水閘的防滲、排水設計

1、水閘的防滲、排水設計水閘擋水時，由于上、下游水頭差的作用，不僅在閘基土體中會產(chǎn)生滲流，同時還會產(chǎn)生繞過兩岸連接建筑物的岸坡繞滲。滲流對建筑物產(chǎn)生的不利影響主要有：降低了閘室的抗滑穩(wěn)定及兩岸翼墻和邊墩的側(cè)向穩(wěn)定性；可能引起地基的滲透變形，嚴重的滲透變形會使地基受到破壞，甚至導致水閘失事；損失水量，一般情況下?lián)p失數(shù)量甚微，可略而不計；使地基內(nèi)的可溶物質(zhì)加速溶解。閘基防滲設計的要求是：確定最優(yōu)的地下輪廓及防滲排水措施，使閘基滲透壓力適當減小，使閘基不發(fā)生滲透變形，并使閘基滲流量控制在允許范圍內(nèi)?？傊诒ＷC水閘安全的前提下，做到經(jīng)濟合理。1 水閘的防滲長度及地下輪廓的布置1. 防滲長度當水閘形成上、

2、下游水位差時，上游水經(jīng)過地基向下游滲透，并從護坦的排水孔等處排出。如圖7-16所示，沿著鋪蓋、板樁及閘室底板的這根流線為1217，這是閘基滲流的第一根流線。上述鋪蓋、板樁及閘室底板等不透水部分（連續(xù)）與地基的接觸線，稱為地下輪廓線（即第一根流線）。該線的長度稱為防滲長度或滲徑長度，此時， ，如進口段設有干砌塊石及墊層（圖7-16左下方），則；如鋪蓋與閘室之間的止水受到破壞或沒有設置，則。從圖7-16的實例，可以清楚地看出，防滲長度有三個特點：起點是入土點，即水流進入土基的這一點；終點是出土點，即水流離開土基的這一點（排水的起點）；中間是連續(xù)線，即起點與終點之間沒有間斷。圖 7-16 水閘地下輪

3、廓 (單位：m) （第5版 圖7-13 圖名相同）水閘防滲排水布置應根據(jù)閘基地質(zhì)條件和水閘上、下游水位差等因素，結(jié)合閘室、消能防沖和兩岸連接布置進行綜合分析確定。SL 2652016水閘設計規(guī)范提出，初步擬定的閘基防滲長度應滿足下式的要求： （7-11）式中：為閘基防滲長度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和，m；為上、下游水位差，m；為允許滲徑系數(shù)值，可按表7-2選用。當閘基設置垂直防滲體時，可采用表中所列規(guī)定值的小值。表7-2中，除了壤土和黏土以外的各類地基上建閘，必須設反濾層。表7-2 允許滲徑系數(shù)值排水條件地基類別粉砂細砂中砂粗砂中礫、細礫粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土輕砂壤土壤土黏

4、土有反濾層1399775544332.5117955332無反濾層74432. 地下輪廓的布置當水閘防滲長度初步擬定后，即可根據(jù)設計要求和地基土壤特性，并參考類似的水閘工程資料進行閘基防滲輪廓形狀及尺寸的確定，即進行地下輪廓布置。布置的總原則是滯滲與導滲相結(jié)合。通常在閘室底板上游一側(cè)布置防滲設施（如鋪蓋、板樁及齒墻等），用來延長滲徑，減小底板滲透壓力，降低閘基滲流坡降等，稱為滯滲；在下游一側(cè)布置排水設施，使?jié)B透水流盡快地安全排走，以防止發(fā)生滲透變形，并減小底板滲透壓力，稱為導滲。地下輪廓布置與地基土質(zhì)的關(guān)系較大，對于不同地基有不同的布置特點。（1）黏性土地基。黏性土地基的土壤顆粒之間具有凝聚力

