堤坝中的穿堤涵闸外围防渗分析及加固

堤坝中的穿堤涵闸外围防渗分析及加固

随宏亮

淮河水利水电开发有限公司安徽蚌埠233000

摘要：近几年，我国经济建设发展迅速，水利工程也在不断发展。穿堤涵闸是水利工程中的重要组成部分，其主要作用是防止堤坝受到洪水侵害。穿堤涵闸主要由贯穿堤坝的排水涵洞和分置于涵洞进出口处的防洪闸门所组成。穿堤涵闸在使用的过程中容易受到多种因素的侵袭而导致穿堤涵闸遭受一定的破坏，不同的影响因素将会对穿堤涵闸的运行产生不同程度的影响。在众多的影响因素中，穿堤涵闸外围渗透所导致的穿堤涵闸损坏现象较为突出和常见。

关键词：堤坝；穿堤涵闸；外围防渗；分析；加固

引言

穿堤涵闸作为水利工程中的重要组成部分，有利于堤防的稳定与防渗。穿堤涵闸多采用的是双向过流的形式，在外江内采用闸门控制，在堤内水位高于外江水位时闸门打开用以排出堤内洪水，而当外江水位较高时，则关闭闸门避免外江洪水涌入堤内。穿堤涵闸在使用中容易出现渗透变形问题，进而严重影响穿堤涵闸使用的安全性。为保障穿堤涵闸的安全运行需要，对引起穿堤涵闸渗透的原因进行分析，并对穿堤涵闸进行加固，用以提高穿堤涵闸运行的安全性。

1穿堤涵闸的渗透破坏问题

1.1穿堤涵闸与土筑堤坝接触面是渗漏

穿堤涵闸与土筑堤坝的接触面（涵洞外周）在长期的使用中将会产生渗漏问题，这是由于穿堤涵闸主要以混凝土为主要建材而土筑堤坝主要以土为主要材质。两者之间的特性差异较大，在内应力和其他外作用力的作用下所产生的收缩变形有所差异，进而导致在穿堤涵闸与土筑堤坝的接触处形成渗漏缝隙导致渗透问题的产生。渗透水多沿着涵洞与土筑堤坝的接触面集中通过而后在涵洞出口外围渗出，如未能对这一现象采取有效的防渗加固措施将容易因集中渗流而导致塌陷现象的产生。

1.2涵洞裂缝或是涵洞老化破损所导致的渗漏

对于一些使用年限较长的土筑堤坝与穿堤涵闸，其在长期的使用过程中穿堤涵闸的涵洞老化破损并导致自身防渗效果下降，尤其是水流通过涵洞及入口两端的砌体裂缝渗入穿堤涵闸外围致使位于穿堤涵闸涵洞外围的纵向与横向渗流汇合进而导致大面积的渗透病害，严重影响穿堤涵闸的安全使用。

2造成穿堤涵闸产生渗透破坏的原因

造成土筑堤坝中的穿堤涵闸产生渗透破坏的主要原因在于堤坝两侧存在着极大的水位差，在水压力的作用下水流将渗透入土体并容易导致渗流破坏。尤其是在一些建造时间较长的土筑堤坝中由于土筑堤坝自身结构与施工工艺的缺陷更容易产生渗漏病害。在穿堤涵闸与土筑堤坝的接触部分，由于受空间等因素的限制无法大规模的使用机械设备致使穿堤涵闸外围的填筑土体的密实度不足，土壤之间的间隙较大，水流容易通过间隙，造成管涌或是流土现象，影响穿堤涵闸使用的稳定性与可靠性。

3做好穿堤涵闸外围土体的防渗加固

3.1反压工程

目前，很多穿堤涵闸都在背水侧布置了反压闸，在汛期时，反压闸和穿堤涵闸充水，抵消因水位产生的较大水头。然而，因反压闸设于渠道，其底部弱透水层的覆盖较薄，局部甚至无覆盖层，所以反压闸可以承受的水头是有限的，汛期时，反压闸仍然可能产生渗透变形，对此，应在渠道上新建反压坝。通过反压措施的应用，能保证度汛安全，但并不能完全消除渗透变形隐患，同时反压坝还是重要的抢险设施，为避免对灌溉等造成影响，在主汛期以后，应将反压坝拆除。基于此，当洪水频率较高时，建设反压工程需要的费用远远高于穿堤涵闸，同时还可能对穿堤涵闸造成影响，因此反压工程仅适用于部分工程，主要作为备用措施。

