穿堤箱涵滲透原因及措施

萬紅

(河南省信陽市淮濱縣水利局, 河南 淮濱 464400)

0 引言

新中國成立后，特別是改期開放四十多年來，伴隨著中國及省市縣經濟實力的大幅增強。沿河各地新建、重建了一大批排澇水閘泵站。箱涵作為排澇水閘泵站的重要組成部分，其作用是將防洪堤內溝港的內澇水通過自排或提排的方式排到外河。因箱涵一般采用的是明挖方式施工，施工質量特別是涵閘的防滲漏情況直接關系到排澇水閘泵站投入運行后大堤及防洪安全和自身的結構穩定。因此，在工程施工過程中采取一些專門處理措施消除滲漏十分必要。

1 箱涵滲漏變形主要表現形式及原因

1.1 涵閘本身滲漏

箱涵主體為鋼筋混凝土結構，可能因施工中混凝土澆筑質量及養護不及時導致涵體結構產生孔洞、裂縫而發生漏水現象。箱涵接縫處硬質聚乙烯發泡隔縫及縫內止水工藝處理不當(止水與混凝土間有氣泡、止水埋深不足等)，運行后止水與混凝土之間產生縫隙，或者地基不均勻沉陷，致使止水片松動、撥出，從而使接頭止水失效產生雙向滲流。

1.2 箱涵與大堤土體交界處產生滲漏

箱涵一般高程都很低，長期與水體接觸，特別是大洪水來臨時，由于臨河側洪水位不斷升高，導致堤身內部浸潤線不斷形成且隨之增高，堤基和堤身內部土體滲透比隨之增加。當滲流所產生滲透比大于土體臨界滲透比時，土體將發生滲透破壞現象產生滲流，隨著時間的推移，細小滲流將會導致土體顆粒逐步流失，最終導致散浸、接觸沖刷甚至管涌等嚴重后果。接觸沖刷主要是滲流沿著2種不同土層面或者是土與其他介質(如混凝土等)接觸面滲透所發生的破壞現象，一般對穿堤建筑物來說，接觸沖刷往往造成的危害更為嚴重，務必要高度重視。

1.3 箱涵基礎部分發生滲漏

堤防一般都是筑在離河槽不太遠的地方，受河床影響比較大，地質情況較為復雜。穿堤箱涵基礎部分長期浸在水中，隨著汛期到來外河水位上升，將在地基上產生巨大水壓力。如果遇到地質條件較差，地基防滲處理不到位的情況，穿堤涵閘基礎就會出現滲漏現象。特別是粉質壤土及粉細砂層，該類基礎一旦發生滲漏，則在滲流作用下，基礎會發生翻砂現象，極易形成集中滲流通道，掏空箱涵基礎，嚴重危及箱涵及堤防的安全運行。

2 應對箱涵滲透變形所采取的主要措施

2.1 施工技術措施

2.1.1 嚴把建筑材料質量關

施工中主要材料如水泥、外加劑、鋼筋、止水片(帶)、商品混凝土必須有產品合格證和質量檢驗報告及進場復試報告。填料土必須符合設計要求，篩選剔除雜物，含水量大的黏土、淤泥質土、腐殖質土嚴禁作為箱涵回填用土。

2.1.2 地基保護和不良地基加固處理

基坑開挖時，根據地下水位情況，采取合適的降水措施。對于土質較好的地基，開挖到距設計高程20 cm時，改用人工開挖。開挖到設計高程后，及時施工混凝土墊層。如箱涵地基存在承載力不足或滲透系數較大等不良地基情況時，應根據實際條件，比選出好的加固方案。如單純的是承載力不足可以考慮用旋噴樁加固地基。如承載力不足又抗滲性差時，可考慮采用水泥攪拌樁對原地基進行加固處理，通過水泥攪拌樁施工時水泥固化劑和軟土發生的一系列反應，使原地基凝結成為具有整體性、水穩性好及強度高的水泥固化體，與天然地基形成復合地基，有效地提升地基強度，降低箱涵因地基下沉而導致的不良現象并增加抗滲性能。

2.1.3 改進施工工藝減少結構裂縫

為降低箱涵結構裂縫可能帶來的滲漏，施工過程中采用以下工藝措施：①采用表面真空作業,利用真空負壓作用,使澆筑的混凝土水灰比明顯減小，初始孔隙率降低，改變了混凝土的內部結構，提高水泥漿與粒料界面的黏結力與混凝土的密度，減小了混凝土的早期干縮應力。②設置表面鋼筋網。由于混凝土抗拉能力很弱,當受到拉應力時極易發生破壞。因此通過在應力集中點處增加一部分鋼筋,以提高局部抗拉強度。從實踐經驗來看，箱涵在底板處增設了鋼筋網,明顯減少了細微裂縫的發生。③注意施工細節。混凝土應嚴格按擬定的配合比拌制。振搗混凝土時，既不能漏振也不能過振。漏振導致混凝土密實度不夠；過振導致跑漿、骨料集中，產生蜂窩、麻面。澆筑前要處理好施工縫。采用高壓水槍或風槍將老混凝土表面的水泥膜清除，使表層石子半露，以利層間結合。鋼筋的接頭優先采用焊接或機械連接。鋼筋的保護層要符合規范要求。

