老郎川河中斗闸闸基防渗处理方案研究

老郎川河中斗闸闸基防渗处理方案研究

1高重基础排水闸基中斗门位于老郎川河的入口，位于珠江流域水刑河的水系中，位于郎溪区涛市红兴村。它是郎川河流域防洪系统的重要工程。钢筋混凝土胸(墩)墙式(半开敞)闸室,共9孔,单孔净宽6m,净高5.5m。设计过闸流量800m3/s,为大(2)型水闸。中斗闸闸室地基由强透水的③层细中砂夹粗砂和④层砂砾石构成,建闸时,为提高闸基承载力和防止振动液化,对闸基、岸墙和翼墙下地基进行了重夯加固处理,重夯范围沿闸室、岸墙、上下游翼墙底板外缘四周再向外延4m。现状闸基渗漏严重,主要表现在:从边墩排水孔渗水流量大、二级消力池右侧水面上有漩涡产生,闸上游水位较高时,下游左侧翼墙与导流堤交接底部出现较大渗流量并有细砂被不断带出。种种现象说明闸室两岸存在较严重的绕渗问题,危及水闸的安全运行。2防渗及渗流稳定性闸室地基细中砂夹粗砂层和砂砾石层是中斗闸集中渗漏的通道,经分析,该土层的渗透变形方式以流土为主。中斗闸原设计在翼墙下布置摆喷幕墙,建设阶段,受限于当时施工技术力量等因素,未予实施;上游混凝土铺盖和闸室底板前址处的防渗齿墙及消力池尾坎下的混凝土齿槽均未贯穿砂砾石层进入有效防渗层。因此,防渗处理不彻底,闸基缺乏可靠的深层截渗措施是中斗闸闸基渗漏的重要原因。由于中斗闸未布设观测设施,因此无法通过观测资料从理论上分析闸室的渗流稳定性态,根据水闸设计规范,复核闸室恶劣工况下的渗流稳定性,复核结果闸室底板所需防渗长度不够,闸基水平渗透坡降、闸基出口段渗透坡降及侧向绕渗出逸坡降均小于该土质的允许坡降值。即理论分析该水闸的抗渗稳定性性态较差。3水平防渗与垂直防渗相结合处理考虑本工程闸基存在较厚的砂砾石层,若采用单一水平防渗,效果不理想,故采用水平防渗和垂直防渗相结合的综合处理措施。采取的水平防渗处理措施主要为:拆除重建闸室上游混凝土铺盖,并对其下方原有粘土铺盖进行翻修。垂直防渗措施主要是沿上游重建的混凝土铺盖末端齿槽底部造截渗墙,截渗墙的形式比选如下。3.1高压喷射灌浆防渗墙方案一:薄壁抓斗塑性混凝土防渗墙,墙厚0.3m。混凝土防渗墙造槽可采用锯槽法、薄壁抓斗、射水法等方法。相对来说,薄壁抓斗防渗墙可利用成槽设备,采用振冲等措施将墙体与基岩有效搭接,效果较好,作为本工程防渗处理的比较方案。方案二:高压喷射灌浆防渗墙,墙厚0.2m。高压喷射灌浆的形式目前分为旋喷、摆喷和定喷三种。根据新的水工建筑物防渗工程高喷灌浆技术规范规定,定喷适用于粉土、砂土;摆喷、旋喷适用于粉土、砂土、砾石和卵(碎)石地层。选择高压摆喷防渗墙作为本工程比较方案。上述两方案布置(包括位置、长度和顶、底高程)相同,特性、优缺点比较见表1。两方案投资相差不大,方案一略多。综合考虑技术、经济因素,本工程垂直防渗加固方案选用方案二,即高压摆喷防渗墙方案。3.2设计高压喷射防止渗透的墙设计1回填水土流失坡面沿闸底板上游齿槽底高程在铺盖末端齿槽底部开挖一底宽1.5m、边坡1∶2的深槽,槽内回填水泥土,防渗墙顶部嵌入水泥土内1.0m。防渗墙两端分别延伸至闸室两侧岸墙以外50m处,截渗墙总长181.84m,墙厚0.2m。两岸防渗墙顶高程高于设计洪水位0.30m。防渗墙底部深入第⑤层泥质粉砂岩层内1.0m。加固剖面见图1。2水泥、混凝土整合布本工程砂砾石强透水层埋藏不深,参照国内众多高压喷射灌浆工程实例,初步拟定本工程的灌浆设计参数为:高压摆喷为单排,孔距1.5m,采用摆喷折接形式,折接摆角30°～90°,摆喷工艺采用双管法,水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,水泥细度要求是通过4900孔/cm2标准筛的筛余量小于5%,高喷凝结体板墙厚度不小于0.2m,渗透系数K≤i×10-5cm/s,抗压强度标准值R28≥8MPa～10MPa(渗透系数K为现场试验指标,凝结体抗压强度为室内试验指标)。施工前应选择代表断面进行现场试验以取得适宜的施工工艺和技术参数,如测试地下水渗流速度大于0.09cm/s时,须在水泥浆液中加入速凝剂。4闸基及侧向绕渗透率降降根据SL265-2001水闸设计规范附录C,闸基渗透压力采用改进阻力系数法计算闸室稳定渗流下的渗流场,复核上、下游最大水位差下闸基及侧向绕渗水平坡降及出逸坡降,结果见表2。根据SL265-2001水闸设计规范,砂砾石闸基出口段防止流土破坏的允许渗透坡降值出口段为0.35～0.4,水平段为0.10～0.13。可以看出,闸室地基经过防渗处理后,渗透坡降大大降低,处理前闸基出口段渗透坡降及侧向绕渗出逸坡降均不能满足规范要求,处理后闸基土的渗透坡降及侧向绕渗出逸坡降均小于允许值,能满足规范要求。证明防渗处理措施可行。5施工方案的确定1)水闸垂直防渗方式较多,不同的工法适用的条件并不完全相同,应根据不同情况选用合理的防渗措施。高压摆喷技术构筑防渗墙,防渗效果一般可达10-5cm/s～10-6cm/s,具有效果好、速度快、质量好、经济适宜等特点,与其他工法相比,具有明显的技术经济优势。但高喷灌浆技术与其他防渗技术一样,有一定的适用范围,在方案选择时,必须经过技术经济比较,