水闸的防渗、排水设计

1、水闸的防渗、排水设计水闸挡水时，由于上、下游水头差的作用，不仅在闸基土体中会产生渗流，同时还会产生绕过两岸连接建筑物的岸坡绕渗。渗流对建筑物产生的不利影响主要有：降低了闸室的抗滑稳定及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；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，甚至导致水闸失事；损失水量，一般情况下损失数量甚微，可略而不计；使地基内的可溶物质加速溶解。闸基防渗设计的要求是：确定最优的地下轮廓及防渗排水措施，使闸基渗透压力适当减小，使闸基不发生渗透变形，并使闸基渗流量控制在允许范围内。总之，在保证水闸安全的前提下，做到经济合理。1 水闸的防渗长度及地下轮廓的布置1. 防渗长度当水闸形成上、

2、下游水位差时，上游水经过地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出。如图7-16所示，沿着铺盖、板桩及闸室底板的这根流线为1217，这是闸基渗流的第一根流线。上述铺盖、板桩及闸室底板等不透水部分（连续）与地基的接触线，称为地下轮廓线（即第一根流线）。该线的长度称为防渗长度或渗径长度，此时， ，如进口段设有干砌块石及垫层（图7-16左下方），则；如铺盖与闸室之间的止水受到破坏或没有设置，则。从图7-16的实例，可以清楚地看出，防渗长度有三个特点：起点是入土点，即水流进入土基的这一点；终点是出土点，即水流离开土基的这一点（排水的起点）；中间是连续线，即起点与终点之间没有间断。图 7-16 水闸地下轮

3、廓 (单位：m) （第5版 图7-13 图名相同）水闸防渗排水布置应根据闸基地质条件和水闸上、下游水位差等因素，结合闸室、消能防冲和两岸连接布置进行综合分析确定。SL 2652016水闸设计规范提出，初步拟定的闸基防渗长度应满足下式的要求： （7-11）式中：为闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，m；为上、下游水位差，m；为允许渗径系数值，可按表7-2选用。当闸基设置垂直防渗体时，可采用表中所列规定值的小值。表7-2中，除了壤土和黏土以外的各类地基上建闸，必须设反滤层。表7-2 允许渗径系数值排水条件地基类别粉砂细砂中砂粗砂中砾、细砾粗砾夹卵石轻粉质砂壤土轻砂壤土壤土黏

4、土有反滤层1399775544332.5117955332无反滤层74432. 地下轮廓的布置当水闸防渗长度初步拟定后，即可根据设计要求和地基土壤特性，并参考类似的水闸工程资料进行闸基防渗轮廓形状及尺寸的确定，即进行地下轮廓布置。布置的总原则是滞渗与导渗相结合。通常在闸室底板上游一侧布置防渗设施（如铺盖、板桩及齿墙等），用来延长渗径，减小底板渗透压力，降低闸基渗流坡降等，称为滞渗；在下游一侧布置排水设施，使渗透水流尽快地安全排走，以防止发生渗透变形，并减小底板渗透压力，称为导渗。地下轮廓布置与地基土质的关系较大，对于不同地基有不同的布置特点。（1）黏性土地基。黏性土地基的土壤颗粒之间具有凝聚力

5、，不易产生管涌，但土壤与闸底板之间的摩擦系数小，不利于闸室稳定。所以，如何减小闸室渗透压力，提高抗滑稳定性，是这类地基的主要问题。在防渗布置时，应重点考虑如何降低闸底板的渗透压力。防渗措施一般常用铺盖图7-17（a），而不用板桩，因板桩在入土的过程中可能破坏黏土的天然结构，在板桩与其周围地基接触面上可能造成集中渗流的通道。至于排水设施，一般布置在闸室下游护坦的下面；也可布置在闸室底板下面，这对加速黏性土固结有一定作用，不过，一旦排水设施被堵塞，则是很难修复的。图 7-17 水闸地下轮廓布置图（第5版 图7-14 图名相同）（2）砂性土地基。在砂性土地基中，土壤与底板之间的摩擦系数较大，这对闸室