2.1.4 加強止水帶的施工控制

止水帶功效優劣關系到箱涵后期運行的安全，尤其是當箱涵位于砂土質區域，一旦接縫區域出現滲漏現象，水就會將其中較細小的砂沖走，此時就容易導致箱涵結構下沉現象，進而發生裂紋塌陷等問題。水利工程常用的止水材料有紫銅和橡膠。止水須按設計位置跨縫對中進行安裝，并用托架、卡具定位，確保在混凝土澆筑過程中不產生變形或位移，保證埋置深度。不允許有拉筋、鋼筋或其他鋼結構與止水相碰接。銅止水片的銜接采取搭接，搭接長度≥20 mm，搭接應采取雙面焊，焊工需持有特種工證并考試合格，焊接作業必須在遞交試焊樣品報請監理人批準后方可施焊。橡膠止水宜采用熱融工藝。應嚴格控制焊接外觀質量和強度。澆筑混凝土時，應保持止水帶不受污染，清除止水片周圍混凝土料中的大粒徑骨料，并確保混凝土澆筑質量。尤其是水平段施工時，混凝土應逐漸升高接近止水帶，并輔以人工振搗密實，注意排除止水帶底部氣泡和空隙，使混凝土和止水帶密切結合，嚴禁混凝土出現蜂窩、狗洞和止水片翻折。最大限度地保證涵體在出現位移的時候，不會存在止水失效的現象。

2.1.5 箱涵兩側按規范回填土確保密實

箱涵完成主體結構并在涵體混凝土強度達到設計強度75%和結構驗收合格后，開始箱涵兩側的土方回填，為避免土方回填時兩側土方不同步施工造成箱涵兩側受力不一而導致可能發生的箱涵水平位移現象，故箱涵回填土方時要保持兩側均衡上升。回填土與原堤防的搭接要做成臺階式。

要控制回填土方的壓實厚度。回填土方太厚則不易壓實，壓實不到位，回填后產生不均勻沉降，對箱涵側成不均的側土壓力，易導致分縫處變形；回填土太薄，影響生產效率和施工進度。所以土方回填施工前，先進行碾壓試驗，確定土方回填的厚度、碾壓遍數等指標，施工時嚴格按試驗結果進行鋪土碾壓，并做好填土記錄。

箱涵頂部以下2 m土方采用人工和小型夯實機械回填。在箱涵邊角機械不能壓實的地方，易造成局部較大的不均勻沉降，改用人工榔頭回填密實，填土前清除箱涵表面的乳皮、粉塵及油污等，對表面外露鐵件進行割除，并涂抹防銹漆，采用環氧水泥砂漿覆蓋保護。填筑前將箱涵表面濕潤，邊涂泥漿(泥漿采用塑性指數IP>17的黏土，泥漿的濃度采用1∶2.5)、邊鋪土、邊夯實；涂漿高度與鋪土厚度一致，涂層厚度為3～5 mm，并應與下部涂層銜接；不允許泥漿干涸后再鋪土和夯實。

2.2 組織管理措施

2.2.1 成立質量安全控制監督小組

穿堤箱涵涉及防洪堤開挖和施工期間大堤的安全運行，其建成后能否最大限度地避免一般穿堤建筑物普遍存在滲漏問題就成為參建各方尤為重視的問題。應由建設單位牽頭，項目開工前，專門成立質量安全控制監督小組。施工過程中通過每日對各分項工程施工工序的監督檢查，建立起詳細施工記錄臺賬，特別針對隱蔽工程及施工中出現的問題和處理措施必須給予詳細記載，記錄臺賬各有關人員每日簽字確認。小組在每周例會時(特殊情況下針對出現的問題即時召開小組會議)針對臺賬中所記錄的問題提出具體處理措施，并根據工程進度及時的組織檢查驗收，不留后患。

2.2.2 擇優選定施工單位

為提高工程實體施工質量，可以在建設單位的參與監督下，通過公開招標的方式擇優選定專業的施工單位，簽訂合同，明確各方職責，權益和義務。合同條款特別要求必須嚴格按照設計文件的要求以及驗收規范組織施工。在具體實施過程中特別加強對忽視施工質量的處罰力度和對被評優的施工單位獎勵制度，并實行半月考評制，通過獎優罰劣，較好地提高了施工人員的質量意識，調動了施工隊伍工作的積極性和主動性，從源頭上保證工程施工質量的穩定。

2.2.3 大力開展文明工地建設

通過文明工地建設和實施標準化建設。按標準建設各種物資倉庫和加工車間。可以改善施工環境，提升施工人員的責任感，增強主人翁意識，從源頭上使原材料和中間產品受到保護，從而保證箱涵的施工質量。

3 結語

穿堤箱涵的滲透變形直接影響到箱涵本身及堤防的運行安全。2020年長江、淮河發生大洪水，少數箱涵處堤防發生不同程度險情，務必要引起足夠重視。可以預見，隨著中小河流治理任務和水閘除險加固任務的全面展開，還將繼續新建，重建大量的穿堤箱涵。參建單位要結合實際情況，分析穿堤箱涵可能存在滲透變形類型的基礎上，在施工中采取有針對性的具體的防滲加固技術和組織管理措施，大大降低穿堤箱涵滲漏發生率，確保防洪除澇工程的結構安全和效益發揮。