閘基基礎(chǔ)粗粒土防滲處理勘察結(jié)果分析

池春廣

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110006）

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閘基基礎(chǔ)粗粒土防滲處理勘察結(jié)果分析

池春廣

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110006）

摘要：通過(guò)對(duì)運(yùn)行多年的渾河閘地基的勘察，運(yùn)用試驗(yàn)成果與建閘前相對(duì)比，證明了地基土已發(fā)生管涌型滲透變形破壞；進(jìn)而分析說(shuō)明了對(duì)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(shí)間的累積，發(fā)生管涌型滲透變形破壞的可能性較高，應(yīng)采用水平與垂直防滲相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：閘基；粗化；滲透變形；粗粒土；水平鋪蓋

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。

1　工程概況

渾河閘位于遼寧省沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)，工程主體由攔河閘、渾沙及渾蒲進(jìn)水閘3大部分組成。其中攔河閘和渾蒲進(jìn)水閘于1958年9月至1959年9月建設(shè)完成。渾沙進(jìn)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(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。

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

2　歷次除險(xiǎn)加固情況

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(méi)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1.0～5.4m。

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(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，結(jié)果如表1。

表1　建閘前與現(xiàn)閘基地基土顆粒粒組含量對(duì)比

從表1可以看出，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(shuō)明滲透變形破壞較重。

3.3防滲墻檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)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(cè)孔鉆探成果

根據(jù)表2可以得出以下結(jié)論，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1.0～5.4m，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粒基本上無(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(shuō)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(shuō)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　結(jié)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(guò)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(shuō)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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［4］Sl265-2001.水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

中圖分類號(hào)：TV223.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(jiǎn)介：池春廣（1977年—），男，高級(jí)工程師。