6、的抗滑稳定性有利。但是，由于土壤颗粒之间无凝聚力或凝聚力很小，管涌问题较为严重，尤其在细砂和粉砂地基上更要特别注意。为了防止管涌的出现，如地基砂层很厚时，采用铺盖与铅直防渗（如板桩等）相结合的措施来延长渗径，降低渗透坡降。一般地，在底板上游一侧设置板桩，有时在铺盖前端再加一道板桩。如砂层较薄时（45m以下），可用板桩将砂层切断图7-17（b），板桩嵌入相对不透水层深度不应小于1.0m。如砂层很薄时，也可直接用齿墙嵌入不透水层。此时，应避免铅直防渗设备未嵌入不透水层而留有一小段铅直距离，这样容易形成集中渗流破坏。至于排水设施，则布置在护坦下面图7-17（b），一般不设在闸室底板下面。对于粉砂地基

7、，为了防止粉砂液化，多采用封闭式防渗措施，即在闸室地基的四周用板桩包围。图7-17（c）是挡潮闸断面图，该闸受双向水头作用，在上、下游都设有板桩和排水。因为最高潮水位高于内河水位，所以在闸室迎海一侧采用较长的板桩。（3）多层土质地基。在透水性较小的地基表层下面如有透水层，特别是该透水层有承压水时，应设置铅直排水孔并穿过表层图7-17（d），引出承压水，避免下游土层隆起，甚至发生流土。在不同性质的冲积层地基中，如果水平渗透性大于铅直渗透性，也可利用铅直排水降低土质间的渗透压力；如地基深处有软弱层，影响水闸稳定时，同样可利用铅直排水降低该层渗透压力，以加大水闸有效重力，从而增加其稳定性。2渗流计算

8、当初步确定地下轮廓布置后，即可进行渗流计算，以验证技术上的可靠性。计算的渗流要素有渗透压力、渗透坡降和渗透流量等。一般地，渗透流量小，可不计算。确定上述渗流要素的方法有理论计算法、近似计算法、电模拟试验法及数值计算法等。闸基渗流为有压渗流，一般视为平面问题，在各向同性均质地基中，采用拉普拉斯（Laplace）方程式表示，即 （7-12）式中：为计算点的水头值，称为水头函数，仅是坐标的函数。已知渗流区域的边界条件，便可根据式（7-12）解得水头函数，但是，只有在边界条件十分简单的情况下才能求解，而实际的边界条件及防渗布置均较复杂，很难运用理论解法获得解答。电模拟试验法是比较精确的求解方法，但需要

9、一定的时间和经费，不是所有工程都有条件采用的。数值计算法就是采用渗流有限元法或边界元法，在计算机上进行计算。近似计算法很多，主要有直线比例法(又称渗径系数法，即勃莱系数法和莱因系数法)、直线展开法、加权直线法、改进阻力系数法以及流网法等。直线比例法假定渗流水头沿渗流长度（或折算的渗流长度）均匀消减，按直线比例关系求得地下轮廓各点的渗透压强，该法计算简单，但精度差（尤其在渗流进、出口段）。直线展开法或加权直线法只适用于地基条件不复杂，且闸基防渗布置比较简单的中、小型水闸工程。改进阻力系数法系我国学者在阻力系数法的基础上进行改进后提出的，是近似计算法中较精确的方法。SL 2652016水闸设计规范

10、推荐采用改进阻力系数法和流网法，作为求解土基上闸基渗透压力的基本方法。对于复杂土质地基上重要的水闸，要采用数值计算法求解。2.1流网法关于流网法的基本原理及绘制方法，已在水力学教材中讲述，这里简要介绍流网的特性及应用。在各向同性的均质地基中，流网的特性是：流线与等势线互相正交，且使每一网格呈曲线正方形。实际上，这里所讲的流网法便是拉普拉斯方程式式（7-12）的图解法。流网的边界线可按下述方法确定：地下轮廓线是第一根流线（图7-18中12345678），而地基不透水层的表面便是最后一根流线。如果透水层很深，则大致以地下轮廓线水平投影的中点为圆心，以该水平投影总长的1.5倍（或以诸板桩中最大长度的

