穿堤涵閘發生滲透變形的原因與加固技術分析

雷思

（安鄉縣安造大垸水利管理委員會 湖南常德 415000）

在我國，堤防工程主要修建于沖積型地基，此種地基整體上呈現出雙層結構，在強透水層的上方有弱透水層覆蓋。當覆蓋層厚度較薄且水位相對較高時，坡腳周圍易產生滲透變形的現象。對于穿堤涵閘，它在河堤中具有重要作用，是特殊部分之一，同時也是工程當中的薄弱環節，汛期時，與堤壩相比，更易產生滲透破壞。

1 穿堤涵閘產生滲透變形的主要原因

根據以往工程實踐，穿堤涵閘產生滲透變形的主要原因包括下列幾個方面。

1.1 涵閘的建造減弱了堤防自身防滲功能

在建造涵閘的過程中，因對進水口和出水口進行開挖，不但降低了堤身強度，使滲徑變短，而且還會使覆蓋層揭露，對地基土造成不同程度的破壞，打破原本的滲透水壓力和土體自重保持的平衡關系，繼而使穿堤涵閘產生一定程度的滲透變形。此外，在建造涵閘的過程中，如果涵洞外壁的填土未能達到密實，或未采取有效的截流措施，則極易造成滲透變形，引起集中滲流現象[1]。

1.2 勘測設計不到位，導致防滲設施存在先天缺陷

工程施工前的勘測設計不到位，對地質條件的了解不夠充分。當前很多穿堤涵閘都始建于90年代，因工程規模并不大，所以在建造涵閘以前很少進行深入的地質勘探，未能充分了解地質條件，進而無法有針對性的進行滲流控制設計。另外，對涵閘自身滲流特點也缺少深刻的理解與認識，滲流控制的設計難以滿足實際要求。相較于開敞式水閘，穿堤涵閘為典型的窄長構造物，其兩側滲流會對閘基滲流造成明顯影響；與此同時，穿堤涵閘還屬于地下建筑物，如果堤身產生滲流，則也會對閘基的滲流造成影響，所以閘基滲流并不屬于有壓流。然而，當前還沒有針對穿堤涵閘的專門滲流計算要求與規范，一般是視作開敞式水閘，按滲流系數來確定縱向上的防滲長度，在對地下輪廓進行合理布置，通過直線比例法等的應用，或對阻力系數法進行改進，驗算滲透的坡降情況，此時，并未對兩側發生的繞滲給足重視，所用防滲板向兩側的展布不足，根本無法向兩側進行延伸，此滲透控制設計無法達到預期效果。此外，涵閘進行垂直防滲時，由于防滲體所在位置不科學，難以發揮預期作用[2]。

以某穿堤涵閘工程為例，它處于強透水層之上，為對閘后管涌的問題進行有效處理，在閘前的地板下，修筑一條防滲帷幕，其長度為64m，但實際的防滲效果卻未能達到預期，在汛期出現一定程度的管涌。由于此閘基砂層實際埋藏深度較淺，加之防滲帷幕結構又設置在坡腳處，所以河水極易通過帷幕的頂部，到達強透水層的內部。

1.3 施工不當，使閘基留下滲透變形隱患

涵閘工程施工中，對基坑進行開挖施工前，沒有對基坑中的地下水進行降水，或采用排水措施進行排水，導致在開挖的過程中造成流砂，在流失了大量的細顆粒以后，閘基局部被完全掏空，使閘基留下滲透變形隱患。此外，為有效增強閘基自身承載能力，現場施工人員經常在底部加鋪一道碎石，如果沒有采取直截流措施，則碎石層會在底部形成若干條滲流通道。

1.4 老化損壞

在工程持續運行多年以后，洞身上的止水設施將嚴重老化，進而失效，或堤身上的荷載不均勻，導致閘基出現差異沉降，致使止水斷裂。因洞身止水失去應有的功能，在汛期時，堤身的滲水會攜帶大量泥沙以射流狀不斷向洞中滲透，在開閘防水的過程中，洞中水流由開始向洞外發生滲漏。以上兩種情況僅會造成土體沖蝕，產生集中滲流的通道。

2 穿堤涵閘防滲加固技術

2.1 反壓工程

目前，很多穿堤涵閘都在背水側布置了反壓閘，在汛期時，反壓閘和穿堤涵閘充水，抵消因水位產生的較大水頭。然而，因反壓閘設于渠道，其底部弱透水層的覆蓋較薄，局部甚至無覆蓋層，所以反壓閘可以承受的水頭是有限的，汛期時，反壓閘仍然可能產生滲透變形，對此，應在渠道上新建反壓壩。通過反壓措施的應用，能保證度汛安全，但并不能完全消除滲透變形隱患，同時反壓壩還是重要的搶險設施，為避免對灌溉等造成影響，在主汛期以后，應將反壓壩拆除?；诖?，當洪水頻率較高時，建設反壓工程需要的費用遠遠高于穿堤涵閘，同時還可能對穿堤涵閘造成影響，因此反壓工程僅適用于部分工程，主要作為備用措施[3]。

2.2 防滲帷幕

當強透水層的厚度較薄，且埋藏深度相對較淺時，采用防滲帷幕將強透水層完全截斷（圖1），這樣除了能起到良好的防滲作用，成本低廉，而且工程量相對較少，可在很短的時間內成型。然而，防滲帷幕不能在有深厚強透水層的閘基中使用，由于防滲帷幕如果要完全截斷強透水層，則會很大的施工難度，質量難以保證，而且還會增大造價；同時，采用懸掛式結構，其防滲結構并不顯著。為使防滲帷幕能和涵閘的外壁充分結合，并為施工提供方便，建議采用高壓噴射的方法進行施工。在進行防滲帷幕施工時，還應對渠段周圍施做反濾護砌?？紤]到防滲帷幕主要作用為降低滲透壓力，在滲流出口周圍依然有很大的滲透坡降，所以要在出口處采用減壓井，以此降低水頭，避免繞滲[4]。

圖1 防滲幕墻

2.3 接長涵洞

在水位相對較低的一端采用接長涵洞，同時予以回填，除了能使滲徑延長，還能壓滲，功效與蓋重壓滲相似。此滲透控制措施，在由于透水層較厚而難以進行垂直防滲的涵閘中十分適用。然而，當強透水層的實際埋深相對較淺時，其防滲長度應足夠，而涵洞如果過長，則不僅會增大造價，而且還會對檢修及清淤造成影響。因此，建議在涵洞出口處進行減壓處理。

3 結束語

綜上所示，穿堤涵閘產生滲透變形的主要原因包括涵閘的建造減弱了堤防自身防滲功能、勘測設計不到位，導致防滲設施存在先天缺陷、施工不當，使閘基留下滲透變形隱患、老化損壞，為避免穿堤涵閘產生滲透變形，可采用反壓工程、防滲帷幕及接長涵洞等加固技術。