浅谈引黄水闸的防渗及排水措施

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1、浅谈引黄水闸的防渗及排水措施【摘要】多年来，引黄供水为沿黄地区工农业发展和居民生活用水提供了有力保障。引黄闸的安全，则是引黄供水的基本保证。引黄水闸建成后，在上、下游水位差的作用下，可能会存在渗流现象。所以要寻求合理经济的防渗、排水措施，消除渗流不利影响，保证水闸安全。本文以北店子引黄闸为例，讨论引黄闸的防渗问题及处理措施。【关键词】引黄闸；防渗；排水；措施由于水闸建成后，在上、下游水位差的作用下，在闸基及边墩和翼墙的背水一侧将产生渗流，渗流会带来一系列的危害，主要表现为：（1）降低闸室的抗滑稳定及

2、两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；（2）可能引起地基的渗透变形，严重的渗透变形会使地基受到破坏，甚至失事；（3）损失水量；（4）使地基内的可溶物质加速溶解。因此必须寻求合理经济的防渗措施，合理拟定地下轮廓线并做好防渗排水设计，消除渗流不利影响，保证水闸安全。进而使济南供水生产工作安全进行。1闸基防渗1.1闸基的防渗长度7在水头H作用下，闸基内的渗流，将从护坦上的排水孔等处逸出。相对不透水的铺盖、板桩及底板等结构与地基的接触线，即是闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线，其长度即为闸基的防渗长度L。防渗长度L

3、=C△H式中，L为闸基防渗长度，即闸基轮廓线水平段和垂直段长度的总和（单位m）；△H为上下游水位差（单位m）；C为允许渗径系数值（表1）。1.2地下轮廓布置地下轮廓总的布置原则为：先阻后排，防渗与导渗（即排水）相结合。即在上游侧采用水平防渗，如铺盖，或垂直防渗，如尺墙、板桩、土工膜垂直防渗结构等，延长渗径以减小作用在底板上的渗透压力，降低闸基平均渗透坡降。在下游侧设置排水反滤设施，如面层排水、排水孔与下游连通，使渗透水流尽快排出，防止在渗流出口附近发生渗透变形。北店子引黄闸闸前粘土铺盖长42m，粘土

4、铺盖上为浆砌石护底；出口段节制闸后的20米长的浆砌石海漫底部设有三层反滤其后还有土工布反滤。2闸基渗流计算7进行渗流计算，从而求得渗流区域内的渗透压力、渗透坡降、渗透流速及渗流量等各项渗流要素。闸基渗流为有压渗流，一般作为平面问题考虑，假定地基均匀、各向同性，渗水不可压缩，并符合达西定律。闸基渗流运动可用拉普拉斯方程式表示。然而在实际工程中，边界条件及防渗布置十分复杂，进而常采用一些近似而实用的方法。闸基渗流计算一般把流网法和改进的阻力系数法作为基本方法，对于复杂土质地基上重要的水闸应采用数值计算法

5、，对于闸基防渗布置比较简单，地基又不复杂的中、小型工程，也可考虑采用直线展开法或加权直线法。北店子引黄闸属于小型水闸，闸基防渗布置较为简单，一般都使用流网法进行渗流计算。3防渗及排水措施防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙，而排水设施则是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层。排水经常与反滤层结合使用。3.1铺盖铺盖布置在闸室上游一侧，主要用来延长渗径，应具有相对不透水性；为适应地基变形，也要有一定的柔性。铺盖常用粘土、粘壤土、或沥青混凝土制成，有时也可用钢筋混凝土、土

6、工膜作为铺盖材料。7北店子闸初建时采用的粘土铺盖，粘土铺盖的渗透系数比地基土的渗透系数小100倍以上，铺盖的长度根据闸基防渗需要确定，一般采用上下游最大水位差的3～5倍，铺盖的厚度根据铺盖土料的允许水力坡降值计算确定。通过计算确定北店子闸前粘土铺盖42m长，粘土铺盖上为浆砌石护底。铺盖的前端最小厚度不小于0.6m，并向闸室方向逐渐加厚，靠近闸室处的厚度不小于1.0～1.5m。铺盖与底板连接处为一薄弱部位，施工过程中已经在该处加厚。并且为了保证闸前渗径的可靠性，上游粘土铺盖绕过翼墙及护底与两岸粘土及大

7、堤粘土斜墙相连，为了避免渗流沿建筑物与回填土接缝处流动，在上游粘土铺盖与闸底板、边墩及胸墙相接部位设一闭合的三层四油沥青麻布封闭环，一端用螺栓紧固在混凝土上，另一端插入粘土中。3.2齿墙齿墙分为浅齿墙和深齿墙两种。在北店子引黄闸中使用浅齿墙。浅齿墙常设在闸室底板上下游两端及铺盖起始处。底板两端的浅齿墙均用混凝土或钢筋混凝土做成，深度一般为0.5～1.5m。这种齿墙既能延长渗径，又能增加闸室抗滑稳定性。当水闸在闸室底板后面紧接斜坡段并与原河道连接时，在与斜坡段连接处的底板下游侧采用深齿墙，其作用主要是

8、防止斜坡段冲坏后危机闸室安全。当闸基透水层较浅时也可用深齿墙截断透水层。3.3排水反滤设施为了减小渗透压力，增加闸室的抗滑稳定性，需要在闸室下游侧设置排水设施，如排水孔、反滤层和垫层等。排水设施要有良好的透水性，并与下游畅通；同时能够有效防止地基土产生渗透变形。7通常在地基表面铺设反滤层或垫层，并在消力池底部设排水孔，让渗透水流畅通至下游。设置反滤层是防止地基土产生渗透变形的关键性措施，其末端的渗透坡降必须小于地基土在无反滤层保护时的允许坡降，应以此原则来确定反滤层铺