5、，不易產(chǎn)生管涌，但土壤與閘底板之間的摩擦系數(shù)小，不利于閘室穩(wěn)定。所以，如何減小閘室滲透壓力，提高抗滑穩(wěn)定性，是這類地基的主要問題。在防滲布置時，應重點考慮如何降低閘底板的滲透壓力。防滲措施一般常用鋪蓋圖7-17（a），而不用板樁，因板樁在入土的過程中可能破壞黏土的天然結(jié)構(gòu)，在板樁與其周圍地基接觸面上可能造成集中滲流的通道。至于排水設施，一般布置在閘室下游護坦的下面；也可布置在閘室底板下面，這對加速黏性土固結(jié)有一定作用，不過，一旦排水設施被堵塞，則是很難修復的。圖 7-17 水閘地下輪廓布置圖（第5版 圖7-14 圖名相同）（2）砂性土地基。在砂性土地基中，土壤與底板之間的摩擦系數(shù)較大，這對閘室

6、的抗滑穩(wěn)定性有利。但是，由于土壤顆粒之間無凝聚力或凝聚力很小，管涌問題較為嚴重，尤其在細砂和粉砂地基上更要特別注意。為了防止管涌的出現(xiàn)，如地基砂層很厚時，采用鋪蓋與鉛直防滲（如板樁等）相結(jié)合的措施來延長滲徑，降低滲透坡降。一般地，在底板上游一側(cè)設置板樁，有時在鋪蓋前端再加一道板樁。如砂層較薄時（45m以下），可用板樁將砂層切斷圖7-17（b），板樁嵌入相對不透水層深度不應小于1.0m。如砂層很薄時，也可直接用齒墻嵌入不透水層。此時，應避免鉛直防滲設備未嵌入不透水層而留有一小段鉛直距離，這樣容易形成集中滲流破壞。至于排水設施，則布置在護坦下面圖7-17（b），一般不設在閘室底板下面。對于粉砂地基

7、，為了防止粉砂液化，多采用封閉式防滲措施，即在閘室地基的四周用板樁包圍。圖7-17（c）是擋潮閘斷面圖，該閘受雙向水頭作用，在上、下游都設有板樁和排水。因為最高潮水位高于內(nèi)河水位，所以在閘室迎海一側(cè)采用較長的板樁。（3）多層土質(zhì)地基。在透水性較小的地基表層下面如有透水層，特別是該透水層有承壓水時，應設置鉛直排水孔并穿過表層圖7-17（d），引出承壓水，避免下游土層隆起，甚至發(fā)生流土。在不同性質(zhì)的沖積層地基中，如果水平滲透性大于鉛直滲透性，也可利用鉛直排水降低土質(zhì)間的滲透壓力；如地基深處有軟弱層，影響水閘穩(wěn)定時，同樣可利用鉛直排水降低該層滲透壓力，以加大水閘有效重力，從而增加其穩(wěn)定性。2滲流計算

8、當初步確定地下輪廓布置后，即可進行滲流計算，以驗證技術(shù)上的可靠性。計算的滲流要素有滲透壓力、滲透坡降和滲透流量等。一般地，滲透流量小，可不計算。確定上述滲流要素的方法有理論計算法、近似計算法、電模擬試驗法及數(shù)值計算法等。閘基滲流為有壓滲流，一般視為平面問題，在各向同性均質(zhì)地基中，采用拉普拉斯（Laplace）方程式表示，即 （7-12）式中：為計算點的水頭值，稱為水頭函數(shù)，僅是坐標的函數(shù)。已知滲流區(qū)域的邊界條件，便可根據(jù)式（7-12）解得水頭函數(shù)，但是，只有在邊界條件十分簡單的情況下才能求解，而實際的邊界條件及防滲布置均較復雜，很難運用理論解法獲得解答。電模擬試驗法是比較精確的求解方法，但需要

9、一定的時間和經(jīng)費，不是所有工程都有條件采用的。數(shù)值計算法就是采用滲流有限元法或邊界元法，在計算機上進行計算。近似計算法很多，主要有直線比例法(又稱滲徑系數(shù)法，即勃萊系數(shù)法和萊因系數(shù)法)、直線展開法、加權(quán)直線法、改進阻力系數(shù)法以及流網(wǎng)法等。直線比例法假定滲流水頭沿滲流長度（或折算的滲流長度）均勻消減，按直線比例關(guān)系求得地下輪廓各點的滲透壓強，該法計算簡單，但精度差（尤其在滲流進、出口段）。直線展開法或加權(quán)直線法只適用于地基條件不復雜，且閘基防滲布置比較簡單的中、小型水閘工程。改進阻力系數(shù)法系我國學者在阻力系數(shù)法的基礎(chǔ)上進行改進后提出的，是近似計算法中較精確的方法。SL 2652016水閘設計規(guī)范

