小型水閘工程基礎加固與防滲設計

王莉娜

摘? ? 要：水閘在水利水電工程中有著獨特作用，是現代許多水利工程中不可或缺的部分。其中，小型水閘的應用更為廣泛。但由于水閘功能的特殊性導致其在使用中承受著更多來自于工程本身以及外界環境的壓力，其基礎穩定性與防滲常常會出現各種問題。對此，就需要我們加強小型水閘工程基礎加固與防滲設計的研究，以便為水閘工程擬定出更有效的解決方案。本文分析了小型水閘工程基礎加固與防滲設計的前期注意要點，并結合實際工程案例對其基礎加固與防滲設計進行了探討。

關鍵詞：水閘工程;基礎加固;基礎防滲

1? 引言

在水利水電工程中水閘是一種十分常見的建筑，是水工建筑的重要組成部分，主要起著擋水、泄水的作用。目前，水閘已經廣泛應用在各種水利工程中，尤其是小型水閘更是灌溉、排水、發電、航運等工程中的必備部分。然而，小型水閘工程在實際使用中由于長期承受著較大水平方向上的水壓，加之其土基部位摩擦力較小或減弱，就會出現滑動，從而造成閘基滲流，進而嚴重影響水閘的穩定性。因此，在小型水閘工程建設時必須對閘基進行必要加固并采取防滲措施。但在實際操作中，小型水閘基礎加固與防滲的設計卻成為制約工程質量的重要問題，需要我們在水閘建設中通過更全面的研究分析來找到最合理的基礎加固與防滲處理方法。

2? 小型水閘工程基礎加固與防滲設計前期注意要點

在進行小型水閘工程基礎加固與防滲設計之前需要先做好充分的前期調查工作，以便為具體處理方案的制定提供有力依據，以提升設計的科學合理性。

首先，應詳細了解水閘工程建設的相關結構條件，如水閘建筑的體型、剛度、受力體系、地基本身的承載力、建筑材料及其使用要求;建筑本身荷載情況;基礎的類型、布置與深埋;基底壓力、承載能力和變形閾值等。

其次，應充分掌握水閘工程位置的地質情況，如現場地形、地質成因、地基成層情況、軟弱土的厚度與分布、持力層位置、地下水與地基土的物理力學特性。這主要是由于地質條件的不同會產生不同的軟弱地基形狀，這將直接決定所應采取的加固與防滲措施。同時即使是統一工程場地其不同位置的地質條件也有可能存在較大差異，如此就更需要全面了解。

再次，在確定并設計處理方案時還必須將工程現場的環境因素也考慮在內。這里的環境影響主要指水閘工程與周邊環境之間的影響。例如在利用強夯法與振動砂樁密實法進行加固防滲施工時其振動所產生的噪音以及塵土都可能給周邊居民生活和建筑造成影響;以真空預壓法、降水預壓法施工時有可能會對周圍建筑造成沉降。因此通過對水閘工程周邊環境的了解有利于設計出合理的方案從而將這些影響提前規避掉。

最后，要對工程施工條件做好調查分析與研究，并對施工條件的各方面利弊進行全盤考慮，以最終設計出最佳處理方案。例如對于施工的占地應考慮其占地大小對施工便利性以及經濟造價兩方面的影響;對施工工期要求進行明確，如工期不緊，則可以考慮緩慢加荷的處理方法來進行基礎加固與防滲，如果工期時間短，就應結合具體情況選擇滿足工期要求的處理方式;要考慮到工程施工材料的取材條件，如能就地取材則盡量以當地材料為主;要考慮工程所具備的機械設備條件、工程難易程度、工程施工以及質量控制水平、造價預算等，以便為基礎加固與防滲設計提供更全面的信息支持。

3? 小型水閘工程基礎加固與防滲設計研究

在做好小型水閘工程基礎加固與防滲設計的前期調查工作后，就可以展開實際的設計。由于水閘基礎加固有多種施工方法，防滲處理也有多種技術，所以設計中必須結合前期調查到的情況力求做到科學合理。此處以天津薊運河防潮閘為例具體探討其基礎與防滲設計。

