大路坪节制闸混凝土铺盖渗漏原因分析及防渗处理

姚朝辉

（湖南益众水利建设有限公司湖南益阳413002）

【摘要】大路坪节制闸作为极具综合效益的大型水闸，以排为主同时兼顾灌溉、发电以及航运等，在一定程度上已经被列入全省重点进行保护的病险工程之一。同时，闸前混凝土的铺盖曾出现的裂缝次数很多，虽然修补的次数很多，但是仍然不能取得理想的效果。本文通过分析该工程的特点混凝土铺盖出现渗漏的原因原因，比较多种方案将最佳的防渗处理方案确定下来，铺盖渗漏的问题逐渐得到了有效的解决。

【关键词】大路坪节制闸；混凝土铺盖；渗漏原因分析；防渗处理

【中图分类号】TV544【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）12-0080-02

1.工程概况

大路坪水闸位于益阳市赫山区烂泥湖垸欧江岔镇大闸村湘江一级支流撇洪新河上，所在撇洪新河堤段桩号为16+085，下游距撇洪新河出口入湘江处的乔口闸16km，是撇洪新河上一座大（2）型水闸。水闸距欧江岔镇4km，距朱良桥镇2km，距益阳城区35km。大路坪水闸闸址控制流域集雨面积689.6km2，多年平均降雨量1482.7mm，闸址以上干流长25.595km，坡降0.25‰。大路坪水闸闸址区河床宽52~68m，河床底部高程27~27.5m，两岸防洪大堤堤顶高程39.0m左右，大堤边坡坡角25~45°，本枢纽工程主要建筑物主要有泄洪闸、深孔闸、电站、交通桥。

2.分析裂缝的原因

经过对现场的勘测，贯穿闸前混凝土铺盖的裂缝的形状一般都比较规则，最大的缝宽在45mm左右，原有的止水橡皮多处已经被破坏，导致铺盖渗径的进一步缩短，防渗方面的性能基本消失，导致严重的渗水，这便在很大程度上对该制闸的安全平稳运行造成了严重的影响。

2.1设计方面

铺盖原设计的厚度为250mm，长、宽各40m、75.2m，纵横向配筋均为Φ6@200mm，纵向伸缩缝共10条，纵缝之间的距离控制在8.6~9.4m之间，伸缩缝并未在横向设置。这与水闸的相关设计规范做对照，不难发现原来铺盖的各方面设计与规范要求并不相符。

2.2施工方面

大路坪节制闸始建于上个世纪七十年代，施工以民兵所组成的大兵团作战为主，首先对底板进行开挖、浇筑混凝土、钢筋的制作安装与养护以及到伸缩缝的处理等各个方面均不能满足设计施工的要求，其中有五条纵向的伸缩缝中并没有进行相关的止水作业处理。

同时，水闸处河流系人工开挖而成，原上部弱透水性的粘性土大部分已被挖除，闸基下上下游低液限粘土层厚度仅0.5~2.9m，其下部为弱～中等透水性的粉细砂层，厚度大约有1.3~3.7m，粉细砂下部为中等～强透水性的砂卵砾石层，深未见底。在水闸闸门闭合时，水闸上、下游河水存在约6.5m的水头差，闸基下部呈中等～强透水性的粉细砂、砂卵砾石中易形成地下水渗漏通道，长期的渗透作用可在粉细砂、砂卵砾石层中形成一定的渗漏通道，中～强透水层的细小颗粒不断被渗透水流带出地表，导致渗漏通道扩大，从面在闸基下部的地层形成空洞，连通了水闸上下游的河道，最终在水闸下游河道发生管涌，并致闸基发生沉陷、开裂等渗透变形问题。为防止闸基发生渗漏渗透变形问题，设计曾在水闸上游设置了20m长的铺盖，在下游设计了30m长的消力池及50m长的海漫。但经过多年运行后，上游铺盖、下游消力池及海漫均遭到较严重的破坏，已逐渐失去防渗的功能。

另外，由于水闸设计标准较低，施工质量较差，加之经过30多年运行，砼结构老化等因素影响，水闸上游铺盖/下游消力池底板及海漫均出现了冲刷坡坏问题，上游铺盖出现3条纵向裂缝，下游消力池底板开裂、部分海漫被冲毁，已不能有效防止坝基渗漏及下游河床的抗冲稳定问题。

2.3运行管理方面

为确保捕鱼、灌溉以及水利秋冬修等方面的要求能够获得极大的满足，在实际运行期间水闸基本上处于两种状态中，即开闸放水和关闸蓄水，并且不可避免的存在着蓄满或者放干两种极端。与此同时，铺盖工作的条件也相应的发生两种变化，一种是在水里面进行长时间的潜伏，另一种在空气中长期的暴露，导致铺盖长期受着干湿和温度的反复变化。

