胡 婷

（益阳市明山电排管理站 益阳市 413204）

1 穿堤建筑物的主要形式和存在的问题

湖区穿堤建筑物主要有钢筋混凝土圆管、圆拱直墙及箱形等几种断面形式，近年来也有部分使用了承插式预应力钢筋混凝土管。

穿堤建筑物一般存在的问题主要有两种：一是沉降变形引起的工程结构破坏产生的管涌险情；二是填土或地基渗透变形引起的管涌问题。 在工程险情事故中前者所占比重较大，沉降变形主要是因为地基承载力不足或为压缩性较大的软地基，且由于大堤断面均为梯形，并在逐年加修中形成，建筑物承受的填土荷载不均匀增加，导致基础不均匀沉陷，使建筑物错位或折断、或是伸缩缝拉伸破坏，从而使建筑物内发生渗漏，地基透水性较大时诱发管涌险情；渗透变形则主要是由于渗径不够或建筑物周围填土不密实，使建筑物周边土体发生渗透破坏而出现管涌，从而危及堤垸安全。 穿堤建筑物长度一般能满足顺管渗透坡降和渗径要求，主要引发险情的是地基不均匀沉降问题。

就洞庭湖区的穿堤建筑物而言，基础一般是压缩性较大的土基，由于管顶填土荷载不同，基础压缩量也不相同，故地基存在不同程度的不均匀沉降变形问题。我们在工作中碰到的这一类型情况较多，涵闸基础的不均匀沉降少则几厘米，多则达数十厘米，变形后的管道有的仍然连续，有的则发生相对错位，其差别就在于伸缩缝处是否设有抱箍。 不管变形是否连续，建筑物的这些变形都有可能导致建筑物的止水破坏而发生漏水，从而引发建筑物局部管涌冒沙等险情，严重威胁大堤的防洪安全，是防汛抢险工作中的一大隐患，也是堤防加固工程建设中必须注意的重要问题。

2 实例分析

（1）实例一：某电排出水流道的不均匀沉降导致管涌险情。

该电力排灌工程建于1964年，装机容量为310 kW，属小型工程。

电排出水流道测量情况：压力水箱中心处底板高程27.40 m，建筑物最低点高程27.045 m，建筑物出口高程27.764 m，出水管底板中间低、两端高。 从出水流道整体来看，管道高差变化较大，不均匀沉陷达0.71 m。 但管段间变化平顺，伸缩缝无明显的错位，出水流道管壁外观完好，模痕清楚，表面混凝土质量较好，看不出管身结构破坏痕迹，但管底伸缩缝拉伸明显，最大拉量3 cm 左右，嵌缝柏油杉板有的已经脱落，管顶部分仍保留在缝内，伸缩缝处管端混凝土面整齐完整，无破坏迹象。本工程存在的主要问题是高洪水位运行时建筑物内堤脚处及管内渗漏严重，还有泥沙流出。

（2）实例二：某排水闸管身因大堤加修断裂。

该闸兴建于1955年冬，排涝受益面积5.32万hm2（79.81万亩），建筑物共分五孔，单孔净高5 m、净宽4 m，底板高程24.50 m，属中型涵闸工程。 初建涵闸总长35 m，分两段，中间设有一伸缩缝，长度分别为内17 m，外18 m。 1991年涵闸向外接长18 m。

在接长工程施工时将原建筑物进行了清理，在打扫干净后发现原建筑物有三处横向断裂，其中一处已形成环状断裂，裂缝上窄下宽，顶板约1 mm，底板5 mm 左右；另两处断裂主要在底板上，缝宽（2～3）mm，延伸到侧墙中部自然尖灭。 因该闸地质条件相对较好，基础为坚硬密实的网纹状粘土，虽有渗漏痕迹，但没有发现带泥渗漏。建筑物外接长后因渗径延长结构呈现稳定状态。

从以上工程实例不难发现，建筑物管段间的变形错位带来的后果往往比管段间发生相对转角位移的后果严重得多。 以上某电排出水涵虽最大沉降差达0.71 m，但其纵断面呈倒折线拱形，变形后管段仍连续，经不断修补而能继续满足其基本运行要求；某排水闸的管身横向断裂是较少发生的一种情况，一般来说是因建筑物分段长度太长或管顶填土加载速度太快且不均匀引起，建筑物纵向刚度不够也会产生这种断裂，该工程因基础较好而没发生险情，但这种结构上的问题是不容忽视的，因为如果是在沙基或淤泥基础上，断裂处极易发生渗透破坏而形成管涌险情。

