穿堤涵闸发生渗透变形的原因与加固技术

杨传远

摘要：现阶段，我国水利工程正处于快速发展的新时期，防汛工作也关系着人民群众的生命财产安全，加强对穿堤涵闸渗透变形原因以及加固技术的研究具有十分现实的意义。文章针对穿堤涵闸渗透现象和引起这些渗透变形情况的原因进行了分析，并提出了有效的加固技术方法，以供有关人员参考。

关键词：穿堤涵闸；渗透变形；加固技术；防渗帷幕；反压工程 文献标识码：A

中图分类号：TV223 文章编号：1009-2374（2015）24-0124-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.061

穿堤涵闸是水利工程防洪防汛工作中重要的工程，对防汛工作具有极其重要的影响。然而，在历次的防汛工作中，也逐渐暴露出穿堤涵洞渗透中存在的问题，暴露出穿堤涵闸在设计、施工以及管理方面存在的诸多问题。现阶段，我国水利工程正处于快速发展的新时期，防汛工作也关系着人民群众的生命财产安全，加强对穿堤涵闸渗透变形原因以及加固技术的研究具有十分现实的意义。

1 穿堤涵闸渗透变形现象

穿堤涵闸渗透变形现象主要体现在以下四个方面：

1.1 土堤与穿堤涵闸接触面渗漏现象

由于上游水位升高，穿堤涵闸在长期的浸泡作用下，与土堤接触面就会发生渗漏。在堤防背水坡出口处以及上游坡常常会发生集中渗流，导致土粒流失，引起空洞而引起渗漏。

1.2 涵洞裂缝导致接头处止水失效发生漏水

由于涵洞出现裂缝，导致涵洞洞壁存在漏水现象。接头止水失效，导致横纵向渗流连接到一起。

1.3 穿堤涵闸背水坡发生渗水

当堤防上游水位抬升后，背水坡脚处的土壤会变得潮湿，土壤的颜色会逐渐变深，然后就会出现渗水现象。然而土壤潮湿不能被带走，使得土壤潮湿区域不断的扩大，堤防土壤变软，严重情况会导致堤坡脱落。如果渗漏出口缺少保护层，在渗漏量不断变大的情况下，土粒会被带出，形成孔穴，使得渗漏处逐渐形成一个联通的整体。

1.4 穿堤涵闸出现地基渗漏现象

当上游水位提升后，水压力就会增加，就会导致地基渗漏问题出现。如果穿堤涵闸地基类型属于单层均质砂土类型，其渗水形式会由正常转换为不正常，在下游地基表面就容易发生翻水带砂现象，最终形成集中渗漏通道。如果地基类型为双层结构，并且其不透水层非常薄，其下游地基表面就会出现渗流顶穿问题；随着渗漏量越来越大，甚至渗出了清水，在后期出现浑水，就说明有严重流土、管涌现象发生。如果穿堤涵闸上游涵洞、底板等基础上出现渗透，严重会将基础掏空，最终使得建筑物断裂、沉陷。

2 穿堤涵闸发生渗透变形的原因

这些渗透破坏现象主要是由于堤防土体渗透的稳定性被破坏，进而造成的渗透。穿堤涵闸的地基以单层透水地基以及黏土粉土层为主，下层主要是砂砾层或砂层结构，在筑堤过程中由于就地取材的施工原则，常常难以使用理想的黏壤土。穿堤涵闸的两端堤防相对透水，在上游水位不断提升后，会从上游向下游绕流，形成三向渗流现象。尤其是在沿水流的方向的穿堤涵闸较长、较窄，地基透水以及两侧集中渗流，会导致提防局部渗流扩大，渗流严重区域主要集中在上游堤坡以及下游的排水段，对下游穿堤涵闸形成一个不利的工作条件，使得渗透破坏更加严重。

导致渗透破坏的原因主要包括渗透压力过大、渗透流速大、渗透比降升高，超出了允许的范围，会使得某一局部位置的土粒被带走，使得发生成块的土体被浮起或者集中渗透通道形成。而渗透流速、比降以及压力等大小，与侧向防渗型式、地下轮廓线型式、防渗长度等有直接的关系。造成渗透压力、渗透流速以及渗透比降压力过大的原因包括侧向防渗长度太短、防渗轮廓型式不足。