11、3.0倍）为半径所绘的圆弧作为最后一根流线。对于等势线，第一根和最后一根分别是地下轮廓线以外的上游和下游地基表面。图 7-18 闸基流网及渗透压力分布图对于图7-18中所绘的流网，有关渗流要素的计算内容如下：（1）渗透压力。按照绘制的流网，在等势线与底板交点位置，将等势线所表示的水头按比例绘出，即为底板底部铅直向上的渗透压力分布图。（2）渗透坡降和渗透流速。在流网中，任一网格的两等势线水头差和两等势线距离的比例，即为该网格的平均渗透坡降，即 （7-13）该网格的平均渗透流速为 （7-14）式中：为水头，m；为等势线带数；为渗透系数，m/s。如用出口处的网格分析，其平均坡降即作为出逸坡降。流网法

12、既可适用于各向同性的均质地基及非均质地基图7-19（a）、（c）、（d），又能适用于各向异性的地基图7-19（b）；另外，对于各种不同的地下轮廓和布置及其他边界条件也能适用。使用流网法计算渗流要素，费时不多，也有足够的精度。流网图可通过实验绘制，如采用手绘法需有一定的绘制经验，才能获得满意的结果，一般绘制的流网，误差约为2%5%。图 7-19 闸基流网图（第5版 图7-16 图名相同） （a）均质地基（K1=K（c）非均质地基（K1=2K2.2直线比例法直线比例法计算最简单，虽然其精度差，但仍为小型工程所采用。该法有勃莱法和莱因法两种。1. 勃莱法勃莱于1910年根据许多修建在土基上成功的和失

13、败的低水头闸坝的观测资料统计得出的。该法认为闸基渗流沿防渗长度（不论水平段、铅直段或倾斜段）均匀地消减水头，各点渗透坡降均等于防渗长度内的平均渗透坡降。只要知道水头和防渗长度之后，便可按直线比例关系求得地下轮廓各点的渗透压强。如图7-18（c）所示，任一点的渗压水头为 （7-15）式中：为计算点与点8（出逸点）之间的渗径。2. 莱因法莱因于1934年根据对更多的实际工程资料的分析后认为，水平渗径的消能效果仅为垂直渗径的1/3。该法与勃莱法所不同的是将水平渗径（包括倾角小于和等于45的渗径）除以3，再与铅直渗径（包括倾角大于45的渗径）相加，即得折算后的防渗长度。计算渗压时仍可应用式（7-15）

14、，但是，应将及中的水平渗径乘以1/3。2.3改进阻力系数法改进阻力系数法是在阻力系数法的基础上发展起来的，这两个方法的基本原理甚为相似。改进阻力系数法与阻力系数法相比，主要是渗流区划分得多些，在进、出口附近的水头损失修正方面考虑得详细些，同时，阻力系数计算公式也有所不同。因此，改进阻力系数法的计算精度比阻力系数法高。1. 基本原理图7-20所示为一个简单的矩形断面渗流区，其渗流段长度为，透水层深度为，两断面测压管水位差为，根据达西定律，通过该渗流区的单宽渗流量为或 （7-16）式中：为渗透系数。图 7-20 矩形断面渗流图令，则得 （7-17）式中：为阻力系数。上述值仅与渗流区的几何形状有关，

15、是边界条件的函数。对于比较复杂的地下轮廓，需把整个渗流区大致按等势线位置分成几个典型渗流段，每个典型渗流段都可利用理论解法或试验法求得阻力系数，其计算公式见表7-3。现以图7-15为例，按表7-3的典型段，把图7-15中的均质渗流区分成10个渗流段（图7-21），然后再引用式（7-17），可求得任一段水头损失为 （7-18）对于不同的典型段，值是不同的，而根据水流连续条件，各段的单宽渗流量相同，所以，各段的值相等，而总水头应为各段水头损失的总和，于是得 （7-19）式中：为各段阻力系数的总和；为典型渗流段的段数。将式（7-19）代入式（7-18）后，便可算得各段水头损失为 （7-20）表 7-