10、推薦采用改進阻力系數(shù)法和流網(wǎng)法，作為求解土基上閘基滲透壓力的基本方法。對于復雜土質(zhì)地基上重要的水閘，要采用數(shù)值計算法求解。2.1流網(wǎng)法關(guān)于流網(wǎng)法的基本原理及繪制方法，已在水力學教材中講述，這里簡要介紹流網(wǎng)的特性及應用。在各向同性的均質(zhì)地基中，流網(wǎng)的特性是：流線與等勢線互相正交，且使每一網(wǎng)格呈曲線正方形。實際上，這里所講的流網(wǎng)法便是拉普拉斯方程式式（7-12）的圖解法。流網(wǎng)的邊界線可按下述方法確定：地下輪廓線是第一根流線（圖7-18中12345678），而地基不透水層的表面便是最后一根流線。如果透水層很深，則大致以地下輪廓線水平投影的中點為圓心，以該水平投影總長的1.5倍（或以諸板樁中最大長度的

11、3.0倍）為半徑所繪的圓弧作為最后一根流線。對于等勢線，第一根和最后一根分別是地下輪廓線以外的上游和下游地基表面。圖 7-18 閘基流網(wǎng)及滲透壓力分布圖對于圖7-18中所繪的流網(wǎng)，有關(guān)滲流要素的計算內(nèi)容如下：（1）滲透壓力。按照繪制的流網(wǎng)，在等勢線與底板交點位置，將等勢線所表示的水頭按比例繪出，即為底板底部鉛直向上的滲透壓力分布圖。（2）滲透坡降和滲透流速。在流網(wǎng)中，任一網(wǎng)格的兩等勢線水頭差和兩等勢線距離的比例，即為該網(wǎng)格的平均滲透坡降，即 （7-13）該網(wǎng)格的平均滲透流速為 （7-14）式中：為水頭，m；為等勢線帶數(shù)；為滲透系數(shù)，m/s。如用出口處的網(wǎng)格分析，其平均坡降即作為出逸坡降。流網(wǎng)法

12、既可適用于各向同性的均質(zhì)地基及非均質(zhì)地基圖7-19（a）、（c）、（d），又能適用于各向異性的地基圖7-19（b）；另外，對于各種不同的地下輪廓和布置及其他邊界條件也能適用。使用流網(wǎng)法計算滲流要素，費時不多，也有足夠的精度。流網(wǎng)圖可通過實驗繪制，如采用手繪法需有一定的繪制經(jīng)驗，才能獲得滿意的結(jié)果，一般繪制的流網(wǎng)，誤差約為2%5%。圖 7-19 閘基流網(wǎng)圖（第5版 圖7-16 圖名相同） （a）均質(zhì)地基（K1=K（c）非均質(zhì)地基（K1=2K2.2直線比例法直線比例法計算最簡單，雖然其精度差，但仍為小型工程所采用。該法有勃萊法和萊因法兩種。1. 勃萊法勃萊于1910年根據(jù)許多修建在土基上成功的和失

13、敗的低水頭閘壩的觀測資料統(tǒng)計得出的。該法認為閘基滲流沿防滲長度（不論水平段、鉛直段或傾斜段）均勻地消減水頭，各點滲透坡降均等于防滲長度內(nèi)的平均滲透坡降。只要知道水頭和防滲長度之后，便可按直線比例關(guān)系求得地下輪廓各點的滲透壓強。如圖7-18（c）所示，任一點的滲壓水頭為 （7-15）式中：為計算點與點8（出逸點）之間的滲徑。2. 萊因法萊因于1934年根據(jù)對更多的實際工程資料的分析后認為，水平滲徑的消能效果僅為垂直滲徑的1/3。該法與勃萊法所不同的是將水平滲徑（包括傾角小于和等于45的滲徑）除以3，再與鉛直滲徑（包括傾角大于45的滲徑）相加，即得折算后的防滲長度。計算滲壓時仍可應用式（7-15）

