穿堤涵閘發(fā)生滲透變形的原因與加固技術(shù)分析

雷思

（安鄉(xiāng)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(xiàn)出雙層結(jié)構(gòu)，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(chǎn)生滲透變形的現(xiàn)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(huán)節(jié)，汛期時，與堤壩相比，更易產(chǎn)生滲透破壞。

1 穿堤涵閘產(chǎn)生滲透變形的主要原因

根據(jù)以往工程實踐，穿堤涵閘產(chǎn)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?qū)M水口和出水口進行開挖，不但降低了堤身強度，使?jié)B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(guān)系，繼而使穿堤涵閘產(chǎn)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(xiàn)象[1]。

1.2 勘測設(shè)計不到位，導致防滲設(shè)施存在先天缺陷

工程施工前的勘測設(shè)計不到位，對地質(zhì)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(guī)模并不大，所以在建造涵閘以前很少進行深入的地質(zhì)勘探，未能充分了解地質(zhì)條件，進而無法有針對性的進行滲流控制設(shè)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(shè)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(gòu)造物，其兩側(cè)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(chǎn)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(guī)范，一般是視作開敞式水閘，按滲流系數(shù)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?qū)ψ枇ο禂?shù)法進行改進，驗算滲透的坡降情況，此時，并未對兩側(cè)發(fā)生的繞滲給足重視，所用防滲板向兩側(cè)的展布不足，根本無法向兩側(cè)進行延伸，此滲透控制設(shè)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(fā)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(xiàn)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(jié)構(gòu)又設(shè)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(nèi)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(xiàn)場施工人員經(jīng)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(xù)運行多年以后，洞身上的止水設(shè)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(xiàn)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(fā)生滲漏。以上兩種情況僅會造成土體沖蝕，產(chǎn)生集中滲流的通道。

2 穿堤涵閘防滲加固技術(shù)

2.1 反壓工程

目前，很多穿堤涵閘都在背水側(cè)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(chǎn)生的較大水頭。然而，因反壓閘設(shè)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(chǎn)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(shè)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。基于此，當洪水頻率較高時，建設(shè)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(nèi)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(zhì)量難以保證，而且還會增大造價；同時，采用懸掛式結(jié)構(gòu)，其防滲結(jié)構(gòu)并不顯著。為使防滲帷幕能和涵閘的外壁充分結(jié)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。考慮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?jié)B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(jié)束語

綜上所示，穿堤涵閘產(chǎn)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(shè)計不到位，導致防滲設(shè)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(chǎn)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(shù)。