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探讨水利工程穿堤涵闸发生渗透变形的成因及加固

发表时间：2021/7/2 来源：《城市建设》2021年7月作者：高振祥、郭振伟

[导读] 穿堤涵闸是水利工程的关键组成部分，有利于堤防的稳定和防渗，穿堤涵闸通常采用双向流，由外河闸控制，当堤内水位高于外河水位时，闸门打开，排出堤内洪水，而当外河水位较高时，闸门关闭，避免洪水进入堤内。

山东临沂水利工程总公司高振祥、郭振伟 276002

摘要：穿堤涵闸是水利工程的关键组成部分，有利于堤防的稳定和防渗，穿堤涵闸通常采用双向流，由外河闸控制，当堤内水位高于外河水位时，闸门打开，排出堤内洪水，而当外河水位较高时，闸门关闭，避免洪水进入堤内。穿堤涵洞在使用过程中容易发生渗透变形，严重影响穿堤涵洞的安全，为了保证穿越涵洞的安全运行，分析了穿越涵洞渗漏的原因，并对穿越涵洞进行了加固，提高了穿越涵洞的运行安全性。
关键词：水利工程；穿堤涵闸；渗透变形；成因；加固
        前言：目前，大型水利工程建设不断推进，对涵闸工程建设提出了更高的要求。穿堤涵洞在使用过程中容易发生渗透变形，严重影响穿堤涵洞的安全。为了保证涵闸过堤工程的安全运行，有必要对涵闸工程渗漏变形原因及加固进行分析和治理。
        1.穿堤涵闸渗漏变形的主要原因
        涵洞门穿越路堤的渗透变形主要是破坏路堤土体的稳定性，进而引起渗漏问题。路堤施工过程中，由于当地材料的原因，很难获得粘壤土。因此，目前许多堤防和涵洞的地基主要是单一透水地基和粘土粉土层，下部为砂层或砾石层。此外，由于穿越涵洞两端相对透水，当外河水位不断上升时，会从外河流向路堤内侧，进而形成立体渗漏现象，尤其是穿越涵洞沿水流方向狭长时，会导致路堤局部出现较大渗漏，严重威胁路堤内的穿越涵洞，进一步加剧渗漏问题，造成严重破坏。渗流变形的主要原因是渗流梯度增大、渗流压力过大和渗流速度过大。超过最大允许值后，渗流带走局部位置的土粒，然后形成集中的渗流通道或冲上土体。此外，渗流梯度、压力和速度与地下等高线形态、侧向防渗形态、防渗长度等参数密切相关，可能是防渗等高线形态不合理或防渗长度较短造成的。施工过程中主要有三个影响因素，分别是：设计人员未对现场进行实际检查，设计不符合实际情况，设计方案不完善，给工程留下安全隐患；在施工过程中，没有进行严格的施工质量控制，导致施工质量出现问题，留下隐患供日后使用；日常维护工作不到位，未及时发现工程缺陷，导致工程隐患进一步恶化，降低建筑物长期使用前提下的运行性能。
        2.穿堤涵闸渗漏变形的主要加固技术
        2.1背压工程
        目前，许多穿堤涵洞在背水侧都设有反压门。在汛期，回压闸门和穿堤涵洞充满水，以抵消水位引起的较大水头。但由于回压闸门位于河道内，底部弱透水层覆盖较薄，部分区域没有覆盖层，因此回压闸门能承受的水头有限。汛期，回压闸门仍可能产生渗流变形。因此，应在河道上修建新的反压坝。反压措施的应用可以保证汛期安全，但不能完全消除渗流变形的隐患。同时，回压坝也是重要的应急设施。为了避免影响灌溉，应在主汛期后拆除回压坝。基于此，当洪水频率较高时，修建回压工程的费用远高于涵闸过堤的费用，也可能影响涵闸过堤。所以回压项目只适用于部分项目，主要作为备用措施。
        2.2材料质量管理
        材料的使用贯穿于堤防涵闸的每一个分支工程和环节，因此材料的质量控制直接关系到整个工程的质量。材料质量管理主要包括材料采购验收、材料配置、材料施工申请等诸多方面的管理。在原材料的采购和验收过程中，原材料的质量规格验收是关键，材料检验员应熟悉材料性能，并及时进行抽样试验以保证材料质量达标。材料的质量管理工作要坚持“四不进、四验及三负责一检查”几项原则，在材料使用中做到验品种、验规格、验质量、验数量，以保证材料质量管理过程中及时发现问题，时解决问题。
        2.3建立防渗帷幕
        在透水性强、地基较浅的情况下，可以通过修建防渗帷幕来切断透水性强的层，达到良好的防渗加固效果。这种加固技术不仅可以达到较好的加固效果，而且土方量少，工程造价非常低，工期快，因此得到了一定程度的推广。