14、，但是，應將及中的水平滲徑乘以1/3。2.3改進阻力系數(shù)法改進阻力系數(shù)法是在阻力系數(shù)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，這兩個方法的基本原理甚為相似。改進阻力系數(shù)法與阻力系數(shù)法相比，主要是滲流區(qū)劃分得多些，在進、出口附近的水頭損失修正方面考慮得詳細些，同時，阻力系數(shù)計算公式也有所不同。因此，改進阻力系數(shù)法的計算精度比阻力系數(shù)法高。1. 基本原理圖7-20所示為一個簡單的矩形斷面滲流區(qū)，其滲流段長度為，透水層深度為，兩斷面測壓管水位差為，根據(jù)達西定律，通過該滲流區(qū)的單寬滲流量為或 （7-16）式中：為滲透系數(shù)。圖 7-20 矩形斷面滲流圖令，則得 （7-17）式中：為阻力系數(shù)。上述值僅與滲流區(qū)的幾何形狀有關(guān)，

15、是邊界條件的函數(shù)。對于比較復雜的地下輪廓，需把整個滲流區(qū)大致按等勢線位置分成幾個典型滲流段，每個典型滲流段都可利用理論解法或試驗法求得阻力系數(shù)，其計算公式見表7-3?，F(xiàn)以圖7-15為例，按表7-3的典型段，把圖7-15中的均質(zhì)滲流區(qū)分成10個滲流段（圖7-21），然后再引用式（7-17），可求得任一段水頭損失為 （7-18）對于不同的典型段，值是不同的，而根據(jù)水流連續(xù)條件，各段的單寬滲流量相同，所以，各段的值相等，而總水頭應為各段水頭損失的總和，于是得 （7-19）式中：為各段阻力系數(shù)的總和；為典型滲流段的段數(shù)。將式（7-19）代入式（7-18）后，便可算得各段水頭損失為 （7-20）表 7-

16、3 阻力系數(shù)計算公式表滲流段名稱滲流段形狀阻力系數(shù)的計算式進、出口段內(nèi)部鉛直段水平段傾斜段注 在公式內(nèi)，中的為3.1416，而中的，系指弧度，如以度計，。圖 7-21 計算的地下輪廓及典型段（單位：m）求出各段的水頭損失后，再由出口處向上游依次疊加，即得各段分界點的水頭，也就是圖7-10中的22、23、30等各點的滲壓水頭，至于兩點之間的滲壓可近似地認為是線性分布。進、出口附近各點的滲壓有時需要修正。如需計算，可按式（7-18）進行計算。2. 主要計算步驟（1）確定地基計算深度。上述計算方法對不透水層較淺時可直接使用，但在不透水層較深時，需首先計算有效深度。當5時 當5時 （7-21）式中：為

17、地下輪廓的水平投影長度，m；為地下輪廓的鉛直投影長度，m。待有效深度算出后，再與實際深度相比較，應取其中的小值作為計算深度。請注意，計算、及時，均應從地下輪廓最高處往下起算。如圖7-15所示，地下輪廓最高處的高程為100.0m；如進口處有干砌塊石及墊層（圖7-15左下方），而第4點又比第1點高，此時，地下輪廓最高處的高程應為99.6m。圖7-21中的=20.5m，=6m，算得=13.7m，而實際深度為9.5m，因該值小于13.7m，故取=9.5m。（2）將滲流區(qū)按地下輪廓線形狀分為若干典型滲流段，并利用表7-3計算各段阻力系數(shù)及水頭值。在計算阻力系數(shù)時，若某滲流段的計算值為負值，則是不合理的，

18、應該進行適當?shù)奶幚?，如將該段并入附近的滲流段一起計算。如對圖7-21中的10個典型滲流段的阻力系數(shù)和水頭損失分別進行計算，即得表7-4之結(jié)果。表 7-4 滲流的阻力系數(shù)、水頭損失計算表分段編號0.4920.0820.0660.6270.7420.6710.5980.0980.1350.468(m)0.5870.0980.0790.7480.8860.8010.7140.1170.1610.559（3）當進、出口處底板埋深及板樁長度的總值較小時，進、出口段的水頭損失需按式（7-22）修正，才能使計算值接近于實際情況。 （7-22）其中 （7-23）式中：為按式（7-20）計算的進、出口水頭損失值