3.2接长涵洞

在水位相对较低的一端采用接长涵洞，同时予以回填，除了能使渗径延长，还能压渗，功效与盖重压渗相似。此渗透控制措施，在由于透水层较厚而难以进行垂直防渗的涵闸中十分适用。然而，当强透水层的实际埋深相对较浅时，其防渗长度应足够，而涵洞如果过长，则不仅会增大造价，而且还会对检修及清淤造成影响。因此，建议在涵洞出口处进行减压处理。

3.3堤坡铺盖混凝土

除了采取钻孔灌浆在土筑堤坝中形成防渗帷幕外，可以在穿堤涵闸出口端的易渗漏堤坡范围内构筑混凝土防渗层，以阻止江水渗入穿堤涵闸涵洞外围。在这一方法的应用中需要注意的是不仅需要对穿堤涵闸涵洞外围构筑防渗墙，对于穿堤涵闸涵洞出口拦墙也需要进行防渗处理。

3.4防渗帷幕

当强透水层的厚度较薄，且埋藏深度相对较浅时，采用防渗帷幕将强透水层完全截断，这样除了能起到良好的防渗作用，成本低廉，而且工程量相对较少，可在很短的时间内成型。然而，防渗帷幕不能在有深厚强透水层的闸基中使用，由于防渗帷幕如果要完全截断强透水层，则会很大的施工难度，质量难以保证，而且还会增大造价；同时，采用悬挂式结构，其防渗结构并不显著。为使防渗帷幕能和涵闸的外壁充分结合，并为施工提供方便，建议采用高压喷射的方法进行施工。在进行防渗帷幕施工时，还应对渠段周围施做反滤护砌。考虑到防渗帷幕主要作用为降低渗透压力，在渗流出口周围依然有很大的渗透坡降，所以要在出口处采用减压井，以此降低水头，避免绕渗。

3.5挖孔桩换土回填法

这一方法其基本原理与明挖土回填处理法基本相同，不同的是无需对整个穿堤涵闸外围两侧进行开挖而是通过开挖桩孔并在桩孔中注入混凝土或是夯填灰土，用以截断或是阻隔穿堤涵闸外围两侧的渗漏。相较于明挖换填土其施工更加简单、成本更低。

3.6在穿堤涵闸涵洞洞身段加设截水环

在穿堤涵闸涵洞洞身段加设截水环用以增强穿堤涵闸涵洞洞身的防渗性，所加设的截水环位置和伸出外壁的长度都需要经过详细的测算用以满足涵洞洞身的防渗需求。截水环应当设置在涵洞洞身2个伸缩缝之间并在其中加设防渗止水设施.对于破损的穿堤涵闸涵洞伸缩缝止水措施，可以采用在穿堤涵闸涵洞洞身伸缩缝内壁压条固定的方式对涵洞洞身的防水性进行优化加固，以提高穿堤涵闸涵洞洞身的防渗性。对于回填土条件较差的穿堤涵闸可以使用黏土防渗环对穿堤涵闸涵洞洞深的防渗性进行加固，对于涵洞洞身分段用黏土回填施工的，需要使其合理的沿布在所需要回填的长度范围内，用以最大限度地满足涵洞洞身防渗性。

结语

穿堤涵闸渗透变形直接影响着穿堤涵闸运行的安全性，本文在分析穿堤涵闸渗透变形原因的基础上，对应用于穿堤涵闸防渗加固的技术进行了分析介绍。

参考文献：

[1]刘川顺，王长德，刘金才，等.穿堤涵闸防渗帷幕的方案研究[J].人民长江，2000，31（6）：16-17.

[2]陈小平.关于穿堤涵闸发生渗透变形的原因分析与加固技术探讨[J].四川水泥，2017（2）：307.

[3]荆旭春，孔令惠.旋喷桩在穿堤涵闸工程地基处理中的应用[J].黄河水利职业技术学院学报，2006，18（4）：8-10.