穿堤涵閘滲透變形分析與加固

何 茜

（安徽省皖河閘管理處，安徽 安慶 246143）

0 前言

穿堤涵閘作為水利工程中的重要組成部分，有利于堤防的穩定與防滲。穿堤涵閘多采用的是雙向過流的形式，在外江內采用閘門控制，在堤內水位高于外江水位時閘門打開用以排出堤內洪水，而當外江水位較高時，則關閉閘門避免外江洪水涌入堤內。穿堤涵閘在使用中容易出現滲透變形問題，進而嚴重影響穿堤涵閘使用的安全性。為保障穿堤涵閘的安全運行需要，對引起穿堤涵閘滲透變形的原因進行分析，并對穿堤涵閘進行加固，用以提高穿堤涵閘運行的安全性。

1 穿堤涵閘滲透變形現象的主要表現形式

穿堤涵閘在運行過程中所出現的滲透變形現象，主要表現為以下幾種：

（1）穿堤涵閘涵洞洞身段的漏水。穿堤涵閘主體部分多采用的是鋼筋混凝土結構，其結構中分縫長度長約10m～15m，分縫連接處采用止水縫。穿堤涵閘涵洞洞身段漏水多是由于接頭止水密封遭到破壞致使滲流流徑變短，穿堤涵閘中的洞涵底滲流與側向繞滲連接在一起，最終導致穿堤涵閘洞身段處滲水。

（2）背水坡滲水。在外江水水位不斷升高的情況下，堤防內外水位差將增大，并導致堤防自身滲漏處產生滲水現象。

（3）穿堤涵閘與土壤接觸面的滲透現象。穿堤涵閘需要長期浸泡在水中，在外江水水位不斷上升的情況下，穿堤涵閘與土壤接觸面處的密封將會遭到破壞，致使穿堤涵閘與土壤接觸面處產生滲水現象，尤其是在堤防的背水坡出口處所產生的集中滲流，將會導致穿堤涵閘產生嚴重的滲漏現象。

（4）穿堤涵閘地基部分出現滲漏。穿堤涵閘地基部分長期浸泡在水中，加之外江水水位上升對地基造成極大的水壓力，如地基防滲處理不到位，將導致穿堤涵閘的地基出現滲漏現象。一般來說，如穿堤涵閘的地基結構為單層均質砂土，穿堤涵閘地基滲水將會對地基造成較大的危害，進而影響到穿堤涵閘的正常運行。單層均質砂土的穿堤涵閘地基在滲水作用下，會出現翻水帶砂的情況，嚴重時會造成滲透管涌。如穿堤涵閘的地基結構采用的是雙層結構，但是其防水層較薄，穿堤涵閘地基產生滲水則表現為清水，如發現穿堤涵閘地基滲水呈現出渾水，則意味著穿堤涵閘的地基部分發生了嚴重的透水問題，對穿堤涵閘的安全運行造成了極大的危害。

2 穿堤涵閘滲透變形的原因分析

在穿堤涵閘運行中，遭遇滲透問題將會對堤防土體的穩定性造成較為嚴重的破壞，而堤防土體的穩定性遭到破壞，將使得堤防土體的防滲效果下降，在堤防施工中，其土體部分出于成本考慮多采用的是原有的土體，由于并不是黏壤土，在穿堤涵閘地基施工中，通過對土體進行處理，形成單層透水地基與黏土粉土層為主的結構，地基的下半部分則主要以砂層或是沙礫層為主。穿堤涵閘的兩端部位相對透水，外江水繞流到堤內側時，將會使得穿堤涵閘在江水的內外作用下產生三向滲漏，尤其是當穿堤涵閘的沿水流方向所產生的滲流較大時，會危及穿堤涵閘運行的穩定性，如未能對滲流進行良好的處理控制，將會導致穿堤涵閘形成較為嚴重的滲透變形。穿堤涵閘滲透變形究其原因，主要是由于滲透比降升高、滲透壓力過大且滲流速度過快造成的，穿堤涵閘遭遇滲透時，由于滲流流速大將會沖刷附近滲流流徑附近的土壤，穿堤涵閘中的土體結構遭到較大的破壞。滲透比降、滲透的壓力以及滲流的流速，還受到穿堤涵閘附近地下土體輪廓線、防滲結構以及防滲層長度等因素的影響，除了由于自身結構所導致的滲透外，穿堤涵閘的防滲輪廓形式或是防滲長度存在的缺陷，都將會對穿堤涵閘的防滲效果產生較大的影響。防滲效果缺陷導致的穿堤涵閘滲漏問題，將持續影響穿堤涵閘的穩定性，且這一影響是持續加強的，如未能采取有效的加固措施，將使得穿堤涵閘在持續的滲透中遭到變形破壞。穿堤涵閘的滲透變形除了與自身結構缺陷有著密切聯系外，穿堤涵閘的運行維護不當或是其他一些原因也容易造成穿堤涵閘滲透變形問題。