19、；為修正后的進、出口水頭損失值；為阻力修正系數(shù)，當1時，取=1.0；為底板埋深與板樁入土深度之和圖7-22（a），或為齒墻外側(cè)埋深圖7-22（b）；為板樁另一側(cè)地基透水層深度，或為齒墻底部至計算深度線的鉛直距離（圖7-22）。修正后水頭損失的減小值，可按式（7-24）計算，即 （7-24）對于圖7-10，進口段的=0.685，出口段的=0.581。 圖 7-22 進、出口滲流計算圖 圖 7-23 出口板樁附近水力坡降修正圖（4）當出口處有板樁時，其出口段滲透壓力分布圖形，可按圖7-23進行修正，即圖中的為原有水力坡降線，根據(jù)式（7-24）及式（7-25）計算的和，分別定出點和點，連接即為修正后

20、的水力坡降線。圖7-23中的為水力坡降呈急變形式的長度，可按下式計算，即 （7-25）（5）對于進、出口段齒墻不規(guī)則部位，可按下列方法進行修正。因滲流區(qū)各段值之和必須等于總水頭值，故上述進、出口水頭損失的減小值，應該按不同情況分別加在附近的幾個滲流段內(nèi)，見圖7-22（b），分兩種情況給予修正。1）當時，按式（7-26）修正，即 （7-26）式中：為水平段（AB段）修正前的水頭損失值；為修正后的水平段水頭損失值。2）當時，分別按下列方法修正： 當時，。為內(nèi)部鉛直段（BC段）修正前的水頭損失值，為修正后的水頭損失值。 當時，。為CD段修正前的水頭損失值，為修正后的水頭損失值。對于圖7-21，進口段

21、的=0.185m，出口段的=0.234m，修正后的各角隅點滲透水頭見表7-5。表 7-5 圖7-21各角隅點滲透水頭修正值 單位：mH21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H317535153.993.232.341.540.830.640.320圖7-21是地下輪廓簡化后的計算圖，現(xiàn)運用兩點間滲透水頭為直線分布的假定，即可算出圖7-15地下輪廓各角隅點的滲透水頭，見表7-6。表 7-6 圖7-16各角隅點滲透水頭值 單位：mH1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14H15H16H177535153.993.383.283.193.052.962.3

22、41.681.521.350.830.640.320（6）出口段滲流坡降，按式（7-27）計算，即 （7-27）同理，可計算各水平段滲流坡降，并使。各種地基類別的及，參見SL 2652016水閘設計規(guī)范。3防滲排水設施防滲設施是指構(gòu)成地下輪廓的鋪蓋、板樁、防滲墻、齒墻及灌漿帷幕等，排水設施則是指鋪設在護坦、海漫底部或閘底板下游段起導滲反濾作用的砂礫石層、排水孔。3.1鋪蓋鋪蓋布置在閘室上游一側(cè)，其長度約為35，為上、下游最大水頭差。鋪蓋長度不是越長越好，因鋪蓋過長，防滲效果增加卻甚少，故并不經(jīng)濟?？傊苑罎B效果好和造價低的原則來確定鋪蓋長度。鋪蓋首先應有不透水性，且最好具有一定的柔性，以適

23、應地基變形。滿足這些要求的鋪蓋材料有黏土和黏壤土，必要時可以采用混凝土、鋼筋混凝土及瀝青混凝土等。在小型水閘中也可采用漿砌塊石。當采用黏土鋪蓋時，為了保證其具有足夠的防滲能力，要求黏土鋪蓋的滲透系數(shù)要比地基土的滲透系數(shù)小100倍以上。1. 黏土及黏壤土鋪蓋這種鋪蓋用于砂性土及中輕壤土地基，鋪蓋土料的滲透系數(shù)小于10-5cm/s。鋪蓋厚度可按式（7-28）核算，即 （7-28）式中：為計算截面處鋪蓋頂面和底面的水頭差；為允許坡降，黏土鋪蓋為46，黏壤土鋪蓋為35。鋪蓋上游端最小厚度宜為0.6m，以便于保證碾壓施工質(zhì)量。由于鋪蓋各截面的值向下游方向逐漸增加，因而鋪蓋厚度也隨之加大，逐漸向閘室方向加

