閘基基礎粗粒土防滲處理勘察結果分析

池春廣

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧沈陽110006）

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閘基基礎粗粒土防滲處理勘察結果分析

池春廣

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧沈陽110006）

摘要：通過對運行多年的渾河閘地基的勘察，運用試驗成果與建閘前相對比，證明了地基土已發生管涌型滲透變形破壞；進而分析說明了對于粗粒土閘基土，若采用單一水平鋪蓋防滲處理措施，存在安全隱患，隨著時間的累積，發生管涌型滲透變形破壞的可能性較高，應采用水平與垂直防滲相結合的方法進行處理。

關鍵詞：閘基；粗化；滲透變形；粗粒土；水平鋪蓋

閘基基礎防滲處理是閘基工程一項重要內容，主要是針對防止基礎巖土發生滲透變形破壞、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、混凝土地下連續墻、高壓噴射灌漿帷幕及聯體攪拌樁等。

1　工程概況

渾河閘位于遼寧省沈陽市蘇家屯區，工程主體由攔河閘、渾沙及渾蒲進水閘3大部分組成。其中攔河閘和渾蒲進水閘于1958年9月至1959年9月建設完成。渾沙進水閘于1963年9月至1964年10月完成。

攔河閘為寬頂堰，孔高8.2m，寬10m，攔河閘及沖砂閘共22孔，其中渾沙灌區及渾蒲灌區沖砂閘各為3孔。閘底板高程31.5m，閘底板長18m，閘總寬257.4m。攔河閘閘后接8.5m長一級消力池，以后接12m長混凝土護坦。

防沖槽上游1∶4，斜坡長10m，槽底長8m，均用混凝土預制塊護砌，下游坡為1∶3。防沖槽后設鐵絲籠塊石海漫，并設有漿砌石齒墻，齒墻后又進行拋石處理。閘底板前設置長50m的混凝土鋪蓋。

2　歷次除險加固情況

經1960年洪水及后幾年運用，攔河閘下游消能及防沖設施遭到不同程度的破壞，為保證攔河閘正常運行，于1964年9月對閘下游海漫、防沖槽進行改建設計，同年進行施工。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，同時近30年的觀測閘基地基土滲漏量加大，1998年對閘體進行全面的改建設計，即在原有混凝土護坦工程后接二級消力池，其后接長9.0m的混凝土鋪蓋，繼后設0.5m厚混凝土預制塊及現澆混凝土海漫，與混凝土齒墻相接，齒墻后接防沖槽，同時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，左側閘基底板均不同程度的出現裂縫，下游護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行，當年對攔河閘基礎進行了詳細的地質勘察及設計，并檢測1999年防滲墻的質量效果及防滲效果。

3　勘察結論

3.1地層結構

閘基基礎巖土結構簡單，結構如下。

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，分布均勻，層厚1.0～5.4m。

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，分布廣泛，最大層厚14.8m。

3.2 顆粒分析

參照建閘前地質勘察成果，對第1層礫砂及第2層圓礫顆粒分析成果進行對比，結果如表1。

表1　建閘前與現閘基地基土顆粒粒組含量對比

從表1可以看出，現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，粗化現象嚴重，說明滲透變形破壞較重。

3.3防滲墻檢測結果

檢測孔布置按原灌漿孔孔位或兩灌漿孔間布置，鉆孔成果見表2。

表2　防滲墻檢測孔鉆探成果

根據表2可以得出以下結論，前期灌漿存在不連續性及不完整性，防滲墻成份復雜，在滲透壓力作用下水泥凝結效果不明顯，起不到預計的防滲效果，對防止閘基進一步發生滲透變形破壞無作用。

3.4工程地質評價

該攔河閘運行近40年，地基巖土圓礫層粗化明顯，即粘、粉粒與砂粒流失減少，已發生實質性的管涌類型的滲透變形破壞，局部沉陷而引發閘底板開裂及下游護坦下沉。在已發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，連續墻呈不連續性及不完整性。

4　分析

該攔河閘于1959年建設完成，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，滲透系數分別為1.08×10-3cm/s、1.91×10-2cm/s，屬中等透水與強透水層。其中礫砂層厚度1.0～5.4m，圓礫層最大厚度14.8m。

在運行近40年后，對其顆粒分析對比發現，礫砂顆粒分組中礫粒與砂粒基本上無變化，粘、粉粒明顯減少；圓礫顆粒分組中礫粒基本上無變化，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，發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，單獨采用水平鋪蓋作為防滲處理措施存在安全隱患，在運行若干年后，發生管涌型滲透變形破壞的可能性較高，嚴重影響建筑物的安全。

5　結語

根據已運行多年攔河閘所出現的病險癥狀，通過對其建閘前及現在地基土顆粒分組的對比分析，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時，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，應采用水平與垂直防滲相結合的方法處理為宜。

參考文獻

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［4］Sl265-2001.水閘設計規范［S］.

中圖分類號：TV223.4

文獻標識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）01-0077-02

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.027

收稿日期：2014-10-22

作者簡介：池春廣（1977年—），男，高級工程師。