盐场木石结构水工建筑物的防渗问题

　　摘要：水工建筑物经常承受着水的作用，水能产生各种作用力，对其工作条件不利，尤其是长期作用着卤水时，其腐蚀性和渗透性严重威胁着水工建筑物的使用寿命。
　　关键词：水工建筑物，腐蚀，渗径，渗流，渗透破坏
　　一、序言
　　水工建筑物经常承受着水的作用，水能产生各种作用力，对其工作条件不利。挡水建筑物承受着一定的水平静水压力、风浪压力、地震动水压力、冰压力、浮力以及渗流产生的渗透压力，对建筑物的稳定性影响极大，水流渗入建筑物内部及地基中，还可能产生侵蚀和渗透破坏。尤其当构筑物长期作用卤水时，其卤水对构筑物的腐蚀及渗透不容忽视。如天津塘沽盐场，地处渤海湾，以生产海盐为主，几百平方公里的盐田内分布着众多的水工建筑物，这些建筑物长期作用着卤水，如果防腐蚀、防渗处理不好，其建筑物的寿命甚短，建筑物的破坏往往不是因为其结构强度不够，而多数是因为各种形式的渗透破坏而引发的建筑物失稳。
　　二、防渗设计的概念
　　1．设计原则
　　挡水建筑物如水闸，在上下游水位差作用下，上游（高水位）的水从河床入渗，绕过防渗铺盖、板桩及闸底板，经过反滤层由排水孔排至下游（低水位）。铺盖、板桩和闸底板等不透水部分与地基的接触线称为地下轮廓线，其长度即所谓渗径长度。如渗径长度不够时，就容易引起土体的渗透变形，导致建筑物的失稳及失事。因此，地下轮廓的布置，直接影响建筑物的渗流坡降和渗透压力的大小。为此，必须合理地布置地下轮廓，以防止渗透变形和减少渗压。
　　地下轮廓的布置原则是高防低排，即在高水位的一侧采取防渗措施，尽量阻滞水流入闸基；在低水位的一侧采取排水措施，因势利导地排走已渗入闸基的渗流。
　　2．防渗设备
　　防渗设备有水平防渗设备（铺盖）和垂直防渗设备（齿墙、板桩和防渗墙等）两类。
　　（1）铺盖：如水闸经常采用的有混凝土或钢筋混凝土铺盖等。其长度通常为3～5倍上下游水位差。
　　（2）板桩：采用板桩，主要是为了增加垂直渗径。
　　（3）齿墙：闸底板的上下游端设有浅齿墙。当地基为粒径较大的砂砾石、不宜打板桩时，可采用深齿墙或防渗墙。深齿墙与底板或铺盖连接处宜用接缝分开，缝中应设止水。
　　
　　三、盐场木石结构水工建筑物防渗问题及解决方法
　　塘沽盐场制盐基地地域宽广，盐田沟壕纵横交错，地形复杂且埝宽有限，木材做完防腐处理后，抗腐蚀性能非常好，且经济耐用，造价低，施工简单。一般卤水浓度高的区域，水工建筑物都用木、石、砖等抗腐蚀效果比较好的材料修建，但其抗渗问题往往被忽视，令其存在着严重的渗透变形，影响其使用寿命。
　　1.木闸
　　
　　盐场木闸的结构特点为：主要受力结构均为木桩，由木桩做骨架连系起闸室及进出水口翼墙。施工时，先是打下木桩再浇筑混凝土闸底板，然后再在木桩旁连接其它结构。闸室则是闸墩为木桩，木闸槽、起闭器梁等均钉在木桩上。
　　木桩与混凝土底板接触面由于材料膨胀系数不一样，时间长了就会有空隙，引起渗漏，水直接从木桩与底板接触处渗入、流出，造成基底土的渗透破坏，导致底板下被掏空，建筑物失稳，影响正常使用。
　　解决方法：木桩与混凝土底板接触面留1.5厘米空隙，内填沥青麻丝，解决两种材料膨胀系数不一样的问题，防止接触面产生渗透，近而延长构筑物的使用寿命。
　　2.木石结构扬水泵站
　　扬水泵站的防渗设计雷同水闸。只不过上游水位变成低水位，而下游水位变成了高水位。
　　常规扬水泵站的地下轮廓线如下图所示：
　　
　　盐场木石结构泵站，如盐场十所泵站：
　　
　　由于钢筋混凝土在高度卤水中腐蚀很厉害，因此出水池都用浆砌片石砌成，迎水面用水泥砂浆勾缝。但随着时间的推移，其勾缝处砂浆会慢慢脱落，水会从石头与石头之间的砂浆中的缝隙渗入泵室后填土，从木桩于底板接缝处溢出，形成渗流。并且泵运行时所产生的震动也会扰乱泵室后填土的密实性，增加水渗流的流速。尤其当进出水位差距较大时，而泵室后填土厚度较薄时，此渗透情况就会更明显。
　　盐场十所泵站1998年建成，3台700轴流泵，正常进出口水位差为2.4米，且墙后填土也只有2.5米，远远满足不了9.6米的渗径要求（L＝2.4×4＝9.6米）。近两年，泵运行时，地面跟着一起震动，并且逐年加剧，使得维修人员都不敢近前操作。今年夏天由于排水流量增加，在现有泵室旁又增加了一台泵。施工时，证实了泵室后填土的密实性遭到严重破坏，土质极其松软，随时都可能发生泵站坍塌事故。施工单位用混凝土对泵室后土体进行了加固，使得其可以继续使用。
　　改进措施：
　　（1）再新建类似泵站时，在泵室后墙的挡土板后增加三毡三油，并适当增加挡土板的深度，起到板桩的作用。
　　（2）在出水池底及挡土墙墙身后铺设水平及垂直三毡三油（或三毡二油）。铺设高度及长度根据出水池水位及渗径要求定。
　　（3）木桩与混凝土底板接触面留1.5厘米空隙，内填沥青麻丝，
　　这样既可以延长渗径，防止渗透破坏，又可以节约造价并且便于施工。
　　参考文献：
　　[1]《水工建筑物》………………………………水利水电出版社
　　[2]《水闸设计规范》……………………………水利水电出版社
　　[3]《泵站设计规范》……………………………水利水电出版社