节制闸结构物防渗技术探析

唐开胜 戴勇

摘 要：水闸是水利工程的重要组成部分，节制闸主要用于水利工程上、下游水位调节，是兼顾通航、控制下泄水量的水闸。其能统筹兼顾兴利与除害、经济效益、社会效益及生态环境效益，综合考虑相关行业、部门的要求。水闸防渗措施是否到位，对于水利工程项目质量有着至关重要的作用。文章主要探讨分析了节制闸的作用、节制闸的渗透特点、节制闸结构物防渗技术等，并对节制闸防渗技术要点进行了研究。

关键词：节制闸;防渗技术

中图分类号：TV662 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）10-052-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.10.026

我国地域广袤，但是水资源紧缺且分布不均，旱涝灾害频发。因此，国家在治水兴水方面下了很大功夫，水利建设成为国家发展的重要组成部分。水闸是水利工程的重要组成部分，水闸防渗技术对保障水利工程质量至关重要。在水闸施工过程中加强其基础加固及防渗处理是重点。由于水利工程施工复杂、历史因素等原因，在很多施工技术方面非常容易出现各种问题。致使水闸工程出现问题较多的就是渗透问题，因此水闸防渗透技術的提升和施工质量的提高，对水闸工程整体质量的提升起着关键作用。

1 水闸作用、分类及特点

水闸是一种水工建筑物，其作用是挡水、泄水，兼顾河床冲淤及改善水质等，被广泛应用在水利工程中。其利用闸门来控制水流流量和水位，通过闸门的开放实现冲沙、泄洪、排涝，对水流起到阻挡和抬高水位的作用。水闸按其功能进行分类，分别为节制闸、冲沙闸、进水闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸等[1]。水闸通过闸室、上下游连接段共同组成，一般情况下水闸修建在土基或岩基上的沿河岸泄洪渠道，平原地区的水闸多建在土基上。水闸修建位置比较特殊，就使得其具备一定的特点：具有很强的抗滑性和稳定性;具备消能防冲措施;可以防沉陷。

节制闸是水闸的一种，位于水利工程的上游地段，通过调节上、下游水位来控制下泄水量，主要作用是通过调节水位来满足水利工程引、排水、航运等需求。

2 节制闸渗透特点

因为节制闸修建在沿河岸泄洪渠道的土基或岩基上，当其上下游存在一定的水位差时，因为节制闸的地基存在透水性，在水流的不断作用下，水会通过地基土壤的孔隙不断向下游流动，这就是渗透。水流从上游沿着水闸建筑物的地基，同时绕过河道两岸的连接建筑物不断向下游进行渗透，从而有了渗透压力，破坏水闸的闸基及两岸连接建筑物的稳定性。随着渗透压力的不断增大，会造成渗透变形，从而危及节制闸工程的安全。

渗透变形情况主要与节制闸建筑物地基所在处的土壤性质、几何条件内因及水流情况等有关。其内因决定了渗透变形表现出的形式，外因决定其是否产生变形。渗透变形造成的破坏性极大，而且存在很多未知伤害，一旦出现变形将很难实施补救措施，会对水闸建筑工程造成致命损害，因此必须要对水闸防渗透技术加强研究[2]。

3 节制闸防渗技术要点

节制闸建设工程的防渗处理工作，对节制闸日后的安全运行相当重要，对其防渗的基础施工措施也较多，通常情况下通过排水以及防渗等两种方式的结合进行施工。其中，排水方式是在节制闸下游的渗流出口位置实施布置，以保障渗流能够尽快排放至下游区段，防止渗流情况发生。现主要分析节制闸防渗施工过程中的技术要点。

3.1 垂直和水平防渗技术应用

最常用的节制闸防渗施工技术就是通过防渗墙及齿墙预防渗透，这两种方式都是垂直防渗技术。节制闸施工过程中的防渗环节，垂直防渗技术一般在软基表面进行，比如通过灌注混凝土墙和板桩可以很好地起到防渗作用，其缺点就是该施工复杂性较强。齿墙的应用是在河道上游和水闸室的下游区段进行实施的，这种垂直防渗技术可以有效提升节制闸的防渗效果，但一般应用在砂性水闸地基中。在岩基水闸建设过程中，则选用垂直灌浆的方法实施防渗处理。在节制闸室的上游防渗处理过程中，还会使用到水平防渗技术，即采用混凝土对其加强铺盖，这种方法主要用在节制闸上游，且和节制闸室底板一起构成不透水的地下防渗防线[3]。

3.2 止水分缝防渗设置工作

在对节制闸进行垂直和水平防渗技术处理时，同时还要密切关注止水分缝施工开展情况。这种方法的应用是因为，节制闸建筑结构因下沉或温度等影响造成节水闸建筑物出现裂缝，所以需要提前在水闸建设施工过程中进行止水分缝施工设置。这种方法可以有效保障节制闸每个结构物之间相互不会受影响，但基于建筑物抗震因素的考虑，如遇到地震情况则会造成缝隙加大。故在进行伸缩缝及沉降缝的防渗处理过程中，一定要做好相应的止水结构设置。止水主要分为垂直和水平两种方式，而且所使用的建筑材料要具备较大的柔性和较强的适应力。

