閘基基礎(chǔ)粗粒土防滲處理勘察結(jié)果分析

王斌

摘? ? 要：閘基基礎(chǔ)防滲處理是閘基工程一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要是針對(duì)防止基礎(chǔ)巖土發(fā)生滲透變形破壞、減小滲透壓及減少滲漏量。主要方法可采用水平防滲或垂直防滲，其中水平防滲采用水平鋪蓋的方式，如粘土材料鋪蓋或混凝土材料鋪蓋，垂直防滲采用的方法有板樁、混凝土地下連續(xù)墻、高壓噴射灌漿帷幕及聯(lián)體攪拌樁等。

關(guān)鍵詞：閘基基礎(chǔ);粗粒土;防滲處理;勘察結(jié)果

1? 水閘工作與應(yīng)用特點(diǎn)分析

實(shí)踐中可以看到，當(dāng)前國(guó)內(nèi)多數(shù)平原地帶的水閘主要建設(shè)在土基之上，較之于少量建在巖基之上的岸邊溢洪道，主要表現(xiàn)出以下特點(diǎn)。土基本身的壓縮性相對(duì)較大一些，而且其承載能力相對(duì)較低，因此產(chǎn)生的沉降、沉降差等相對(duì)較大一些，很容易引發(fā)閘室傾斜或者止水破壞，甚至造成閘門底板斷裂或塑性破壞，最終導(dǎo)致水閘事故。在水閘泄洪過程中，雖然其流速并不高，但是水流還具有一定的剩余能量，如果土基抗沖能力相對(duì)較小，則很容易被水流沖刷。實(shí)踐中可以看到，土基因滲透水流作用而容易出現(xiàn)嚴(yán)重的滲透性變形，尤其是粉細(xì)砂地基，而且閘后很易發(fā)生翻砂、冒水等問題，對(duì)閘基、兩岸產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2? 歷次除險(xiǎn)加固情況

某工程主體由攔河閘、渾沙及渾蒲進(jìn)水閘3大部分組成。攔河閘為寬頂堰，孔高8.2m，寬10m，攔河閘及沖砂閘共22孔，其中渾沙灌區(qū)及渾蒲灌區(qū)沖砂閘各為3孔。閘底板高程31.5m，閘底板長(zhǎng)18m，閘總寬257.4m。攔河閘閘后接8.5m長(zhǎng)一級(jí)消力池，以后接12m長(zhǎng)混凝土護(hù)坦。

經(jīng)1960年洪水及后幾年運(yùn)用，攔河閘下游消能及防沖設(shè)施遭到不同程度的破壞，為保證攔河閘正常運(yùn)行，于1964年9月對(duì)閘下游海漫、防沖槽進(jìn)行改建設(shè)計(jì)，同年進(jìn)行施工。隨著下游河道采砂量逐漸增大，河道下切較多，造成水力條件發(fā)生變化。

由于河道下切后水能沒有消耗，致使下游海漫多次被沖壞，同時(shí)近30年的觀測(cè)閘基地基土滲漏量加大，1998年對(duì)閘體進(jìn)行全面的改建設(shè)計(jì)，即在原有混凝土護(hù)坦工程后接二級(jí)消力池，其后接長(zhǎng)9.0m的混凝土鋪蓋，繼后設(shè)0.5m厚混凝土預(yù)制塊及現(xiàn)澆混凝土海漫，與混凝土齒墻相接，齒墻后接防沖槽，同時(shí)在閘前布置防滲帷幕工程。

該次消能工改建工程及防滲帷幕工程于1999年12月竣工。

2004年，左側(cè)閘基底板均不同程度的出現(xiàn)裂縫，下游護(hù)坦混凝土板開裂下沉，為閘基滲透變形破壞的明顯特征，為保證攔河閘的安全運(yùn)行，當(dāng)年對(duì)攔河閘基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察及設(shè)計(jì)，并檢測(cè)1999年防滲墻的質(zhì)量效果及防滲效果。

3? 勘察結(jié)論

3.1? 地層結(jié)構(gòu)

閘基基礎(chǔ)巖土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)如下。

第1層：礫砂，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，稍密。層位較穩(wěn)，分布均勻，層厚1.0m～5.4m。

第2層：圓礫，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，中密。層位較穩(wěn)，分布廣泛，最大層厚14.8m。

3.2? 顆粒分析

參照建閘前地質(zhì)勘察成果，對(duì)第1層礫砂及第2層圓礫顆粒分析成果進(jìn)行對(duì)比，現(xiàn)地基土顆粒分組中第1層礫砂與建閘前變化較小，只是粘、粉粒含量相對(duì)較少，第2層圓礫與建閘前變化較大，粘、粉料與砂粒明顯減少，粗化現(xiàn)象嚴(yán)重，說明滲透變形破壞較重。

3.3? 防滲墻檢測(cè)結(jié)果

前期灌漿存在不連續(xù)性及不完整性，防滲墻成份復(fù)雜，在滲透壓力作用下水泥凝結(jié)效果不明顯，起不到預(yù)計(jì)的防滲效果，對(duì)防止閘基進(jìn)一步發(fā)生滲透變形破壞無(wú)作用。

3.4? 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

該攔河閘運(yùn)行近40年，地基巖土圓礫層粗化明顯，即粘、粉粒與砂粒流失減少，已發(fā)生實(shí)質(zhì)性的管涌類型的滲透變形破壞，局部沉陷而引發(fā)閘底板開裂及下游護(hù)坦下沉。在已發(fā)生滲透變形破壞的條件下采用普通水泥灌漿，形成防滲墻，在滲透壓作用下效果不明顯，連續(xù)墻呈不連續(xù)性及不完整性。