3 除险加固和预防措施

3.1 除险加固措施

从工程实际情况来看，一方面益阳市洞庭湖区穿堤建筑物基础大多为深厚的淤积地层，地质条件最好的也只是网纹状亚粘土地基，均存在不同程度的可压缩性，在查看过的穿堤建筑物中没有发现过不发生沉降变形的，只是变形量的大小不同而已；另一方面，如果要完全控制建筑物的沉降变形量，必须付出高昂的代价进行基础处理，这对工程实际来说是浪费的，因为，一定的不均匀沉降变形并不影响穿堤建筑物基本功能，只要能满足防洪安全要求就可以，但因变形漏水而对防洪安全构成威胁时，则必须进行加固处理。

在洞庭湖近期治理工作中，根据工程实际情况的不同，我们采取了以下除险加固措施：

（1）拆除重建。这主要是针对本身有质量问题，结构已经破坏的部分建筑，也有个别工程是因为基础破坏严重且建筑物长度不够需要加长的情况，这类项目一般需经省市两级主管部门鉴定审查后才能确定，造价相对较高。

（2）伸缩缝止水修复。对那些结构完好（必须是钢筋混凝土结构）且伸缩缝不存在错位的建筑物一般采取这种方法进行加固处理，这是效果好而经济的处理措施。

（3）防渗灌浆处理。 结构上没有问题但存在渗漏的浆砌石结构建筑物或伸缩缝存在微小错位且尚未发生严重渗透变形的钢筋混凝土建筑物，可采用灌浆防渗处理措施。另外，由于地基渗透性较大或管身回填土不密实而造成顺管渗漏严重的，也采用灌浆的方式进行加固处理。 灌浆处理措施施工质量难以控制，适应性差，但经济且施工方便。

在工程实际中我们常用的措施主要是前面两种。

3.2 预防工程措施

由于地基的可压缩性和管顶填土荷载的不均匀，建筑物不均匀沉降变形往往是不可避免的，建筑物伸缩缝破坏主要原因有建筑物不均匀变形量太大（如某电排出水涵）、伸缩缝错位，建筑物断裂则主要是因建筑物纵向刚度不够。针对这些原因，在涵闸的新建和重建中，主要在建筑物构造上采取以下措施：

（1）合理分段设置伸缩缝，使管轴线变形适应大堤填土荷载引起的沉降变形。 在建筑物设计中除按规范要求设置变形缝外，应按管径大小合理调整建筑物分段长度，管径小的相应分段长度也减小，一般孔口高度2.5 m 以下，管段长度不超过9 m，使相邻管段间的相对转角变形减小，同时应按倒置梁法进行建筑物纵向刚度的计算，结构上考虑管段承受不均匀荷载的能力，避免管身断裂；其次伸缩缝位置要合适，避免在荷载最大处分缝，以减少管段间的最大相对转角变形，减少伸缩缝的局部拉伸量。

（2）适当控制基础沉降量。 由于湖区淤积地层较厚，持力层很不稳定，因此难以完全控制基础的沉降量。近年来，在工程实际中有的采用了粉喷水泥土搅拌桩加固地基的方法，桩长一般以达到相对持力层为宜。 在某大型电排防洪闸工程中成功地采用了这种复合地基加固处理措施，其不均匀沉降量和最终沉降量分别比同类工程减少50%和60%，效果明显。

（3）在伸缩缝外围设置抱箍，防止管段之间的相对错位。据调查，伸缩缝处发生错位的建筑物均没有设置抱箍。在不均匀土压力作用下，各管段自由沉降（三码头进水闸和南茅河相关涵闸均属这一情况），这就加速了伸缩缝止水的断裂破坏，在没经处理的软基上极易导致建筑报废。其次，抱箍尺寸要合适，抱箍与管身之间需设柔性隔离层，以满足管端的微小变形要求（最大相对转角变形为2.5°）。另外，由于穿堤建筑物长度较大，在渗径长度上不存在问题，因此设计时可采取与水闸不同的构造措施，设抱箍而不设截水环，防渗刺墙也可取消，这种结构形式在益阳市工程实际中已应用较广泛。

（4）建筑物建设时纵断面适当预留相应沉降高度，做成拱形。 这一方法虽有应用，但由于钻探取样时扰动难控制，地勘试验资料准确性不好把握，计算沉降量误差较大，其量难以控制，当预留沉降量过多时，对建筑物过水造成影响，故较少采用。

4 建 议

鉴于以上因素，本人认为，作为深厚软基上的穿堤建筑物，在设计时应考虑基础处理和工程结构构造两方面的问题，应根据地质资料计算可能产生的建筑物各部位的沉降量，点绘出纵断面图，如果不均匀沉降量超出伸缩缝的变形适应范围，则应进行基础处理，如没超出则应按沉降变形纵断面图合理布置建筑物变形缝，使用适应变形能力较大的伸缩缝止水材料，并在伸缩缝外围设置抱箍，对重要建筑物同时可考虑伸缩缝处预留混凝土槽，在管顶加载完成后再以二期混凝土的形式完成伸缩缝止水的设置。为防止建筑物的横向断裂，建筑物底板纵向配筋必须按纵向刚度计算确定。