老郎川河中斗閘閘基防滲處理方案研究

老郎川河中斗閘閘基防滲處理方案研究

1高重基礎(chǔ)排水閘基中斗門位于老郎川河的入口，位于珠江流域水刑河的水系中，位于郎溪區(qū)濤市紅興村。它是郎川河流域防洪系統(tǒng)的重要工程。鋼筋混凝土胸(墩)墻式(半開敞)閘室,共9孔,單孔凈寬6m,凈高5.5m。設(shè)計過閘流量800m3/s,為大(2)型水閘。中斗閘閘室地基由強透水的③層細(xì)中砂夾粗砂和④層砂礫石構(gòu)成,建閘時,為提高閘基承載力和防止振動液化,對閘基、岸墻和翼墻下地基進(jìn)行了重夯加固處理,重夯范圍沿閘室、岸墻、上下游翼墻底板外緣四周再向外延4m?，F(xiàn)狀閘基滲漏嚴(yán)重,主要表現(xiàn)在:從邊墩排水孔滲水流量大、二級消力池右側(cè)水面上有漩渦產(chǎn)生,閘上游水位較高時,下游左側(cè)翼墻與導(dǎo)流堤交接底部出現(xiàn)較大滲流量并有細(xì)砂被不斷帶出。種種現(xiàn)象說明閘室兩岸存在較嚴(yán)重的繞滲問題,危及水閘的安全運行。2防滲及滲流穩(wěn)定性閘室地基細(xì)中砂夾粗砂層和砂礫石層是中斗閘集中滲漏的通道,經(jīng)分析,該土層的滲透變形方式以流土為主。中斗閘原設(shè)計在翼墻下布置擺噴幕墻,建設(shè)階段,受限于當(dāng)時施工技術(shù)力量等因素,未予實施;上游混凝土鋪蓋和閘室底板前址處的防滲齒墻及消力池尾坎下的混凝土齒槽均未貫穿砂礫石層進(jìn)入有效防滲層。因此,防滲處理不徹底,閘基缺乏可靠的深層截滲措施是中斗閘閘基滲漏的重要原因。由于中斗閘未布設(shè)觀測設(shè)施,因此無法通過觀測資料從理論上分析閘室的滲流穩(wěn)定性態(tài),根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范,復(fù)核閘室惡劣工況下的滲流穩(wěn)定性,復(fù)核結(jié)果閘室底板所需防滲長度不夠,閘基水平滲透坡降、閘基出口段滲透坡降及側(cè)向繞滲出逸坡降均小于該土質(zhì)的允許坡降值。即理論分析該水閘的抗?jié)B穩(wěn)定性性態(tài)較差。3水平防滲與垂直防滲相結(jié)合處理考慮本工程閘基存在較厚的砂礫石層,若采用單一水平防滲,效果不理想,故采用水平防滲和垂直防滲相結(jié)合的綜合處理措施。采取的水平防滲處理措施主要為:拆除重建閘室上游混凝土鋪蓋,并對其下方原有粘土鋪蓋進(jìn)行翻修。垂直防滲措施主要是沿上游重建的混凝土鋪蓋末端齒槽底部造截滲墻,截滲墻的形式比選如下。3.1高壓噴射灌漿防滲墻方案一:薄壁抓斗塑性混凝土防滲墻,墻厚0.3m。混凝土防滲墻造槽可采用鋸槽法、薄壁抓斗、射水法等方法。相對來說,薄壁抓斗防滲墻可利用成槽設(shè)備,采用振沖等措施將墻體與基巖有效搭接,效果較好,作為本工程防滲處理的比較方案。方案二:高壓噴射灌漿防滲墻,墻厚0.2m。高壓噴射灌漿的形式目前分為旋噴、擺噴和定噴三種。根據(jù)新的水工建筑物防滲工程高噴灌漿技術(shù)規(guī)范規(guī)定,定噴適用于粉土、砂土;擺噴、旋噴適用于粉土、砂土、礫石和卵(碎)石地層。選擇高壓擺噴防滲墻作為本工程比較方案。上述兩方案布置(包括位置、長度和頂、底高程)相同,特性、優(yōu)缺點比較見表1。兩方案投資相差不大,方案一略多。綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素,本工程垂直防滲加固方案選用方案二,即高壓擺噴防滲墻方案。3.2設(shè)計高壓噴射防止?jié)B透的墻設(shè)計1回填水土流失坡面沿閘底板上游齒槽底高程在鋪蓋末端齒槽底部開挖一底寬1.5m、邊坡1∶2的深槽,槽內(nèi)回填水泥土,防滲墻頂部嵌入水泥土內(nèi)1.0m。防滲墻兩端分別延伸至閘室兩側(cè)岸墻以外50m處,截滲墻總長181.84m,墻厚0.2m。兩岸防滲墻頂高程高于設(shè)計洪水位0.30m。防滲墻底部深入第⑤層泥質(zhì)粉砂巖層內(nèi)1.0m。加固剖面見圖1。2水泥、混凝土整合布本工程砂礫石強透水層埋藏不深,參照國內(nèi)眾多高壓噴射灌漿工程實例,初步擬定本工程的灌漿設(shè)計參數(shù)為:高壓擺噴為單排,孔距1.5m,采用擺噴折接形式,折接擺角30°～90°,擺噴工藝采用雙管法,水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥,水泥細(xì)度要求是通過4900孔/cm2標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余量小于5%,高噴凝結(jié)體板墻厚度不小于0.2m,滲透系數(shù)K≤i×10-5cm/s,抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值R28≥8MPa～10MPa(滲透系數(shù)K為現(xiàn)場試驗指標(biāo),凝結(jié)體抗壓強度為室內(nèi)試驗指標(biāo))。施工前應(yīng)選擇代表斷面進(jìn)行現(xiàn)場試驗以取得適宜的施工工藝和技術(shù)參數(shù),如測試地下水滲流速度大于0.09cm/s時,須在水泥漿液中加入速凝劑。4閘基及側(cè)向繞滲透率降降根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計規(guī)范附錄C,閘基滲透壓力采用改進(jìn)阻力系數(shù)法計算閘室穩(wěn)定滲流下的滲流場,復(fù)核上、下游最大水位差下閘基及側(cè)向繞滲水平坡降及出逸坡降,結(jié)果見表2。根據(jù)SL265-2001水閘設(shè)計規(guī)范,砂礫石閘基出口段防止流土破壞的允許滲透坡降值出口段為0.35～0.4,水平段為0.10～0.13?？梢钥闯?閘室地基經(jīng)過防滲處理后,滲透坡降大大降低,處理前閘基出口段滲透坡降及側(cè)向繞滲出逸坡降均不能滿足規(guī)范要求,處理后閘基土的滲透坡降及側(cè)向繞滲出逸坡降均小于允許值,能滿足規(guī)范要求。證明防滲處理措施可行。5施工方案的確定1)水閘垂直防滲方式較多,不同的工法適用的條件并不完全相同,應(yīng)根據(jù)不同情況選用合理的防滲措施。高壓擺噴技術(shù)構(gòu)筑防滲墻,防滲效果一般可達(dá)10-5cm/s～10-6cm/s,具有效果好、速度快、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)適宜等特點,與其他工法相比,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。但高噴灌漿技術(shù)與其他防滲技術(shù)一樣,有一定的適用范圍,在方案選擇時,必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,