3.1? 薊運河防潮閘概況

設計流量：1200m?/s;上游最高蓄水位：2.14m;下游最高潮位：1.91m;孔位：全部閘孔共14個，中間過流孔12個，單孔寬8m。

水閘參數：墩厚1.3m，閘室寬128.9m。閘室底板是分離結構，每個底板下設置有8～12個灌柱裝。閘室下游設消力池，池長16m。水閘采用上下雙扉門，門槽上設有機架橋。

地質條件：防潮閘基是近代形成的海沉基層，土質松軟且飽和。地層共分三層，水閘持力層在第二層，該層由上而下土質依次為自流塑的輕亞粘土、軟塑的亞粘土、硬塑的重亞粘土。

薊運河防潮閘于1973年建成，后在多年的使用中出現各種問題如閘基下沉、底板脫空、灌注樁斷裂等，且在長期自然因素的侵蝕下出現不同程度老化與裂縫現象，極大的影響了工程的正常使用與功能的發揮。雖然后期經多次修復處理但并未徹底解決其底板脫空、灌注樁質量缺陷、閘室滲流與抗滑性降低等問題。因此，在1997年再次對防潮閘進行了加固與防滲處理并在一定程度上使水閘的問題得到解決。

3.2? 水閘基礎加固設計試驗

在對防潮閘進行加固設計時，為提升加固措施的合理性與有效性，根據防潮閘存在的問題先進行了設計加固試驗。設計加固試驗選擇在水閘的第4孔位置實施基礎加固試驗。試驗中所采取的加固措施為：①針對閘基滲流與穩定性問題主要通過在上、下游設置旋噴樁防滲墻的方式來解決。該防滲墻是以選噴方式攪拌并破壞原有土體，然后再通過水泥漿的注入來增強土體力學性能，由此形成的防滲墻在厚度、強度以及防滲性方面都更為出色。②針對閘室底板脫空問題主要以基礎接觸灌漿的方式進行解決。③對于閘室的抗滑問題則通過復合樁加以解決。這主要是因為原有灌注樁斷裂問題嚴重，直接進行修補難度較大，而復合樁是通過旋噴技術對墩底板下的灌注樁封堵加固形成的，其加固效果好，施工也更為簡單，同時在強度上也可滿足工程要求。

3.3? 水閘基礎加固設計

經過試驗最終形成如下基礎加固設計方案：灌注樁采用在原樁上、下游布孔，然后進行選噴與兩側擺噴包裹的方案，最終以復合樁體來增強水平荷載能力。

旋噴孔設計在距灌注樁上、下游邊緣30cm處，加固深度確定為6m。選噴采取先擺噴再旋噴的順序，保證其包裹厚度不低于20cm。選噴樁直徑確定為90cm。由此形成的復合樁順水流向截面最大為235cm，垂直流向截面不低于115cm。

3.4? 水閘基礎防滲設計

由于防潮閘閘室底板與上、下游阻滑板脫空嚴重，基礎防滲已破壞殆盡，所以在防滲處理時若采用水平防滲技術就將面臨極大的脫空處理面積，同時在缺少圍堰的情況下其施工較為困難，投入也更多。對此，防潮閘的防滲設計最終選定垂直防滲技術。其具體方案是在閘室的上下游設置由旋噴樁彼此套疊形成的防滲墻，樁距0.7m，直徑0.9m，防滲墻厚度在0.5m，墻深入底板5m。如此處理后的閘室水平段水力坡降、出口水力坡降以及垂直防滲墻深度都能達到預期設計要求。

4? 結語

綜上可見，小型水閘工程基礎在加固與防滲處理方面具有極強的專業性與系統性，需要在實際工程項目中充分做好前期調研工作，并通過對工程各方面情況的分析科學的選擇處理技術和施工措施，從而確定出最佳的設計方案，以切實提升水閘工程的穩定性與防滲性。

參考文獻：

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