16、3 阻力系数计算公式表渗流段名称渗流段形状阻力系数的计算式进、出口段内部铅直段水平段倾斜段注 在公式内，中的为3.1416，而中的，系指弧度，如以度计，。图 7-21 计算的地下轮廓及典型段（单位：m）求出各段的水头损失后，再由出口处向上游依次叠加，即得各段分界点的水头，也就是图7-10中的22、23、30等各点的渗压水头，至于两点之间的渗压可近似地认为是线性分布。进、出口附近各点的渗压有时需要修正。如需计算，可按式（7-18）进行计算。2. 主要计算步骤（1）确定地基计算深度。上述计算方法对不透水层较浅时可直接使用，但在不透水层较深时，需首先计算有效深度。当5时 当5时 （7-21）式中：为

17、地下轮廓的水平投影长度，m；为地下轮廓的铅直投影长度，m。待有效深度算出后，再与实际深度相比较，应取其中的小值作为计算深度。请注意，计算、及时，均应从地下轮廓最高处往下起算。如图7-15所示，地下轮廓最高处的高程为100.0m；如进口处有干砌块石及垫层（图7-15左下方），而第4点又比第1点高，此时，地下轮廓最高处的高程应为99.6m。图7-21中的=20.5m，=6m，算得=13.7m，而实际深度为9.5m，因该值小于13.7m，故取=9.5m。（2）将渗流区按地下轮廓线形状分为若干典型渗流段，并利用表7-3计算各段阻力系数及水头值。在计算阻力系数时，若某渗流段的计算值为负值，则是不合理的，

18、应该进行适当的处理，如将该段并入附近的渗流段一起计算。如对图7-21中的10个典型渗流段的阻力系数和水头损失分别进行计算，即得表7-4之结果。表 7-4 渗流的阻力系数、水头损失计算表分段编号0.4920.0820.0660.6270.7420.6710.5980.0980.1350.468(m)0.5870.0980.0790.7480.8860.8010.7140.1170.1610.559（3）当进、出口处底板埋深及板桩长度的总值较小时，进、出口段的水头损失需按式（7-22）修正，才能使计算值接近于实际情况。 （7-22）其中 （7-23）式中：为按式（7-20）计算的进、出口水头损失值

19、；为修正后的进、出口水头损失值；为阻力修正系数，当1时，取=1.0；为底板埋深与板桩入土深度之和图7-22（a），或为齿墙外侧埋深图7-22（b）；为板桩另一侧地基透水层深度，或为齿墙底部至计算深度线的铅直距离（图7-22）。修正后水头损失的减小值，可按式（7-24）计算，即 （7-24）对于图7-10，进口段的=0.685，出口段的=0.581。 图 7-22 进、出口渗流计算图 图 7-23 出口板桩附近水力坡降修正图（4）当出口处有板桩时，其出口段渗透压力分布图形，可按图7-23进行修正，即图中的为原有水力坡降线，根据式（7-24）及式（7-25）计算的和，分别定出点和点，连接即为修正后

20、的水力坡降线。图7-23中的为水力坡降呈急变形式的长度，可按下式计算，即 （7-25）（5）对于进、出口段齿墙不规则部位，可按下列方法进行修正。因渗流区各段值之和必须等于总水头值，故上述进、出口水头损失的减小值，应该按不同情况分别加在附近的几个渗流段内，见图7-22（b），分两种情况给予修正。1）当时，按式（7-26）修正，即 （7-26）式中：为水平段（AB段）修正前的水头损失值；为修正后的水平段水头损失值。2）当时，分别按下列方法修正： 当时，。为内部铅直段（BC段）修正前的水头损失值，为修正后的水头损失值。 当时，。为CD段修正前的水头损失值，为修正后的水头损失值。对于图7-21，进口段

21、的=0.185m，出口段的=0.234m，修正后的各角隅点渗透水头见表7-5。表 7-5 图7-21各角隅点渗透水头修正值 单位：mH21H22H23H24H25H26H27H28H29H30H317535153.993.232.341.540.830.640.320图7-21是地下轮廓简化后的计算图，现运用两点间渗透水头为直线分布的假定，即可算出图7-15地下轮廓各角隅点的渗透水头，见表7-6。表 7-6 图7-16各角隅点渗透水头值 单位：mH1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14H15H16H177535153.993.383.283.193.052.962.3