24、厚至1.0 1.5m。為了保證黏土鋪蓋與閘室底板的可靠連接，防止沿接觸面產(chǎn)生沖刷，鋪蓋末端除了要加厚外，還需將閘室底板靠近上游面的一端做成斜面，使鋪蓋能借自重和上面的荷重，與閘室底板貼緊，同時，還應在兩者之間再設置油毛氈止水（圖7-24）。鋪蓋主要起防滲作用，同時也有防沖作用。在鋪蓋表面應設防沖護面，可用干砌石或漿砌石，也可用混凝土板。在防沖護面與鋪蓋之間應做保護層，以免鋪蓋填土層發(fā)生干裂或冰凍，也可防止施工運輸時填土層遭受破壞，保護層一般采用砂性土。如采用干砌塊石護面，還應在護面與保護層之間加設砂礫墊層，防止過水時將保護層的砂土從干砌石縫中帶走（圖7-24）。圖 7-24 黏土鋪蓋構(gòu)造（尺寸

25、單位：cm）2. 混凝土、鋼筋混凝土和瀝青混凝土鋪蓋如當?shù)厝鄙兖ね粱蝠と劳粒刹捎没炷粱蜾摻罨炷龄伾w（圖7-25），此時要求鋪蓋材料的滲透系數(shù)小于10-7cm/s。這種鋪蓋最小厚度不宜小于0.4m，一般做成等厚度形式。鋪蓋與底板連接處用沉降縫分開，鋪蓋本身在順水流方向，仍需設沉降縫，間距為820m（靠近翼墻的縫距宜用小值），縫寬可采用23cm。上述沉降縫中應設橡皮、塑料或金屬等止水?；炷龄伾w中需配置構(gòu)造鋼筋，鋼筋混凝土鋪蓋需配置溫度鋼筋。圖 7-25 混凝土及鋼筋混凝土鋪蓋構(gòu)造圖（單位：cm）用瀝青混凝土作鋪蓋材料，效果很好。 防滲性能好，滲透系數(shù)可達10-910-10cm/s，幾乎不透

26、水； 有較好的柔性，可適應地基的變形，造價也較低。這種鋪蓋的厚度約為10cm，但是，在與閘室底板連接處仍需適當加厚。3. 土工膜鋪蓋土工膜早在20世紀60年代開始就在我國水利水電工程中應用，近年來已經(jīng)成為公認的防滲材料。目前使用的防滲土工膜如聚乙烯膜、聚氯乙烯膜等，代替了過去使用的聚氯乙烯瀝青膜。防滲土工膜的厚度應根據(jù)作用水頭、膜下土體可能產(chǎn)生的裂縫寬度、膜的應變和強度等因素確定。根據(jù)水閘的實踐經(jīng)驗，采用的土工膜厚度不宜小于0.5mm。在敷設土工膜時，應排除膜下積水、積氣，同時在膜上應鋪設保護層，保護層上部可采用水泥砂漿、砌石或預制混凝土塊進行防護。3.2防滲墻、板樁防滲墻、板樁一般設在閘室底

27、板高水位一側(cè)或設在鋪蓋起端。設在低水位一側(cè)的短板樁主要是減小出口的滲透坡降，此時底板滲透壓力將相應增大。防滲墻、板樁長度一般采用0.81.0倍上、下游最大水頭差。1. 防滲墻防滲墻分為混凝土防滲墻和水泥土攪拌樁防滲墻。（1）混凝土防滲墻凝土防滲墻是利用鉆孔、挖槽機械，在松散透水地基中以泥漿固壁，挖掘槽形孔或連鎖樁柱孔，在槽(孔)內(nèi)澆筑混凝土或回填其他防滲材料筑成的具有防滲等功能的地下連續(xù)墻。防滲墻形式一般采用槽孔式防滲墻。這種形式的混凝土防滲墻是由許多混凝土板墻套接而成的。施工時，先建造單號槽孔混凝土墻，后建造雙號槽孔混凝土墻，由單、雙號槽孔混凝土套接成一道墻，其槽孔混凝土墻壁應平整垂直，以滿

