一、前言

 

　　水闸是水利工程中常见的水工建筑物，往往与堤防、电排站、大坝、水电站等水工建筑物结合在一起组成水利枢纽，既可以挡水又可以泄水。目前水闸在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中应用十分广泛。水闸在关闸挡水时，水闸承受较大的水平水压力，而土基的摩阻力较小，有可能发生滑动。同时，上下游水位差引起的闸基渗流，会对水闸底板产生向上的渗透压力，对水闸稳定不利。土基的抗剪强度和承载能力较低，而压缩性较大，且常常分布不均匀，在水闸自重和外部荷载的作用下，可能因抗剪强度不足而丧失稳定，也可能产生较大的不均匀沉陷，导致水闸倾斜甚至断裂。土基在渗透水流作用下，容易产生渗透变形，特别是粉细沙地基，细小颗粒极易被渗流带走，严重时，闸基和两岸会被掏空，引起水闸沉降、倾斜、断裂甚至倒塌。无论是土质地基还是岩石地基，水闸地下轮廊线布置均应遵照防渗与导渗(即排水)相结合的原则。即在水闸上游侧布置防渗设施，如防渗铺盖、垂直防渗体或截水槽等，用来延长渗径，减少底板渗透压力，降低闸基平均渗透坡降，并保证其不超过规定的允许值，防止渗流出水口处发生渗透变形，并减少底板渗透压力，增加闸室的抗滑稳定性。

 

　　二、地基防渗处理设计与施工方案制定

 

　　在选择地基处理方案前，首先应开展必要的调查研究，主要有以下几个方面：1、结构条件。主要应了解建筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求；荷载大小、分布和种类；基础类型、布置和埋深；基底压力、天然地基承载力以及变形容许值等。2、地质条件。应充分了解和掌握该场地的地形、地质成因、地基成层状况；软弱土层厚度、不均匀性和分布范围；持力层位置及状况；地下水及地基土的物理和力学性质。各种软弱地基的性状是不同的，现场地质条件随着场地的位置不同也是多变的。3、环境影响。在选择地基处理方案时还应考虑场地的环境影响，并予以妥善处理。如采用强夯法和振动砂桩密实法，施工时的振动、噪音和挤土对邻近建筑物和居民会产生影响和干扰。如采用真空预压法或降水预压法，往往会使邻近建筑物及周围地区产生附加沉降。如采用高压喷射注浆法或石灰桩，有时会污染周围环境。4、施工条件。如施工时占地较大，虽然施工会较方便，但有时却会影响经济造价；从施工观点来看，工期不宜太紧，这样可以有条件选择缓慢加荷的堆载预压法等地基处理方案，且施工期间的地基稳定性增大。但有时工程要求工期较短，这样就限限制了某些地基处理方案的选用；应尽可能就地取材，如应考虑采用砂垫层或挤密砂桩等方案的可能性；如当地有石料供应，则应考虑采用碎石桩或碎石垫层等方案的可能性；如施工机械的有无，施工程度的难易、施工质量的控制以及管理水平和工程造价等也是考虑采用何种地基处理方案的重要因素。

 

　　三、水闸工程地基常用防渗处理措施

 

　　1、板桩

 

　　板桩是水闸工程中使用最为广泛的一种垂直防渗体结构。板桩根据所用材料的不同分为木板桩、钢板桩和钢筋混凝土板桩三种。木板桩因木材供应较为紧张且打下去常有劈裂和接口脱开现象，施工质量难以保证，不透水性差。而钢板桩因其打拔方便，可重复使用，一般在临时防护时应用较多，尤其用在特殊施工情况以及板桩入土深度要求较深时，也可使用在永久建筑工程中。一般工程中绝大部分均采用钢筋混凝土板桩。板桩的防渗效果较好，兼有保护地基防止地基土液化的作用。钢筋混凝土板桩入土深度是要根据地下轮廊布置、防渗长度计算和施工条件来确定的。单排桩一般都打在闸底板的上游侧。根据江苏省大型水闸实践经验，钢筋混凝土板桩长度多数采用3~5m，最长达5m。如果钢筋混凝土板桩长度过长，不仅在经济上不合理，而且桩下渗流不经过闸底板，直接由上板桩渗至下板桩，并不能增加渗径长度，同时板桩长度过长，还增加施工难度。钢筋混凝土板桩的厚度及宽度要求主要根据防渗要求和打桩设备条件确定，根据水闸工程实践经验，板桩最小厚度不宜小于20cm，宽度不宜小于40cm。这样既可满足防渗要求，也可满足结构钢度要求，同时也便于施工。为了确保板桩的防渗效果，钢筋混凝土板桩侧面应设置齿墙。在板桩施工完成后，在齿墙内采用水泥砂浆灌孔。板桩作为垂直防渗体，其防渗效果较好，但需要打桩设备，造价较高，同时也会延长一些施工时间，所以只有当铺盖不能满足防渗要求，且显然不太经济时，或者需要兼有保护地基，起到防止地基土液化的作用时，才考虑使用。