22、41.681.521.350.830.640.320（6）出口段渗流坡降，按式（7-27）计算，即 （7-27）同理，可计算各水平段渗流坡降，并使。各种地基类别的及，参见SL 2652016水闸设计规范。3防渗排水设施防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩、防渗墙、齿墙及灌浆帷幕等，排水设施则是指铺设在护坦、海漫底部或闸底板下游段起导渗反滤作用的砂砾石层、排水孔。3.1铺盖铺盖布置在闸室上游一侧，其长度约为35，为上、下游最大水头差。铺盖长度不是越长越好，因铺盖过长，防渗效果增加却甚少，故并不经济。总之，要以防渗效果好和造价低的原则来确定铺盖长度。铺盖首先应有不透水性，且最好具有一定的柔性，以适

23、应地基变形。满足这些要求的铺盖材料有黏土和黏壤土，必要时可以采用混凝土、钢筋混凝土及沥青混凝土等。在小型水闸中也可采用浆砌块石。当采用黏土铺盖时，为了保证其具有足够的防渗能力，要求黏土铺盖的渗透系数要比地基土的渗透系数小100倍以上。1. 黏土及黏壤土铺盖这种铺盖用于砂性土及中轻壤土地基，铺盖土料的渗透系数小于10-5cm/s。铺盖厚度可按式（7-28）核算，即 （7-28）式中：为计算截面处铺盖顶面和底面的水头差；为允许坡降，黏土铺盖为46，黏壤土铺盖为35。铺盖上游端最小厚度宜为0.6m，以便于保证碾压施工质量。由于铺盖各截面的值向下游方向逐渐增加，因而铺盖厚度也随之加大，逐渐向闸室方向加

24、厚至1.0 1.5m。为了保证黏土铺盖与闸室底板的可靠连接，防止沿接触面产生冲刷，铺盖末端除了要加厚外，还需将闸室底板靠近上游面的一端做成斜面，使铺盖能借自重和上面的荷重，与闸室底板贴紧，同时，还应在两者之间再设置油毛毡止水（图7-24）。铺盖主要起防渗作用，同时也有防冲作用。在铺盖表面应设防冲护面，可用干砌石或浆砌石，也可用混凝土板。在防冲护面与铺盖之间应做保护层，以免铺盖填土层发生干裂或冰冻，也可防止施工运输时填土层遭受破坏，保护层一般采用砂性土。如采用干砌块石护面，还应在护面与保护层之间加设砂砾垫层，防止过水时将保护层的砂土从干砌石缝中带走（图7-24）。图 7-24 黏土铺盖构造（尺寸

25、单位：cm）2. 混凝土、钢筋混凝土和沥青混凝土铺盖如当地缺少黏土或黏壤土，可采用混凝土或钢筋混凝土铺盖（图7-25），此时要求铺盖材料的渗透系数小于10-7cm/s。这种铺盖最小厚度不宜小于0.4m，一般做成等厚度形式。铺盖与底板连接处用沉降缝分开，铺盖本身在顺水流方向，仍需设沉降缝，间距为820m（靠近翼墙的缝距宜用小值），缝宽可采用23cm。上述沉降缝中应设橡皮、塑料或金属等止水。混凝土铺盖中需配置构造钢筋，钢筋混凝土铺盖需配置温度钢筋。图 7-25 混凝土及钢筋混凝土铺盖构造图（单位：cm）用沥青混凝土作铺盖材料，效果很好。 防渗性能好，渗透系数可达10-910-10cm/s，几乎不透

26、水； 有较好的柔性，可适应地基的变形，造价也较低。这种铺盖的厚度约为10cm，但是，在与闸室底板连接处仍需适当加厚。3. 土工膜铺盖土工膜早在20世纪60年代开始就在我国水利水电工程中应用，近年来已经成为公认的防渗材料。目前使用的防渗土工膜如聚乙烯膜、聚氯乙烯膜等，代替了过去使用的聚氯乙烯沥青膜。防渗土工膜的厚度应根据作用水头、膜下土体可能产生的裂缝宽度、膜的应变和强度等因素确定。根据水闸的实践经验，采用的土工膜厚度不宜小于0.5mm。在敷设土工膜时，应排除膜下积水、积气，同时在膜上应铺设保护层，保护层上部可采用水泥砂浆、砌石或预制混凝土块进行防护。3.2防渗墙、板桩防渗墙、板桩一般设在闸室底