3.3 科学设置水闸连接建筑设施

节制闸有较多的结构建筑物，特别是节制闸和土堤连接的时候，要加强绕侧边墙的水平防渗施工，或者进行底板的垂直防渗施工质量监督和检查。这就要求在进行节制闸防渗处理时，必须对施工现场及水闸实际安装位置等进行详细的调研和勘察，考虑各结构物设置的科学性和合理性，运用严谨的工作态度进行防渗方案的制定。同时对侧边绕渗情况进行考虑，计算可能对建筑物基底造成的压力，计算墙底接触面的渗透是否符合标准要求，以确保河道下游的排渗符合科学性要求。因此，通常在进行排水井设置时，首先要在翼墙的外侧进行，设置两到三个，而且直接和下游的尾水进行相连，以减少绕渗水，有效提高节制闸结构物连接处的防渗处理效果。

4 节制闸结构物防渗技术实施策略探析

节制闸的防渗技术实施策略主要有三种：铺盖法、设置板桩、建设齿墙。具体的实施策略如下。

4.1 覆盖法

铺盖施工法，主要使用黏土、沥青混凝土、钢筋混凝土等，有些小型的水闸还会使用浆砌石，随着建筑材料的不断更新，也出现了土工膜防渗。

黏土铺盖施工通过碾压方法来压实黏土，减少黏土中的水分，并对其含水量进行控制，要求其符合施工标准。该方法要求黏土铺盖的平面不允许出现分缝，对于分阶段施工的要求在其两处施工的交接处采取缓坡方式进行连接，防止出现分缝造成渗透。在其表面要使用干砌石和混凝土等，要使用中粗砂类物质进行过渡与黏土铺盖进行连接。

沥青混凝土铺盖法，使用沥青、砂砾石以及矿物粉等按标准比例进行加热混合搅拌，然后通过分层铺设、分层压实的方法进行铺设，对于沥青混凝土类型及厚度均要按施工技术方案标准进行。与黏土铺盖法相比，沥青混凝土铺盖法缺少一定的柔性，但是其具备更强的能力来抗击地基变形。其与黏土铺盖法的相似之处是均不得出现中间分缝现象，分层铺设及压实，各层的分缝必须错开实施。

钢筋混凝土铺盖法，其铺盖长度通常为3至5倍河道的上游和下游之間的水位差，但总长度不宜过长，具体尺寸需要针对具体施工现场情况进行测量，严格依据施工方案进行。铺设长度如果过长则要设置止水分缝，以减低建筑物地基不均匀造成的沉降和温度变化带来的影响。同样，如果节制闸的宽度过大，也要按水流方向设置相应的伸缩缝，缝距要根据实际施工场地情况进行相应设置。在靠近墙处的铺盖，其缝距要尽量小，铺盖的边缘与其他结构物之间的连接处也要设置相应的沉降缝并止水。

4.2 设置板桩

板桩设置法，按着板桩的建筑材料分为钢板桩、钢筋混凝土板桩、木板桩等。现代建筑材料不断出现创新的先进科技材料，随之出现的还有水泥搅拌桩做的铅直防渗墙。铅直土工膜是新型的创新材料，其特点是施工简单、价格低廉。当前普遍使用的是钢筋混凝土板桩，其特性是适应多种土基，该方法通常使用矩形断面，厚度和宽度要依据节制闸的具体防渗技术要求和打桩施工设备来具体确定。在钢筋混凝土板桩之间的拼接面处均设置了凹槽，当板桩施工就位之后，将水泥砂浆灌注到凹槽中。其板桩的桩尖要做成单侧的斜面，且其上下段的连接处均为榫卯结构，与板桩共同进行预制[4]。

4.3 建设齿墙

建设齿墙是为了起到阻滑效果，还可增加地下的轮线来增加防渗长度。齿墙的建设通常是混凝土还有钢筋混凝土做成的，其深度在0.5m至1m之间，叫做浅齿墙。推理可知还有深齿墙，深齿墙的深度大于1.5m。深齿墙的使用情况分为两种，一是当水闸在其闸室板的后面紧紧连接斜坡段，且与原河道进行连接时，这时候在与斜坡相连接的底板下游方向采用深齿墙。其作用是为了防止斜坡段被冲坏之后危及闸室的安全，用来保护水闸的基土不被损坏。二是当水闸的闸基透水层很浅的时候采用深齿墙来截断，其齿墙的底部要深入到不透水层的0.5m至1m范围。

5 结语

目前，我国虽然在综合治水能力方面取得了较大成就，但是每年还是会发生多次洪涝灾害，部分地区仍然水资源紧缺。近年来，国家不断加大对水利建设的投入规模，工程建设质量也在不断提高，水利工程发挥的作用越来越大。水闸工程是水利工程项目的重要组成部分，防渗技术对于保障水闸工程的安全运行起到了关键性作用。文章通过分析水闸的类型、作用和特点，分析节制闸的作用和渗透特点，研究节制闸防渗技术要点，对节制闸结构物防渗技术进行探讨分析。通过以上内容的分析研究，可以看到在进行节制闸结构物防渗施工过程中需要注意的技术要点，通过对技术要点的分析以及实施策略的阐述，希望可以给我国的水利建设工程提供一些参考，促进水利建设工程项目质量不断提高。

参考文献

[1] 李鼎鼎.节制闸结构物防渗技术浅析[J].珠江水运，2020（11）：41-42.

[2] 魏文强，程博，李炳华.复杂地基水闸渗流计算与防渗措施探讨[J].水利规划与设计，2019（07）：110-113.

[3] 付爱华.深厚软土地基水闸防渗处理设计实践[J].广东水利水电，2018（12）：65-68.

[4] 王星梅，刘倩怡，张磊，等.某节制闸深基坑支护设计与研究[J].水利规划与设计，2016（11）：65-67，74.