探讨分析水利工程中防渗加固设计

摘要：对于水工建筑物而言，结构稳定尤为重要，而结构的稳定，往往取决于工程的防渗能力，因此我们从防渗和排水的角度加固工程，提高工程的设计水平。本文通过水工建筑物设计要求分析，综合工程经验提出提高水工建筑物防渗加固设计水平的具体措施，对一般水工建筑物工程，提供价值性的参考。

关键词：水利工程;防渗加固;设计

水工建筑物的设计标准和技术要求其提高工程的加固设计水平，以适应水利水电工程的建设需要，提高建筑物的设计水平。

一、防淮和排水布

水工建筑物的防渗和排水布置应根据建筑物地基的条件和其他因素(譬如水位差)，结合所属水工建筑物的总体布置要求进行分析确定。针对地基地质的不同，防渗和排水布置加固工程也不相同，一般分类如下:

(1)地基为粉砂、细砂、砂质粉土，通常采用的防渗加固技术是钢筋混凝土板桩、水泥砂浆帷幕或混凝土防渗墙等的垂直防渗体;如果是地震区的粉砂、细砂地基，则需要在垂直防渗体上构置封闭圈。

(2)地基为相对深厚的透水层，通过验算覆盖土层的抗浮稳定性，甚至深入相对透水层的排水井或者排水沟，采取防止被淤堵的措施。

(3)地基为下卧层深厚的相对不透水层，通常设置深度不小于1.0m的垂直防渗体作为相对不透水层。

(4)地基为沙砾石层时，设置悬挂式防渗墙加果沙砾石层粒径较大或者粗粒夹杂卵石层，宜设置深齿墙，并于逸处设置过滤层。

(5)地基为粘性土和砂性土互层，一般采用设置一道垂直防渗体的方法。如果水工建筑物位于下游，还要设置排水沟或者排水井，防止被淤堵的可能。

(6)地基为岩石，具体根据防渗需要设置水泥灌浆帷幕。

(7)地基采用砌石材料或者混凝土预制块修建，则需设置混凝土或者钢筋混凝土盖顶，采取有效的防渗措施。

(8)地基无水或者水位较低，可埋设一定数量的排水管，而排水管的排距适宜1.0m-2.0m，材料为塑料管材，并配置由良好滤层及集水良好的排水体。

另外，除了根据地基地质的不同安排水工建筑物防渗和排水布置之外，还必须进行必要的抗渗稳定计算。计算方法采用全截面直线分布法(可参考有关该计算方法的具体资料)，并综合考虑设置防渗帷幕以及排水孔时对降低渗透压力的作用和效果。

二、防渗加固设计方法

根据国内外各类水利水电工程关于水工建筑物防渗加固资料的统计，水工建筑物的防渗加固设计做到技术先进、安全可靠、实用耐久、经济合理和管理方便等方面的要求，一般采取以下的几个设训方法进行建筑的防渗加固设计。

(1)深层搅拌法

深层搅拌法主要针对强度不高的地基，利用后期强度，大大节省地基防渗加固投资。根据地基土质和地基承载力的要求，确定水泥渗入量，譬如水泥渗入量为8%和10%时，加固强度分为0.24Mpa和0.65Mpa。地基加载数以一个较长的建筑过程，不仪要求考虑深层搅拌法设计时的因素，还要求考虑设计强度，否则，只考虑前期强度，显然不符合建筑的经济要求。根据水工建筑物的实践经验，水泥渗入量采用12%一15%，最大不宜超过18%。

深层搅拌法平面布置原则要与基地应力分布一致，可先按照平均基底应力分布进行桩的平面布置进行底板下基底应力较大处加密处理;其次，深层搅拌法加固的宽度要满足应力扩散要求，即加固宽度比按应力扩散角法计算的宽度大一些。需要大面积进行深层搅拌法加固地基的时候，英爱在工程位置选择比较有代表性的区域进行现场试验，确定需要进行防渗加固地基的允许承载力，必要时进行托板试验。

(2)振冲挤密法

一般分为振冲置换法和振冲密实法。前者是以砂砾和碎石等作为材料，并采用振冲器填充置换密形成桩体，与原状土质地基构成复合地基，经过加固后的地基不仅排水性能强，还具有良好的防渗能力，这一种防渗加固的方法适用于处理排水能力较弱的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。后者则是利用振动和压力使砂颗粒相互挤密，重新排列后，孔隙减少，这样加固的建筑的防渗能力也能得以提高，这种防渗加固方法适用于处理砂土、粉土等地基。材料，因地制宜、就地取材，一般材料是采用碎石、卵石、砂、矿渣等。土质情况考虑因素。根据工程的具体需要和工程设备条件等因素，于砂和碎石桩处理地基的深度，深度既不可以太深也不能够太浅，太深限制了设备能力，太浅则不够经济。一般工程按照地基土质，填料置换率于10%一30%之间。此法处理后地基宽度除了要满足应力扩散要求，地面宽度还应该比按应力扩散角法甲酸的宽度大一些。采用静力触探检验地基强度是否满足需求，以便判断建筑物的防渗加固程度是否满足需求。

(3)沉井基础法

此法在我国东部沿海地区的水闸工程中使用最多，效果亦比较理想，可以同时解决地基承载力和地基渗透变形的问题。沉井基础的平面形状要求呈矩形，以便井体施工浇筑的均匀下沉。平面尺寸大小适宜，不宜过大也不宜过小。沉井与沉井之间要做好接缝止水防渗工作，采用板桩密封，沉井长宽小于3.0m。根据沉井在施工下沉过程中及建成后运行时所需的结构强度和刚度需求确定沉井井壁和隔墙的厚度，须满足沉井下沉过程中井口内土方开挖和运输的要求。井壁外侧面尽可能做到光滑平整，减少土压力的摩阻力作用，以利于下沉。验算沉井的自重，控制计算指标下沉系数，保证沉井施工时能够顺利下沉。沉井下层开挖较深，受到地下水的影响较大，这一点对于防渗加固的影响也较大，因此沉井应尽量不封底。回填涂料应选用与井底土层渗透系数相近的涂料，并分层夯实。

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