27、板高水位一侧或设在铺盖起端。设在低水位一侧的短板桩主要是减小出口的渗透坡降，此时底板渗透压力将相应增大。防渗墙、板桩长度一般采用0.81.0倍上、下游最大水头差。1. 防渗墙防渗墙分为混凝土防渗墙和水泥土搅拌桩防渗墙。（1）混凝土防渗墙凝土防渗墙是利用钻孔、挖槽机械，在松散透水地基中以泥浆固壁，挖掘槽形孔或连锁桩柱孔，在槽(孔)内浇筑混凝土或回填其他防渗材料筑成的具有防渗等功能的地下连续墙。防渗墙形式一般采用槽孔式防渗墙。这种形式的混凝土防渗墙是由许多混凝土板墙套接而成的。施工时，先建造单号槽孔混凝土墙，后建造双号槽孔混凝土墙，由单、双号槽孔混凝土套接成一道墙，其槽孔混凝土墙壁应平整垂直，以满

28、足设计要求的厚度。槽形孔混凝土防渗墙平面布置如图7-26所示。图7-26 槽形孔混凝土防渗墙平面布置示意图d防渗墙厚度；l槽孔长度槽孔长度l应根据工程地质及水文地质条件、施工部位、成槽方法、机具性能、成槽历时、墙体材料供应强度、墙体顶留孔的位置、浇筑导管布置原则等综合确定，一般为5.05m。在保证造孔安全成墙，质量好的前提下，槽孔越长，套接接缝越少，墙的防渗性能越好。但浇筑混凝土时，要求混凝土的供应强度要大。防渗墙厚度d的选择应根据：满足渗透稳定条件的要求；要考虑施工机械条件；抗渗稳定决定于水力梯度，而水力梯度又随抗渗等级的提高而增强。一般根据最大水头和允许水力梯度确定防渗墙的厚度，一般不小于

29、0.3m。防渗墙墙体材料一般分为刚性材料和柔性材料两类，主要有普通混凝土、黏土混凝土、塑性混凝土、固化灰浆和自凝灰浆等。（2）水泥土搅拌桩防渗墙利用深层搅拌机械将水泥浆等材料与土体强制搅拌，从而在土体内产生物理-化学反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的柱状增强体称为深层搅拌桩，由这些连续套接的水泥土搅拌桩组成的复合防渗体即为水泥土搅拌桩防渗墙。宜选用强度等级为32.5及以上的通用硅酸盐水泥，水泥掺入比可为7%20%。防渗墙的厚度应根据作用水头、水泥土材料特性、地基性状等因素确定。设计时可根据式7-29进行简化计算，初步确定墙厚。 （7-29）式中：为有效墙厚，m；为墙体两侧水头差，m；为

30、水泥土允许坡降，可取破坏坡降的1/31/2；为系数，可取1.11.4。水泥土搅拌桩防渗墙的最小厚度宜大于0.35m，深度应经渗流计算确定。2. 板桩板桩种类按材料不同可分为木板桩、钢筋混凝土板桩及砂浆板桩等。过去，木板桩在水闸中应用较多，宜用在砂土地基，但在粒径较大的砂砾石地基中，木板桩很难打进，不宜采用。近年来钢筋混凝土板桩使用较多，能打入各种土基，适用范围比木板桩大。钢筋混凝土板桩最小厚度不宜小于0.2m，宽度不宜小于0.4m，入土深度可达1520m，两桩之间设有榫槽连接，以增加不透水性。其缺点是自重较大，施工不便，接触处不易做好，容易漏水。上海市曾经成功地采用了砂浆板桩，这种板桩既能节省