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然而，这种技术在地基较厚的情况下不能完全切断强透水层，给工程施工质量控制带来很大困难，在增加工程造价的同时也不能达到理想的防渗效果。由于穿堤涵闸外壁与防渗帷幕紧密相连，施工方便，采用高压喷射施工可以提高工作效率。最后，利用这种加固技术，需要对靠近渗流出口的低端进行反滤保护，以提高防渗帷幕的加固压力。
        2.4加强水工堤涵混凝土结构裂缝的施工预防
        在水堤的实际施工过程中，为了有效控制裂缝问题，有必要采取人工措施进行预防，增强整体预防效果。首先，施工人员要按照相关的施工管理要求进行整个水堤涵混凝土结构的裂缝施工，预测可能出现的裂缝问题，控制施工结构的荷载问题，使水堤达到作业标准，满足结构强度要求。其次，施工人员应反复测量和校准施工裂缝的最大宽度，以确保施工裂缝的宽度在相关技术要求范围内，避免扩散问题。最后，施工人员需要加固一些结构，科学控制钢筋布置的均匀性，使直径小、间距小的钢筋布置满足结构设计标准。
        2.5采用灌浆加固法提高路堤的防渗能力
        灌浆技术是通过钻孔向建筑物的岩土孔隙或裂缝中注入固结灌浆来改善物理力学性能的一种方法。注浆加固技术中注浆孔的布置。钢筋灌浆孔的布置通常为正方形、梅花形和六边形。方格花纹的优点是方便添加灌浆孔，复杂地区宜采用，梅花花纹和六角形花纹的主要缺点是不方便添加灌浆孔。预计这种模式将用于灌浆后无需增加灌浆孔的地基。灌浆施工技术要点：采用“围、挤、压”的原则，即将灌浆区域围起来，然后在中心区域插入孔洞，再依次压实，以保证灌浆的优良质量。一般采用顺序灌浆。在情况允许的情况下，最好使用更高的压力。初期使用较稀的浆料，然后依次加入。
        2.6帷幕灌浆
        帷幕灌浆是通过钻孔将一定比例的具有流动性和凝胶性的浆液压入岩石裂隙中，经胶结硬化后，可以提高岩石地基的强度，提高岩石地基的完整性和抗渗性。孔口封闭灌浆法是我国常用的方法。随着二滩、小浪底工程的建设，一些国际高效的施工方法如GIN注浆法、自下而上的纯压力注浆法等被引进中国，促进了我国注浆技术的发展。GIN法最早是由国际大坝大会前主席、瑞图学者隆巴迪提出的。中国水利水电基础工程局夏克峰在《地基处理新技术在水利水电工程中的应用》中指出，g ?in法的基本概念是：任意孔段注浆的能耗是一个恒定值，这个能耗的值近似等于最终注浆压力P与注浆浆液体积V的乘积PV，PV称为注浆强度值，即裂隙岩体中的GIN注浆往往具有较大的注浆量和较小的使用压力。细小裂纹的注入量往往很小，使用压力很高。因此，如果在每个灌浆段的整个灌浆过程中，将GIN控制为一个常数，就可以自动限制张开的宽裂缝的注入量，并在灌水性能较差的密实段增加灌浆压力。GIN灌浆自动考虑了岩体地质条件的实际不规则性，使灌浆总量沿帷幕合理分布。GIN方法已在欧美一些项目中得到应用，并取得了良好的效果。
        2.7延伸涵洞
        延伸涵洞在水位相对较低的端部使用，同时回填，既能延长渗径，又能压渗，效果与盖压渗相似。这种防渗措施非常适用于因透水层厚而难以垂直防渗的涵闸。但当强透水层实际埋深较浅时，其防渗长度应足够，如果涵洞过长，不仅增加成本，还会影响维护和清淤。因此，建议降低涵洞出口压力。
        结论：我国水利工程稳步发展，堤防涵洞工程是水利工程的重要组成部分，随着涵洞工程建设量的增加，应采用合理的加固技术来防止水堤涵洞的渗透变形。
参考文献：
[1]陈小平.关于穿堤涵闸发生渗透变形的原因分析与加固技术探讨[J].四川水泥，2017（02）：307.
[2]刘川顺，王长德，刘金才，等.穿堤涵闸防渗帷幕的方案研究[J].人民长江，2000，31（6）：16-17.
[3]李鑫.浅析涵闸工程质量控制管理[J].民营科技,2013(11).