3 穿堤涵閘的防滲加固

穿堤涵閘的滲透將會影響穿堤涵閘結構的穩定性，為保障穿堤涵閘的安全運行需要積極加強穿堤涵閘的防滲效果，通過對穿堤涵閘的涵洞洞身、地基等部分進行防滲加固，用以保障穿堤涵閘能夠更好地運行。一般來說對于穿堤涵閘的加固，主要采用加長穿堤涵閘的涵洞、構建反壓工程以及防滲帷幕等技術。其中加長涵洞主要指的是對穿堤涵閘低水位一端的涵洞進行加長，從而使得穿堤涵閘涵洞能夠具有更好的防滲效果，同時加長涵洞也能夠使滲流流徑得到進一步的延長，避免其對穿堤涵閘周邊土體造成嚴重的破壞。涵洞接長技術多應用于地基較深且地基透水性較強的穿堤涵閘防滲加固中且能夠取得較為良好的防滲效果。而將這一技術應用于淺地基或是透水性較強的穿堤涵閘地基防滲時，則需要對涵洞的防滲長度進行加長，并利用減排減壓的方式對穿堤涵閘的防滲效果進行輔助加強，以確保穿堤涵閘能達到需要的防滲效果。在淺地基采用這一技術不利于后期的檢修維護與清淤工作，因此在穿堤涵閘進行加固時，需要結合現場的實際情況合理選擇加固技術。反壓工程主要是指在穿堤涵閘的堤內側構建反壓閘，反壓閘的構建能夠在穿堤涵閘與反壓閘之間形成一定的蓄水空間，在外江水水位升高時，通過在反壓閘與穿堤涵閘充入足夠的水量，可以有效地降低外江水對穿堤涵閘的滲透水壓力。但是需要注意的是反壓閘的使用具有一定的局限性，如外江水水位過高時，盡管安裝有反壓閘并對穿堤涵閘進行一定的輔助，但是其較高的滲透水壓力也會對穿堤涵閘造成較大的影響。反壓閘的安裝使用需要耗費較大的資金且工程巨大，且對于穿堤涵閘的滲透變形影響較為有限，因此這一技術在汛情反復的沿河區域無法發揮出良好的效果。在穿堤涵閘的滲透變形加固中，防滲帷幕能夠在穿堤涵閘周邊形成良好的防水層，用以截斷對穿堤涵閘影響較大的強透水層，能夠對穿堤涵閘實現良好的防滲加固。相對于上述兩種技術，構建防滲帷幕的技術不僅防滲效果強且工程量較小，是一種在穿堤涵閘防滲加固中應用較多的技術。需要注意的是防滲帷幕技術在穿堤涵閘地基較厚的情況下，無法全部切斷強透水層，需要多種防滲加固技術共同作用于穿堤涵閘，以確保其能夠取得較為良好的防滲效果。在將防滲帷幕技術應用于穿堤涵閘防滲加固時，可以采用高壓噴射的施工技術用以提高施工的效率與效果，并對滲流出口附近進行反濾護砌。

結語

穿堤涵閘滲透變形直接影響著穿堤涵閘運行的安全性，本文在分析穿堤涵閘滲透變形原因的基礎上，對應用于穿堤涵閘防滲加固的技術進行了分析介紹。