28、足設計要求的厚度。槽形孔混凝土防滲墻平面布置如圖7-26所示。圖7-26 槽形孔混凝土防滲墻平面布置示意圖d防滲墻厚度；l槽孔長度槽孔長度l應根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工部位、成槽方法、機具性能、成槽歷時、墻體材料供應強度、墻體頂留孔的位置、澆筑導管布置原則等綜合確定，一般為5.05m。在保證造孔安全成墻，質(zhì)量好的前提下，槽孔越長，套接接縫越少，墻的防滲性能越好。但澆筑混凝土時，要求混凝土的供應強度要大。防滲墻厚度d的選擇應根據(jù)：滿足滲透穩(wěn)定條件的要求；要考慮施工機械條件；抗?jié)B穩(wěn)定決定于水力梯度，而水力梯度又隨抗?jié)B等級的提高而增強。一般根據(jù)最大水頭和允許水力梯度確定防滲墻的厚度，一般不小于

29、0.3m。防滲墻墻體材料一般分為剛性材料和柔性材料兩類，主要有普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、固化灰漿和自凝灰漿等。（2）水泥土攪拌樁防滲墻利用深層攪拌機械將水泥漿等材料與土體強制攪拌，從而在土體內(nèi)產(chǎn)生物理-化學反應，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的柱狀增強體稱為深層攪拌樁，由這些連續(xù)套接的水泥土攪拌樁組成的復合防滲體即為水泥土攪拌樁防滲墻。宜選用強度等級為32.5及以上的通用硅酸鹽水泥，水泥摻入比可為7%20%。防滲墻的厚度應根據(jù)作用水頭、水泥土材料特性、地基性狀等因素確定。設計時可根據(jù)式7-29進行簡化計算，初步確定墻厚。 （7-29）式中：為有效墻厚，m；為墻體兩側(cè)水頭差，m；為

30、水泥土允許坡降，可取破壞坡降的1/31/2；為系數(shù)，可取1.11.4。水泥土攪拌樁防滲墻的最小厚度宜大于0.35m，深度應經(jīng)滲流計算確定。2. 板樁板樁種類按材料不同可分為木板樁、鋼筋混凝土板樁及砂漿板樁等。過去，木板樁在水閘中應用較多，宜用在砂土地基，但在粒徑較大的砂礫石地基中，木板樁很難打進，不宜采用。近年來鋼筋混凝土板樁使用較多，能打入各種土基，適用范圍比木板樁大。鋼筋混凝土板樁最小厚度不宜小于0.2m，寬度不宜小于0.4m，入土深度可達1520m，兩樁之間設有榫槽連接，以增加不透水性。其缺點是自重較大，施工不便，接觸處不易做好，容易漏水。上海市曾經(jīng)成功地采用了砂漿板樁，這種板樁既能節(jié)省

31、三材、縮短工期，又能保證防滲質(zhì)量。但是，因砂漿強度較低，樁長不能太長，一般樁長為34m，最長為6m。上述板樁的頂部均需嵌入齒墻內(nèi)（圖7-27），并填好瀝青，以適應閘室沉降。圖 7-27 板樁頂部連接圖（單位：cm）3.3齒墻閘室底板的上、下游端均宜設置齒墻，齒墻用混凝土或鋼筋混凝土做成，深度一般為0.51.5m。齒墻既能延長滲徑，又能增加閘室抗滑穩(wěn)定性。3.4灌漿帷幕灌漿帷幕是將漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成連續(xù)的阻水帷幕，以減小滲流量和降低滲透壓力的灌漿工程。帷幕頂部與混凝土閘底板連接，底部深入相對不透水巖層一定深度，以阻止或減少地基中地下水的滲透；與位于其下游的排水系統(tǒng)共同作用，還可

