水閘滲透及防滲設施分析

水閘作為水利工程中的重點建筑物工程，其防滲設施應該得到足夠重視。只有科學合理選擇防滲設施，提高防滲設施施工質量，才能提升水閘防滲防水技術水平，有效地提高整個水利工程項目的質量。

一、水閘的作用及特點

1.水閘的作用

在水利工程中，水閘主要作為擋水、泄水或取水的建筑物得到廣泛應用。水閘利用閘門控制流量和調節(jié)水位，閘門開啟時，可以實現(xiàn)沖沙、排澇、泄洪，對潮水、洪水進行阻擋及抬高水位的作用。

水閘按閘室的結構形式，可以分為開敞式、胸墻式和涵洞式；根據(jù)使用功能的不同，可以分為節(jié)制閘、進水閘、沖沙閘、排水閘、擋潮閘、分洪閘等類型，具體內容見表1。

2.水閘的特點

水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成，通常來說水閘大多修建在土基和巖基上的沿岸泄洪道，平原水閘大部分是修建在土基上。由于水閘修建位置的特殊性，水閘必須具有以下幾個特點：

（1）要有足夠的抗滑穩(wěn)定性

當水閘關門擋水時，閘室要承受上下游水位差所產(chǎn)生的水平推力，在這種水平推力作用下閘室有可能向下游滑動。因此閘室的設計必須保證有足夠的抗滑穩(wěn)定性。

（2）要有消能防沖措施

當水閘開門泄水時，閘室的總凈寬度須保證能通過設計流量。閘的孔徑，需按使用要求、閘門形式及工程投資等因素選定。由于過閘水流形態(tài)復雜，流速較大，兩岸及河床易遭水流沖刷，較大的水流沖擊力會形成土基的破壞，要按照一定的使用標準采取有效的消能防沖措施。

（3）要防沉陷

水閘特別是平原水閘的地基多為較松軟的土基，具有承載能力小、壓縮性大的特點，在水閘自重與外荷載作用下容易產(chǎn)生沉陷或不均勻沉陷現(xiàn)象，從而形成閘室或翼墻的傾斜和下沉、閘門中底板斷裂、止水作業(yè)破壞，甚至引起結構斷裂等問題，嚴重的還會導致塑性破壞。因此設計時要充分考慮這些問題，避免出現(xiàn)水閘沉陷。

二、水閘滲透

當水閘上、下游存在水位差時，由于水閘地基土壤是透水的，在水頭作用下，水流會通過土的孔隙向下游流動，產(chǎn)生滲透。水從上游沿閘基和繞過兩岸連接建筑物向下游滲透，產(chǎn)生滲透壓力，對閘基和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利。滲流對土的顆粒也產(chǎn)生動水壓力，尤其是對建于土基上的水閘，滲透壓力大到一定程度，將發(fā)生滲透變形，會危及工程安全。

滲透變形主要是由土的性質、土的幾何條件內因及水流的條件外因決定的。內因決定滲透變形出現(xiàn)的形式，外因決定能否產(chǎn)生滲透變形。滲透變形一般可分為流土、管涌、接觸沖刷和接觸流土等。滲透變形對建筑物的破壞，往往不可預見，而一旦發(fā)現(xiàn)，又難以補救，可導致水閘工程的損毀，因此要通過研究水閘的滲透，采取必要措施保護水閘不受破壞。

三、水閘的防滲設施

水閘的防滲設施主要有鋪蓋、板樁和齒墻。

1.鋪蓋

鋪蓋有黏土、混凝土、鋼筋混凝土、瀝青混凝土，在小型水閘中也有采用漿砌石的。隨著土工合成材料的推廣應用，亦有采用土工膜防滲的。

（1）黏性土鋪蓋

為了保證黏性土鋪蓋碾壓施工質量，要嚴格控制黏性土的含水量，分層壓實。每層厚度一般為25～30cm。黏性土鋪蓋的平面尺寸無論多大，都不分縫，分段施工的交接處應取緩于1∶3的緩坡，以利于結合防滲。表面鋪設的干砌石、漿砌塊石或混凝土保護層與黏性土鋪蓋之間，應鋪設中粗砂類的過渡層。