基于上面各种原因的影响，致使铺盖混凝土强度较之前有所降低，剧烈的温度应力变化无法抵御，进而导致干缩和温度裂缝最先出现，并且伴随着水流的渗透作用和时间的推移，地基逐渐会出现强大的渗透变化，最终导致裂缝进一步扩展，渗径有所减短，造成防渗性能的降低以至消失。

3.处理的方法

3.1方案的选择

该节制闸铺盖防渗处理本着恢复闸原设计受力条件的原则，也就是说经过防渗处理过铺盖的水流渗长度最好能够极大的满足原设计方面的要求，在此基础上相应的提出了三个方案进行处理，即对原铺盖进行修补、重新做一个铺盖以及在闸前增设悬挂式高喷混凝土墙。

经过科学的研究与认真的分析，最终将第三个方案确定下来。由于原铺盖的裂缝本来就比较严重，受水流的长时间渗透和恶劣地质条件的影响，虽然经过多次的修补，但是裂缝仍然非常明显的存在着，因此不适合再对原铺盖进行修改。同时，如果重新另作铺盖，工程造价非常高且施工有一定的难度。然而，在闸前增设悬挂式高喷混凝土墙的方式，只需要简单的处理一下高喷混凝土墙上游的铺盖裂缝便可以实现与原铺盖同样的抗渗稳定性要求，安全又可靠，不会受到原有设计结构和铺盖基础地质变化的影响，并且还能极大的减少工程造价。

3.2高喷混凝土防渗墙设计

以莱茵渗透理论为依据，与沿水平方向的渗透相比沿铅直渗削渗透水头的效果更好，在计算水力的过程中若按照渗径相同的原则，则防渗墙深入到基础层中的深度只需要0.7m便可以与长为40m的原铺盖的同等效果。然而，以原设计的地质资料为依据，闸底高程在27.5~23.5m之间的主要是细砂夹泥层，细砂层地基一般在高程23.5m以下。高压定喷防渗墙只有从细砂夹泥层和细砂层内穿过，良好的防渗效果才能有所保证，为此将其高度定位8m，厚度为20cm。如下图所示：高喷防渗墙示意图。

3.3高压喷射灌浆

冬季开闸放水后铺盖层便基本生就处于干枯的状态，这个时候比较适合进行施工。为了简化操作和确保防渗能够得到理想的效果，防渗墙确定在铺盖最后一条与裂缝相贯穿的下游，墙体轴线与闸轴线离闸底板前缘0.8m处保持平行，并且沿着翼墙逐渐深入到两岸的岸破内。沿着墙轴线对钻孔进行单排布置，其中孔距控制在2米，单孔的深度在8米，施工过程中应用的主要是三管成套技术，灌注水和水泥浆的的压力分别控制在40MPA，和0.2MPA左右，摆喷角的度数为20度，利用折线切割的方式将防渗墙连接起来，以此可以确保墙最小的厚度在20cm以上、喷嘴直径能够控制在1.8mm，由此能够还能够提升喷射管的速度（每分钟5~6cm）。本次施工所使用的是浆液比重为1.8~1.9、425#水泥，由此高喷防渗墙底在细砂层中的插入深度为1m左右，顶部还能够与混凝土铺盖相连接。

3.4裂缝的处理

高喷防渗墙上游处的裂缝通常只需要进行简单的处理即可。首先将油膏麻线填入缝中并进行平整，以此能够确保外观的完整，防渗板的功能也能够最大限度的发挥出来；将油膏麻线和环氧树脂砂浆粘贴平板橡皮同时填入防渗墙下游的结构缝中，以此可以达到良好的止水效果。

经过处理裂缝并没有得以继续扩展，表面的具体平整度、下游的渗透压力以及裂缝的宽度等保持不变，该节制闸的运行也恢复到正常状态中。这也相应的说明，通过在闸前增设悬挂式高喷混凝土墙的方法，设计和施工都非常简捷，用较小的投资便能够取得良好的效果，值得进行大力的推广与应用。

4.结语

本文对大路坪水闸工程的基本状况进行了简单的介绍，从设计、施工以及管理方面对裂缝产生的原因进行了详细的分析，在此基础上经过深入的思考，从方案的选择、高喷混凝土防渗墙设计以及高压喷射灌浆等方面进行了相关的防渗处理。

参考文献

[1]苏忖安.大路坪节制闸安全鉴定及除险加固措施[J].湖南水利水电,2001,（06）.

[2]王静莲,贵秋民.大路坪节制闸混凝土铺盖渗漏原因分析及防渗处理[J].防渗技术,1998,（01）.