用。然而，當(dāng)強(qiáng)透水層的實(shí)際埋深相對(duì)較淺時(shí)，其防滲長(zhǎng)度應(yīng)足夠，而涵洞如果過(guò)長(zhǎng)，則不僅會(huì)增大造價(jià)，而且還會(huì)對(duì)檢修及清淤造成影響。因此，建議在涵洞出口處進(jìn)行減壓處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所示，穿堤涵閘產(chǎn)生滲透變形的主要原因包括涵閘的建造減弱了堤防自身防滲功能、勘測(cè)設(shè)計(jì)不到位，導(dǎo)致防滲設(shè)施存在先天缺陷、施工不當(dāng)，使閘基留下滲透變形隱患、老化損壞，為避免穿堤涵閘產(chǎn)生滲透變形，可采用反壓工程、防滲帷幕及接長(zhǎng)涵洞等加固技術(shù)。