（2）瀝青混凝土鋪蓋

瀝青混凝土鋪蓋是用瀝青、砂、礫石、礦物粉按一定的配合比例，加熱拌和，分層鋪筑壓實，瀝青混凝土鋪蓋的厚度一般為5～10 cm，通常選用60#石油瀝青。瀝青混凝土鋪蓋的柔性雖不如黏性鋪蓋，但有一定的適應地基變形的能力，也可兼作雙向擋水閘的上游護坦之用。瀝青混凝土鋪蓋像黏土鋪蓋一樣，中間不分縫，分層鋪筑和壓實，各層的鋪筑縫須錯開。鋪蓋與閘室或翼墻底板混凝土的連接處，鋪蓋厚度應適當加厚。

表1 水閘分類表

（3）混凝土及鋼筋混凝土鋪蓋

混凝土鋪蓋長度一般采用3～5倍的上下游水位差，但不宜超過20cm。因長度超過20cm后，為了減少地基不均勻沉降及溫度變化的影響，就要分塊并設置永久縫及止水。同理，閘室較寬的情況下，也需設置縱向（順水流方向）伸縮縫。根據(jù)已建工程經(jīng)驗，在地基土質較好時，縫距不宜超過15～20cm，土質中等時，不宜超過10～15cm，土質較差時不宜超過8～12cm。為了減輕翼墻及墻后填土對鋪蓋不利的影響，靠近翼墻的鋪蓋，縫距宜采用小值。鋪蓋邊緣與周邊建筑物之間接觸處亦需設置沉降縫，并設增厚齒墻，縫內設置止水。

2.板樁

板樁的種類按材料不同可分為鋼板樁、木板樁、鋼筋混凝土板樁等。隨著施工技術的提高和新型材料的使用，近年來較常采用施工方便、造價低廉的鉛直土工膜的水泥攪拌樁做鉛直防滲墻。

目前較多使用鋼筋混凝土板樁，它可以打入各種土基。鋼筋混凝土板樁一般采用矩形斷面，其厚度及寬度主要根據(jù)防滲要求和打樁設備條件確定。根據(jù)以前的施工經(jīng)驗，最小厚度和寬度均不宜小于20cm，一般采用C20～C25混凝土制作。

為確保板樁的防滲效果，鋼筋混凝土板樁拼接面設有凹槽，在板樁就位后，采用水泥砂漿灌入凹槽內。樁尖做成單側的斜面。板樁的上下段連接處為榫鉚，可與板樁一起預制。

3.齒墻

齒墻主要起阻滑作用，同時可增加地下輪廓線的防滲長度。一般用混凝土和鋼筋混凝土做成，深度一般為0.50～1.00m，為淺齒墻。如果出現(xiàn)以下兩種情況，一般采用深齒墻：①水閘在閘室底板后面緊接斜坡段，并與原河道連接時，在與斜坡連接處的底板下游側采用深齒墻（墻深大于1.50m），主要是防止斜坡段沖壞后危及閘室安全，保護閘基土不被破壞；②當閘基透水層較淺時，可用深齒墻截斷透水層，齒墻底部深入不透水層0.50～1.00m。

四、結語

綜上所述，水利工程建設中水閘防滲非常重要，如果處理不好會直接危及到水閘的安全。因此要注重水閘防滲，采取有效的防滲設施和技術，防止水閘滲透變形現(xiàn)象的發(fā)生，保證水閘的安全，以更好地發(fā)揮作用，服務于灌溉、發(fā)電、航運、水產(chǎn)、環(huán)保、工業(yè)和生活用水等社會需要