第四节 闸基渗流分析与防渗设施.docx

第四节闸基渗流分析与防渗设施

一．闸基渗流的主要危害

⒈沿闸基的渗流对建筑物产生向上的压力，减轻建筑物有效重量，降低闸身抗滑稳定性，沿两岸的渗流对翼墙产生水平推力；

⒉由于渗透力的作用，渗透力可能造成土的渗透变形；

⒊严重的渗漏将造成大量的水量损失；

⒋渗流可能使地基内可溶解的物质加速溶解。

图9-9 闸基渗流

*防渗设计的主要任务：

寻求合理经济的防渗措施，合理拟定地下轮廓尺寸，消除渗流不利影响，保证水闸安全。

*防渗设计的内容包括：

渗透压力计算；

抗渗稳定性验算；

滤层设计；

防渗帷幕及排水设计；

永久缝止水设计。二闸基防渗措施

1.闸基的防渗长度L：

地下轮廓线（闸基渗流第一根流线，即铺盖和垂直防渗体等防渗结构以及闸室底板与地基的接触线）的长度。应满足:

渗径系数C值表

粉砂 细砂

中砂 粗砂

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中砾细砂 砂壤土壤土 粘土石 壤土

有反滤层9～13无反滤层

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5～7

4～5

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4～7

2～3

3～4

图9-10 水闸地下轮廓及流网

⒉防渗地下轮廓布置

⑴布置原则：先阻后排，防渗与导渗相结合。

⑵防渗排水设施水平防渗→

铺盖：粘土、粘壤土铺盖，砼、钢筋砼、沥青砼铺盖。水平铺设土工膜.

垂直防渗→钢筋砼板桩,砼防渗墙,灌注式水泥砂浆帷幕,土工膜垂直防渗结构.高压喷射灌浆：定喷板墙

导渗→排水反滤

图9-11按直线法计算的闸基渗透压力图

⑶不同情况下防渗布置

①粘性土地基：

降低渗透压力，增加闸身有效重量。

闸室上游宜设置水平钢筋砼或粘土铺盖，或土工膜防渗铺盖，闸室下游护坦底部应设滤层，下游排水可延伸到闸底板下。

图9-12 粘性土地基的地下轮廓线布置

②砂性土地基：

防止渗透变形→通过延长渗径来降低渗透流速和坡降，对降低渗透压力的要求较低。

砂层很厚→闸室上游可采用铺盖和悬挂式防渗墙相结合的形式，闸室下游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。

砂层较浅→闸室底板上游端设置截水槽或防渗墙（嵌入相对不透水层深度不应小于1.0m），闸室下游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。

图9-13 砂性土地基的地下轮廓线布置

③粉细砂地基（或粉土、轻砂壤土、轻粉质砂壤土）：闸室上游宜采用铺盖和垂直防渗体相结合的布置形式。

在地震区的粉细砂地基上，有震动液化问题，宜采用封闭式布置（闸室底板下布置的垂直防渗体宜构成四周封闭的形式），垂直防渗体的长度应超过粉砂地基液化深度。

④特殊地基：弱透水地基下有透水层，地基为不同性质冲积层，KHKV。

→闸室下游设置铅直排水，并防止淤堵。

⑤双向水头作用

→合理地进行双向布置形式，并以水位差较大的一向为主。

*规范规定：

铺盖长度采用上、下游最大水头差的3~5倍；

砼或钢筋砼铺盖的厚度，一般根据构造要求确定，最小厚度不宜小于0.4m，一般作成等厚；为了减小地基不均匀沉降和温度变化的影响，通常设顺水流向的永久缝，缝距可采用8~20m。

粘土或壤土铺盖的厚度应根据铺盖土料的允许水力坡降值计算确定，为了保证铺盖碾压施工质量，粘土或壤土铺盖前端最小厚度不宜小于0.6m，铺盖与底板之间应设油毛毡止水，铺盖上面应设保护层。

水平铺设土工膜厚度应根据作用水头、膜下土体可能产生裂缝宽度、膜的应变和强度等因素确定，但不宜小于0.5mm，上部应设保护层。

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图9-14 粘土铺盖细部构造 单位：m

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图9-15 混凝土及钢筋混凝土铺盖

*规范规定：

钢筋砼板桩最小厚度不宜小于0.2m，宽度不宜小于0.4m；

水泥砂浆帷幕或高压喷射灌浆帷幕的最小厚度不宜小于0.1m；

砼防渗墙的最小厚度不宜小于0.2m；

地下垂直防渗土工膜厚度不宜小于0.25mm，重要工程可采用复合土工膜，其厚度不宜小于0.5mm。

闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙，齿墙深度可采用0.5~1.5m。三闸基的渗流分析

渗流分析的目的：决定渗透压力，渗透坡降及渗流量

图9-16 不同闸基型式的流网图

1.假定

渗流符合达西定理