另外，在穿堤涵闸施工过程中，由于一些因素的影响也会导致渗透破坏现象发生，具体体现在以下三个方面：（1）在穿堤涵闸工程设计阶段，设计人员没有了解实际情况，同时也没有掌握第一手现场资料，加上一些其他因素的局限性，往往会导致设计人员考虑不周或不符合规律。另外，设计过程中也会存在不同程度的弱点与缺陷，使得整个设计方案不够完善，给穿堤涵闸工程项目带来安全隐患。（2）在工程施工过程中，由于施工条件、环境等因素的影响，给工程施工造成严重的制约；同时在施工过程中没有严格的质量管理措施，没有严格按照设计文件与施工规范进行，导致穿堤涵闸以后的使用过程中存在隐患。（3）在工程管理及使用过程的日常养护方面，如果日常养护不到位，检修不够及时，导致没有及时的发现工程的弱点与缺陷，在没有及时补救的情况下，使得这种不利的条件情况加重。在使用时间逐渐变长的情况下，这种安全隐患就会慢慢的积累，使得建筑物运行性能降低。

3 穿堤涵闸渗透变形的加固技术

现阶段，对于穿堤涵闸渗透变形问题的加固主要通过以下三种方式：第一是构建反压工程；第二是加长涵洞；第三是建筑防渗帷幕。这三种加固措施各有优劣，具有一定的局限性以及适用条件，同时还需要采取一定的排水减压措施，才能使防渗加固发挥更好的效果。

3.1 反压工程技术

反压工程技术就是在穿堤涵闸背水侧建设反压闸，汛期在穿堤涵闸与反压闸之间进行注水，能够在一定程度上抵消一部分外河水位造成的水透。如果汛期出现高水位，即使有反压闸，同样会发生渗透变形现象，还需要在反压闸后面的渠道上再修筑1～2个反压坝。反压措施对于穿堤涵闸的安全渡汛有帮助，但不能消除产生渗透变形的内在因素，而且反压坝属于汛期抢险工程设施，为了不妨碍排涝或灌溉，主汛期过后必须拆除反压坝。所以，对于汛情频繁的地区，这种防渗加固技术不够适用。

3.2 建立防渗帷幕

防渗帷幕主要建设在强透水性较薄的地基情况下，能够将强透水层截断，造成很好的防渗加固效果，并且工程造价非常低，并且由于土石方工程量非常少，施工速度也相对较快。然而防渗帷幕在强透水性较厚的地基中，不能完全将强透水部分截断，给工程质量控制增加了难度，防渗效果大大降低，并且工程造价较高。另外，悬挂式的防渗帷幕经过验证，其防渗效果也不够理想。由于防渗帷幕和穿堤涵闸的外壁紧密相连，对施工很方便，因此在防渗帷幕建造过程中，采用高压喷射施工方法能够提高施工的效率，增强防渗帷幕的作用。同时，如果采用这种加固技术，还需要对渗流出口附近堤段进行反滤护砌，以提升防渗帷幕的加固压力。

3.3 接长涵洞

在低水位的一端将涵洞接长，不仅能够将渗流路径延长，也可以起到压渗效果。采用这种防渗措施，主要用于强透水性地基较深的地基形式，但如果强透水性较浅，还必须有更长的防渗长度，在很大程度上会增加工程整体的造价，也会对以后清淤、建筑检修工作增加难度，所以还需要通过减排减压的方式进行辅助。

4 结语

通过上述分析可知，穿堤涵闸是防汛工程中重要的工程，对防汛工作具有重大的作用。然而由于地基、汛情因素的影响，导致穿堤涵闸发生渗透现象，给防汛工作带来重大的影响，给人民的生命安全造成威胁。这就需要针对工程地基实际情况，选择合适的防渗加固方式，并通过相应的措施加以辅助，提高穿堤涵闸防汛能力，为人民安全提供保障。

参考文献

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[4] 云辉，刘丽云.穿堤涵闸渗透现象造成的威胁以及防治技术[J].工程技术，2012，17（3）.

（责任编辑：蒋建华）