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水工建筑物基础(第2版)
1.12.4.1 一、地下轮廓线
一、地下轮廓线

(一)地下轮廓线

如图9-37所示,水流在上下游水位差H作用下,经地基向下游渗透,并从护坦的排水孔等处排出。上游铺盖、板桩及水闸底板等不透水部分与地基的接触线,即图9-37中折线0、1、2、…、15、16是闸基渗流的第一条流线,亦称地下轮廓线,其长度称为闸基防渗长度。

图9-37 闸基渗流图

(二)不同地基地下轮廓线的布置

闸基防渗长度初步确定后,可根据地基特性,参考已建的工程经验进行闸基地下轮廓线布置。

防渗设计一般采用防渗与排水相结合的原则,即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施,用以延长渗径、减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力;在低水位侧设置排水设施,如面层排水、排水孔或减压井与下游连通,使地基渗水尽快排出,以减水渗透压力,并防止在渗流出口附近发生渗透变形。

地下轮廓布置与地基土质有密切关系,现分述如下。

1.黏性土地基

黏性土壤具有凝聚力,不易产生管涌,但摩擦系数较小。因此,布置地下轮廓时,排水设施可前移到闸底板下,以降低底板下的渗透压力并有利于黏土加速固结(图9-38),以提高闸室稳定性。防渗措施常采用水平铺盖,而不用板桩,以免破坏黏土的天然结构,在板桩与地基间造成集中渗流通道。

黏性土地基内夹有承压透水层时,应考虑设置垂直排水,如图9-38(b)所示,以便将承压水引出。

2.砂性土地基

砂性土粒间无黏着力,易产生管涌,要求防止渗透变形是其考虑的主要因素;砂性土摩擦系数较大,对减小渗透压力要求相对较小。当砂层很厚时,可采用铺盖与板桩相结合的形式,排水设施布置在护坦上,如图9-39(a)所示。必要时,在铺盖前端再加设一道短板桩,以加长渗径;当砂层较薄,下面有不透水层时,可将板桩插入不透水层,如图9-39(b)所示;当地基为粉细砂土基时,为了防止地基液化,常将闸基四周用板桩封闭起来,图9-39(c)是江苏某挡潮闸防渗排水的布置方式。因其受双向水头作用,故水闸上下游均设有排水设施,而防渗设施无法加长。设计时应以水头差较大的一边为主,另一边为辅,并采取除降低渗压以外的其他措施,提高闸室的稳定性。

图9-38 黏性地基上地下轮廓布置图

(a)黏性地基;(b)黏性地基夹有透水砂层

图9-39 砂性地基上地下轮廓布置图(单位:m)

(a)砂层厚度较深时;(b)砂层厚度较浅时;(c)易液化粉细砂土地基