穿堤涵閘滲透變形分析與加固

何 茜

（安徽省皖河閘管理處，安徽 安慶 246143）

0 前言

穿堤涵閘作為水利工程中的重要組成部分，有利于堤防的穩(wěn)定與防滲。穿堤涵閘多采用的是雙向過流的形式，在外江內(nèi)采用閘門控制，在堤內(nèi)水位高于外江水位時(shí)閘門打開用以排出堤內(nèi)洪水，而當(dāng)外江水位較高時(shí)，則關(guān)閉閘門避免外江洪水涌入堤內(nèi)。穿堤涵閘在使用中容易出現(xiàn)滲透變形問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響穿堤涵閘使用的安全性。為保障穿堤涵閘的安全運(yùn)行需要，對(duì)引起穿堤涵閘滲透變形的原因進(jìn)行分析，并對(duì)穿堤涵閘進(jìn)行加固，用以提高穿堤涵閘運(yùn)行的安全性。

1 穿堤涵閘滲透變形現(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式

穿堤涵閘在運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的滲透變形現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為以下幾種：

（1）穿堤涵閘涵洞洞身段的漏水。穿堤涵閘主體部分多采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中分縫長(zhǎng)度長(zhǎng)約10m～15m，分縫連接處采用止水縫。穿堤涵閘涵洞洞身段漏水多是由于接頭止水密封遭到破壞致使?jié)B流流徑變短，穿堤涵閘中的洞涵底滲流與側(cè)向繞滲連接在一起，最終導(dǎo)致穿堤涵閘洞身段處滲水。

（2）背水坡滲水。在外江水水位不斷升高的情況下，堤防內(nèi)外水位差將增大，并導(dǎo)致堤防自身滲漏處產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

（3）穿堤涵閘與土壤接觸面的滲透現(xiàn)象。穿堤涵閘需要長(zhǎng)期浸泡在水中，在外江水水位不斷上升的情況下，穿堤涵閘與土壤接觸面處的密封將會(huì)遭到破壞，致使穿堤涵閘與土壤接觸面處產(chǎn)生滲水現(xiàn)象，尤其是在堤防的背水坡出口處所產(chǎn)生的集中滲流，將會(huì)導(dǎo)致穿堤涵閘產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象。

（4）穿堤涵閘地基部分出現(xiàn)滲漏。穿堤涵閘地基部分長(zhǎng)期浸泡在水中，加之外江水水位上升對(duì)地基造成極大的水壓力，如地基防滲處理不到位，將導(dǎo)致穿堤涵閘的地基出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。一般來說，如穿堤涵閘的地基結(jié)構(gòu)為單層均質(zhì)砂土，穿堤涵閘地基滲水將會(huì)對(duì)地基造成較大的危害，進(jìn)而影響到穿堤涵閘的正常運(yùn)行。單層均質(zhì)砂土的穿堤涵閘地基在滲水作用下，會(huì)出現(xiàn)翻水帶砂的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成滲透管涌。如穿堤涵閘的地基結(jié)構(gòu)采用的是雙層結(jié)構(gòu)，但是其防水層較薄，穿堤涵閘地基產(chǎn)生滲水則表現(xiàn)為清水，如發(fā)現(xiàn)穿堤涵閘地基滲水呈現(xiàn)出渾水，則意味著穿堤涵閘的地基部分發(fā)生了嚴(yán)重的透水問題，對(duì)穿堤涵閘的安全運(yùn)行造成了極大的危害。

2 穿堤涵閘滲透變形的原因分析

在穿堤涵閘運(yùn)行中，遭遇滲透問題將會(huì)對(duì)堤防土體的穩(wěn)定性造成較為嚴(yán)重的破壞，而堤防土體的穩(wěn)定性遭到破壞，將使得堤防土體的防滲效果下降，在堤防施工中，其土體部分出于成本考慮多采用的是原有的土體，由于并不是黏壤土，在穿堤涵閘地基施工中，通過對(duì)土體進(jìn)行處理，形成單層透水地基與黏土粉土層為主的結(jié)構(gòu)，地基的下半部分則主要以砂層或是沙礫層為主。穿堤涵閘的兩端部位相對(duì)透水，外江水繞流到堤內(nèi)側(cè)時(shí)，將會(huì)使得穿堤涵閘在江水的內(nèi)外作用下產(chǎn)生三向滲漏，尤其是當(dāng)穿堤涵閘的沿水流方向所產(chǎn)生的滲流較大時(shí)，會(huì)危及穿堤涵閘運(yùn)行的穩(wěn)定性，如未能對(duì)滲流進(jìn)行良好的處理控制，將會(huì)導(dǎo)致穿堤涵閘形成較為嚴(yán)重的滲透變形。穿堤涵閘滲透變形究其原因，主要是由于滲透比降升高、滲透壓力過大且滲流速度過快造成的，穿堤涵閘遭遇滲透時(shí)，由于滲流流速大將會(huì)沖刷附近滲流流徑附近的土壤，穿堤涵閘中的土體結(jié)構(gòu)遭到較大的破壞。滲透比降、滲透的壓力以及滲流的流速，還受到穿堤涵閘附近地下土體輪廓線、防滲結(jié)構(gòu)以及防滲層長(zhǎng)度等因素的影響，除了由于自身結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的滲透外，穿堤涵閘的防滲輪廓形式或是防滲長(zhǎng)度存在的缺陷，都將會(huì)對(duì)穿堤涵閘的防滲效果產(chǎn)生較大的影響。防滲效果缺陷導(dǎo)致的穿堤涵閘滲漏問題，將持續(xù)影響穿堤涵閘的穩(wěn)定性，且這一影響是持續(xù)加強(qiáng)的，如未能采取有效的加固措施，將使得穿堤涵閘在持續(xù)的滲透中遭到變形破壞。穿堤涵閘的滲透變形除了與自身結(jié)構(gòu)缺陷有著密切聯(lián)系外，穿堤涵閘的運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)或是其他一些原因也容易造成穿堤涵閘滲透變形問題。