31、三材、缩短工期，又能保证防渗质量。但是，因砂浆强度较低，桩长不能太长，一般桩长为34m，最长为6m。上述板桩的顶部均需嵌入齿墙内（图7-27），并填好沥青，以适应闸室沉降。图 7-27 板桩顶部连接图（单位：cm）3.3齿墙闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙，齿墙用混凝土或钢筋混凝土做成，深度一般为0.51.5m。齿墙既能延长渗径，又能增加闸室抗滑稳定性。3.4灌浆帷幕灌浆帷幕是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。帷幕顶部与混凝土闸底板连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可

32、降低渗透水流对闸底板的 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=7661212&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 扬压力。按防渗帷幕的灌浆孔排数分为两排孔帷幕和多排孔帷幕。可按灌浆孔底部是否深入相对不透水岩层划分为深入的称封闭式帷幕；不深入的称悬挂式帷幕。岩基上水闸的防渗设施是在基底设置灌浆帷幕，其灌浆孔宜设单排，孔距宜取1.53.0m，孔深宜取闸上最大水深的0.30.7倍。灌浆应在有一定厚度混凝土盖重及固结灌浆后进行。灌浆压力应以不掀动基础岩体为原则，通过灌浆试验确定。防渗帷幕体透水率的控制标准不宜大于。灌浆帷幕按施工方

33、法可分为帷幕灌浆和高压喷射灌浆。（1）帷幕灌浆帷幕灌浆方式有纯压式和循环式两种。纯压式灌浆是把浆液一次压入钻孔，再扩大到岩层缝隙里。在灌注过程中，浆液只能从灌浆机向钻孔流动。循环式灌浆是把浆液压入钻孔后，一部分进入岩层缝隙中，另一部分由回浆管路返回拌浆筒中，使浆液始终保持循环流动状态，可防止浆液沉淀，灌浆效果较好。浆液材料主要是水泥浆、水泥黏土浆和化学浆液等。（2）高压喷射灌浆高压喷射灌浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破 HYPERLINK /sowiki/%E5%9D%8F%E5%9C%9F?prd

34、=content_doc_search o 坏土 坏土体。当能量，速度快呈脉动状的喷射动压超过土体结构时，土粒便从土体上剥落下来。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。从而通过改变原地层的结构和组成来提高地基的防渗性能和承载能力的工程技术处理措施。3.5垂直土工膜土工膜应用于垂直防渗体，首先出现在福建省水利水电工程中，山东、黑龙江等省相继改进和发展，目前开槽机下挖最大深度已达20m。当地基符合以下条件时，可采用土工膜垂直防渗方案：透水层深度一般在12m以内；透水层中大于5cm的颗粒含量不超过10%（以

35、重量计），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；透水层中水位应能满足泥浆固壁的要求。做垂直防渗用土工合成材料一般为土工膜和复合土工膜。近些年多使用叫耐老化、使用寿命长的聚乙烯土工膜，又称PE土工膜。PE土工膜的物理力学指标应符合下列要求：密度不应低于900kg/m3；破坏拉应力不应低于12MPa；断裂伸长率不应低于300%； eq oac(,4)弹性模量在5不应低于70 MPa； eq oac(,5)脆性温度不应低于-60； eq oac(,6)连接强度应大于母材强度； eq oac(,7)撕裂强度应大于或等于40 N/mm； eq oac(,8)抗渗强度应在1.05

36、MPa水下压48 h不渗水； eq oac(,9)渗透系数小于10-11cm/s。土工膜厚度宜大于0.25mm，重要工程可采用复合土工膜，其厚度宜大于0.5mm。3.6排水设施在水闸下游侧的地基上需设置排水设施（包括排水孔、排水井、滤层、垫层等，特殊地层还要设排水沟，以下简称排水），将闸基中的渗水安全地排到下游，以减小渗透压力，增加闸室稳定性。为此，要求排水设施应有良好的透水性，并与下游畅通；同时能够有效地防止地基土产生渗透变形。排水位置直接影响渗透压力的大小和分布。如图7-16所示，排水起点位置越往闸室底板上游端移动，作用在底板下的渗透压力就越小。这种布置缩短了渗径，但由于防渗需满足一定长度，因此，相应地要加长铺盖等防渗设施；同时，底板下的排水在长期运用过程中，也有可能被渗水带来的泥沙所淤塞，检修甚难，设计与施工时均需重视。工程中常用的排水位置如图7