4? 分析

該攔河閘于1959年建設(shè)完成，地基防滲處理措施采用水平混凝土鋪蓋。地基巖土為礫砂與圓礫，均為粗粒土，滲透系數(shù)分別為1.08×10-3cm/s、1.91×10-2cm/s，屬中等透水與強(qiáng)透水層。其中礫砂層厚度1.0m～5.4m，圓礫層最大厚度14.8m。

在運(yùn)行近40年后，對(duì)其顆粒分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，礫砂顆粒分組中礫粒與砂?；旧蠠o(wú)變化，粘、粉粒明顯減少;圓礫顆粒分組中礫粒基本上無(wú)變化，砂粒與粘、粉粒明顯減少，說明在采用水平混凝土鋪蓋防滲處理措施下，地基土粒徑越大，即滲透性越強(qiáng)，發(fā)生管涌型滲透變形破壞的條件越充分，也即說明閘基地基土為粗粒土，單獨(dú)采用水平鋪蓋作為防滲處理措施存在安全隱患，在運(yùn)行若干年后，發(fā)生管涌型滲透變形破壞的可能性較高，嚴(yán)重影響建筑物的安全。

5 質(zhì)量控制方法

5.1? 壩基處理質(zhì)量控制

當(dāng)心墻基礎(chǔ)開挖至2023m高程后進(jìn)行固結(jié)灌漿，通過聲波測(cè)試、壓水試驗(yàn)和動(dòng)力觸探等方式了解灌漿質(zhì)量，待灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求后，再開挖至設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高程。

5.2? 施工工藝質(zhì)量控制

從以下幾個(gè)方面進(jìn)行施工工藝質(zhì)量控制：（1）鋪料質(zhì)量控制：心墻料與反濾料平起填筑，高差不超過40cm，先鋪反濾料后，再鋪防滲料，防滲料鋪料厚度不超過40cm，鋪料方式主要采用進(jìn)占法。（2）碾壓質(zhì)量控制：防滲心墻采用2005PDW型自行式振動(dòng)凸塊碾碾壓，振動(dòng)碾質(zhì)量20400kg，振幅2.2mm，振動(dòng)頻率28Hz，激振力410kN。振動(dòng)碾行車速度2.0km/h～3.0km/h，先靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓8遍（碾滾前進(jìn)及倒退為同一碾跡時(shí)計(jì)1遍）。采用錯(cuò)距法搭接，搭接寬度為30～50cm，避免發(fā)生漏壓和過壓現(xiàn)象。（3）層間結(jié)合質(zhì)量控制：層面不得出現(xiàn)光面、剪切破壞、彈簧土等現(xiàn)象。表面形成光面時(shí)，鋪土前必須灑水濕潤(rùn)并刨毛;層面有剪切破壞和彈簧土?xí)r，必須清除已破壞的土和彈簧土，并重新填筑;當(dāng)氣候干燥、土層表面水分蒸發(fā)較快時(shí)，鋪料前適當(dāng)灑霧狀水濕潤(rùn)，避免灑水過多而成彈簧土。（4）心墻與岸坡結(jié)合質(zhì)量控制：本工程心墻與岸坡接觸采用高塑性粘土，清除與防滲墻接觸的混凝土表面的乳皮等雜物，并在混凝土表面涂濃泥漿，以利心墻與岸坡之間的結(jié)合。

5.3? 礫石含量

由于礫質(zhì)土含有一定的粘粒，且粘結(jié)在粗顆粒礫石上，加之礫質(zhì)土自身容易破碎，如果使用《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中的方法：將風(fēng)干的土樣放在橡皮板上用木碾將粘結(jié)的土團(tuán)充分碾散，容易破碎礫石而不能真實(shí)反應(yīng)礫石含量。本工程經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐總結(jié)，采用水洗法洗去粒徑<0.075mm的顆粒，炒干后再用篩析法進(jìn)為了真實(shí)評(píng)價(jià)防滲體的滲透性，采用現(xiàn)場(chǎng)原位試坑注水法測(cè)定防滲料的滲透系數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)使用直徑約30cm（最大粒徑的兩倍）的鋼環(huán)，為避免側(cè)面滲漏，最好加一個(gè)內(nèi)環(huán)于兩倍直徑的外環(huán)，安裝時(shí)內(nèi)、外環(huán)同心，內(nèi)外環(huán)加水約15cm，安裝水位測(cè)針，測(cè)量?jī)?nèi)環(huán)水位變化;為真實(shí)獲取防滲料的滲透系數(shù)，同時(shí)用容器測(cè)量蒸發(fā)水量，待滲透水量穩(wěn)定后測(cè)讀5～6個(gè)讀數(shù)，每次測(cè)記的流量與平均流量之差不超過10%即可認(rèn)為滲透穩(wěn)定。測(cè)讀時(shí)間間隔視水位測(cè)針的精度和設(shè)計(jì)要求的滲透系數(shù)而定。

6? 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)已運(yùn)行多年攔河閘所出現(xiàn)的病險(xiǎn)癥狀，通過對(duì)其建閘前及現(xiàn)在地基土顆粒分組的對(duì)比分析，可以得出在采用水平鋪蓋防滲處理措施下，地基土粘、粉粒及砂粒的流失量隨顆粒粒徑的增大而增大，說明閘基土為粗粒土?xí)r，單一采用水平鋪蓋作為防滲措施不能完全滿足地基土防滲要求，應(yīng)采用水平與垂直防滲相結(jié)合的方法處理為宜。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李廣信，周曉杰.土的滲透破壞及其工程問題[J].工程堪察，2017（5）：10～13.