3 穿堤涵閘的防滲加固

穿堤涵閘的滲透將會(huì)影響穿堤涵閘結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為保障穿堤涵閘的安全運(yùn)行需要積極加強(qiáng)穿堤涵閘的防滲效果，通過對(duì)穿堤涵閘的涵洞洞身、地基等部分進(jìn)行防滲加固，用以保障穿堤涵閘能夠更好地運(yùn)行。一般來說對(duì)于穿堤涵閘的加固，主要采用加長(zhǎng)穿堤涵閘的涵洞、構(gòu)建反壓工程以及防滲帷幕等技術(shù)。其中加長(zhǎng)涵洞主要指的是對(duì)穿堤涵閘低水位一端的涵洞進(jìn)行加長(zhǎng)，從而使得穿堤涵閘涵洞能夠具有更好的防滲效果，同時(shí)加長(zhǎng)涵洞也能夠使?jié)B流流徑得到進(jìn)一步的延長(zhǎng)，避免其對(duì)穿堤涵閘周邊土體造成嚴(yán)重的破壞。涵洞接長(zhǎng)技術(shù)多應(yīng)用于地基較深且地基透水性較強(qiáng)的穿堤涵閘防滲加固中且能夠取得較為良好的防滲效果。而將這一技術(shù)應(yīng)用于淺地基或是透水性較強(qiáng)的穿堤涵閘地基防滲時(shí)，則需要對(duì)涵洞的防滲長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)，并利用減排減壓的方式對(duì)穿堤涵閘的防滲效果進(jìn)行輔助加強(qiáng)，以確保穿堤涵閘能達(dá)到需要的防滲效果。在淺地基采用這一技術(shù)不利于后期的檢修維護(hù)與清淤工作，因此在穿堤涵閘進(jìn)行加固時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理選擇加固技術(shù)。反壓工程主要是指在穿堤涵閘的堤內(nèi)側(cè)構(gòu)建反壓閘，反壓閘的構(gòu)建能夠在穿堤涵閘與反壓閘之間形成一定的蓄水空間，在外江水水位升高時(shí)，通過在反壓閘與穿堤涵閘充入足夠的水量，可以有效地降低外江水對(duì)穿堤涵閘的滲透水壓力。但是需要注意的是反壓閘的使用具有一定的局限性，如外江水水位過高時(shí)，盡管安裝有反壓閘并對(duì)穿堤涵閘進(jìn)行一定的輔助，但是其較高的滲透水壓力也會(huì)對(duì)穿堤涵閘造成較大的影響。反壓閘的安裝使用需要耗費(fèi)較大的資金且工程巨大，且對(duì)于穿堤涵閘的滲透變形影響較為有限，因此這一技術(shù)在汛情反復(fù)的沿河區(qū)域無法發(fā)揮出良好的效果。在穿堤涵閘的滲透變形加固中，防滲帷幕能夠在穿堤涵閘周邊形成良好的防水層，用以截?cái)鄬?duì)穿堤涵閘影響較大的強(qiáng)透水層，能夠?qū)Υ┑毯l實(shí)現(xiàn)良好的防滲加固。相對(duì)于上述兩種技術(shù)，構(gòu)建防滲帷幕的技術(shù)不僅防滲效果強(qiáng)且工程量較小，是一種在穿堤涵閘防滲加固中應(yīng)用較多的技術(shù)。需要注意的是防滲帷幕技術(shù)在穿堤涵閘地基較厚的情況下，無法全部切斷強(qiáng)透水層，需要多種防滲加固技術(shù)共同作用于穿堤涵閘，以確保其能夠取得較為良好的防滲效果。在將防滲帷幕技術(shù)應(yīng)用于穿堤涵閘防滲加固時(shí)，可以采用高壓噴射的施工技術(shù)用以提高施工的效率與效果，并對(duì)滲流出口附近進(jìn)行反濾護(hù)砌。

結(jié)語

穿堤涵閘滲透變形直接影響著穿堤涵閘運(yùn)行的安全性，本文在分析穿堤涵閘滲透變形原因的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)用于穿堤涵閘防滲加固的技術(shù)進(jìn)行了分析介紹。