 

　　2、高压喷射灌浆帷幕：

 

　　高压喷射灌浆帷幕利用置于钻孔中的喷射管，用高压射流的冲击力破坏被灌土体，使浆液与土体颗粒掺混凝结，同时由下而上灌注水泥砂浆，一部分细颗粒随浆液或水冒出地面，形成渗透系数小，达到防渗和提高地基承载力的作用。用于作垂直防渗体的高压喷射体，大都采用定喷或摆喷结构，也有采用旋喷结构的。对很小的细粒土到很大的卵石、碎石土，无论其软硬，几乎各种土质均有巨大的冲击搅拌作用，它具有较好的防渗性能，施工简便、灵活等优点，完全可用于低水头水闸闸基防渗，是一种较为有效的垂直防渗措施。但对于一些富含有大量植物根茎的地基，高压喷射灌浆冲击破碎力将下降。对于一些富含有机物质的土层，其处理效果取决于固结体的化学稳定性。因此应根据试验结果具体确定适用程度。近年来。高压喷射灌浆新三管法的工艺应用较多，特点是首先用高压水切割冲击原始地层，然后再用高压喷浆对地层进行二次切割。不仅增大了喷射半径，也提高了凝结体的结石率及强度。深层搅拌桩也是堤防闸基截渗的一种方法，利用水泥或石灰粉体等材料作为固化剂，将软土和固化剂强制搅拌，能使软弱土硬结成具有水稳定性和一定强度的优质地基，达到防渗加固的目的。

 

　　3、地下连续墙

 

　　地下连续墙是在地基中挖槽，地下的连续式建筑物的一种防渗技术。一道连续的钢筋混凝土墙，可以将基坑外的水挡在基坑外面，坑外的道路、管线、楼房受到最小影响，第二墙的刚度比桩大，可以挡住后面的土给它的压力。由于地下连续墙施工震动小、噪声低，墙体刚度大，具有截水、防渗、承重及挡土的作用，防渗性能好，对周围地基无扰动，目前在上海、杭州的淤泥性地层中修建地铁、大型深基坑工程都是采用地下连续墙，在城市地铁和深基础工程中得到越来越广泛的应用，广泛应用于闸坝、竖井、地下油库、水池及码头等工程中。在深圳、南京、广州的软土层中修建地铁也是首选地下连续墙的。连续墙的缺点是比桩贵，但用在软土层中最合适、最安全。而且地下连续墙对邻近建筑物和地下管线影响较小，能建造各种深度（10～50m）、宽度（45～120cm）和形状的地下墙。但是在在一些地质条件下，例如很软淤泥、超硬岩石等，施工起来难度很大，而且地下连续墙的造价比较高，有些废泥处理起来也比较麻烦。

 

　　4、垂直土工膜

 

　　垂直土工膜就是将土工膜铺入事先已挖好的槽内，再在土工膜的两侧填土形成防渗体的一种防渗技术。目前最深开槽深度己达16m。当地基符合以下条件时，可以采用土工膜垂直防渗方案：(l)透水层深一般在12m以内，最大不超过16m；(2)透水层中大于5cm的颗粒含量不超过10%(以重量计)。且少量大石头的最大粒径不超过15cm，或不超过开槽设备允许的尺寸；(3)透水层中的水位应能满足泥浆固壁的要求。垂直土工膜防渗材料可选用聚乙烯土工膜、复合土工膜或防水塑料板等。土工膜的厚度不小于0.5mm，土工膜的拼接应采用热熔法焊接。土工膜铺入槽内后，应及时进行模两侧的填土，迟24小时，一般土料，以免槽壁塌落。槽底填土应用粘性土，厚度不小于lm，最长不得延然后再填入从上部往槽内浸水，促其下沉，待7~10天沉降后，往槽内填充填土并夯实。土工膜出槽后不得外露，应与地面建筑物妥善连接。

 

　　总之，地基处理的方法的选取不一而足，关键是结合工程的地基的实际情况和建筑物地基的防渗、承载力的要求，并在设计、施工过程进行比较、论证，选取最好的也是最经济的地基处理方法。

 

　　参考文献：

 

　　1、谢穆武，地基基础渗透性检测方法浅析，湖南水利水电，2008(1)；

 

　　2、孔繁仁，软土地基减少不均匀沉降的若干措施，科技信息，2009(1)

 

　　3、李炳江，浅谈水下混凝土灌注桩施工技术，广东建材，2008(3)