32、降低滲透水流對閘底板的 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=7661212&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 揚壓力。按防滲帷幕的灌漿孔排數(shù)分為兩排孔帷幕和多排孔帷幕?？砂垂酀{孔底部是否深入相對不透水巖層劃分為深入的稱封閉式帷幕；不深入的稱懸掛式帷幕。巖基上水閘的防滲設施是在基底設置灌漿帷幕，其灌漿孔宜設單排，孔距宜取1.53.0m，孔深宜取閘上最大水深的0.30.7倍。灌漿應在有一定厚度混凝土蓋重及固結(jié)灌漿后進行。灌漿壓力應以不掀動基礎(chǔ)巖體為原則，通過灌漿試驗確定。防滲帷幕體透水率的控制標準不宜大于。灌漿帷幕按施工方

33、法可分為帷幕灌漿和高壓噴射灌漿。（1）帷幕灌漿帷幕灌漿方式有純壓式和循環(huán)式兩種。純壓式灌漿是把漿液一次壓入鉆孔，再擴大到巖層縫隙里。在灌注過程中，漿液只能從灌漿機向鉆孔流動。循環(huán)式灌漿是把漿液壓入鉆孔后，一部分進入巖層縫隙中，另一部分由回漿管路返回拌漿筒中，使?jié){液始終保持循環(huán)流動狀態(tài)，可防止?jié){液沉淀，灌漿效果較好。漿液材料主要是水泥漿、水泥黏土漿和化學漿液等。（2）高壓噴射灌漿高壓噴射灌漿就是利用鉆機鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液成為20Mpa以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破 HYPERLINK /sowiki/%E5%9D%8F%E5%9C%9F?prd

34、=content_doc_search o 壞土 壞土體。當能量，速度快呈脈動狀的噴射動壓超過土體結(jié)構(gòu)時，土粒便從土體上剝落下來。部分細小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。從而通過改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成來提高地基的防滲性能和承載能力的工程技術(shù)處理措施。3.5垂直土工膜土工膜應用于垂直防滲體，首先出現(xiàn)在福建省水利水電工程中，山東、黑龍江等省相繼改進和發(fā)展，目前開槽機下挖最大深度已達20m。當?shù)鼗弦韵聴l件時，可采用土工膜垂直防滲方案：透水層深度一般在12m以內(nèi)；透水層中大于5cm的顆粒含量不超過10%（以

35、重量計），少量大石頭的最大粒徑不超過15cm，或不超過開槽設備允許的尺寸；透水層中水位應能滿足泥漿固壁的要求。做垂直防滲用土工合成材料一般為土工膜和復合土工膜。近些年多使用叫耐老化、使用壽命長的聚乙烯土工膜，又稱PE土工膜。PE土工膜的物理力學指標應符合下列要求：密度不應低于900kg/m3；破壞拉應力不應低于12MPa；斷裂伸長率不應低于300%； eq oac(,4)彈性模量在5不應低于70 MPa； eq oac(,5)脆性溫度不應低于-60； eq oac(,6)連接強度應大于母材強度； eq oac(,7)撕裂強度應大于或等于40 N/mm； eq oac(,8)抗?jié)B強度應在1.05

36、MPa水下壓48 h不滲水； eq oac(,9)滲透系數(shù)小于10-11cm/s。土工膜厚度宜大于0.25mm，重要工程可采用復合土工膜，其厚度宜大于0.5mm。3.6排水設施在水閘下游側(cè)的地基上需設置排水設施（包括排水孔、排水井、濾層、墊層等，特殊地層還要設排水溝，以下簡稱排水），將閘基中的滲水安全地排到下游，以減小滲透壓力，增加閘室穩(wěn)定性。為此，要求排水設施應有良好的透水性，并與下游暢通；同時能夠有效地防止地基土產(chǎn)生滲透變形。排水位置直接影響滲透壓力的大小和分布。如圖7-16所示，排水起點位置越往閘室底板上游端移動，作用在底板下的滲透壓力就越小。這種布置縮短了滲徑，但由于防滲需滿足一定長度，因此，相應地要加長鋪蓋等防滲設施；同時，底板下的排水在長期運用過程中，也有可能被滲水帶來的泥沙所淤塞，檢修甚難，設計與施工時均需重視。工程中常用的排水位置如圖7