1、工程介紹
某自流箱涵位于某城市內河和外河之間\\(內河系指城市內部河流，水位高低可由人為因素控制，外河系指與長江相連的河流\\)的防洪大堤下方，于2002年建成，主要功能是溝通內河和外河。自流涵靠外河側設有閘門，通過閘門控制實現內河的引水、排水及防洪要求。原自流箱涵設計為三孔涵\\(后簡稱老涵\\)，長40m，分兩節，每節長20米，兩節之間設橡膠止水帶伸縮縫，內河側自流箱涵末端設計有長度為10.47m的八字出水口。在建設過程中，因防洪大堤斷面調整，自流涵進行了加長，原設計出水八字口外移，出水八字口和老涵之間增設了一節長12.07m箱涵\\(以下稱老涵接長段\\)，與老涵之間通過橡膠止水帶伸縮縫相連\\(詳附圖1\\)。老涵及老涵接長段基礎下均設計有鉆孔灌注樁，灌注樁樁頂不直接錨固于底板，樁頂與底板留有300mm粘土防滲隔水層\\(類似于復合地基褥墊層\\)。施工過程中長度12.07m的老涵接長段發生過一定的變形，止水帶拉脫，后待沉降穩定后對其進行了修補。
2004年根據城市建設的需要，在該自流涵附近新建雨水泵站，雨水泵站在汛期時將內河水提升后排入外河?？紤]工期、施工難度、出水口選址及造價等因素，最終采用了利用原有自流涵\\(老涵\\)兼做泵站的出水涵的方案。工程建設時拆除了內河側原有出水八字口，將大堤進一步加寬，把原有自流涵往內河側接長\\(新建泵站時接長的涵后簡稱新涵\\)，同時在內河側新建了閘門及泵房進水口\\(如圖2\\)。在大堤加寬過程中，老涵接長段處地面標高抬高了近2m。新涵與老涵接長段仍采用橡膠止水帶伸縮縫相連。新建泵房及新涵樁基與底板剛性連接。新建泵站工程的進水口前池底板留有反濾和泄水孔。
2、事故的現象及分析
2006年夏天，泵房運行過程中發現:當箱涵外河閘門打開，內河閘門關閉時，在內河進水口前池底板有水溢出，此時外河水位高于內河水位;關閉外河閘門，保持新建閘門內外水位平衡后溢水停止。于是關閉兩側閘門并排水后進入箱涵內觀測發現:老涵接長段沉降較大，與相鄰的新、老涵有13～17cm的沉降差，縫內止水帶拉斷?？p內有溢水現象，經現場人員向破壞的伸縮縫內插鋼筋后發現板底土有脫離現象。而其余各伸縮縫縫沒有發現冒水。此時觀察內河進水口前池底板無溢出現象。
根據現象分析，此時外河水位高于內河，當外河閘門開啟，內河閘門關閉，內河前池有溢水現象，說明水從止水帶破裂處流向了內河，新涵涵底已有滲水通道。同時關閉兩側閘門，抽干涵內積水后，內河前池無溢水現象，說明內河和外河之間并無形成貫通的滲水通道，也就是說水止水帶破裂處到外河之間并無滲水通道，如果有的話，關閉兩側閘門，抽干涵內積水后，內河前池應該也存在溢水現象。于是基本可以認定，目前的溢水現象是從老涵接長段止水帶破裂處通過新涵底板下流向內河新建進水口，基本排除外河管涌的可能。
3、汛期應急措施
發現滲漏現象時，正處在汛期，不便對箱涵進行大規模的修復，為抑制滲水通道進一步大并帶走泥砂，避免涵底被掏空以至于影響大堤安全，需采取緊急加固措施?？紤]時間緊迫因素，應急措施主要是封堵斷裂的伸縮縫，切斷滲水通道。待汛期結束后再進一步處理。
應急加固措施具體做法見圖3。加固完畢后打開外河口閘門放水，原來內河出水口前池底板上的溢水現象消失，說明滲流通道已被切斷。
4、事故原因分析
分析事故原因，箱涵本身地質條件比較差，且在施工過程中老涵接長段就發生過一定的沉降變形，原有地基已有擾動，在新涵建設過程中，又對老涵接長段增加覆土，原有設計并未考慮此部分荷載，導致老涵接長段進一步沉降，與兩側新涵、老涵形成沉降差，過大的沉降差將伸縮縫內的止水帶拉裂。新建泵房后箱涵由自流涵變為壓力涵，老涵接長段伸縮縫內止水帶拉裂后，縫內止水構造失效后，在長期壓力水流的作用下底板下的土被反復掏刷，造成水土流失，長期的水土流失會進一步擾動箱涵下的土層地基，進一步加劇箱涵的沉降，進一步的沉降又繼續拉裂止水帶，如此反復作用導致縫處止水構造完全失效，最終當水流帶走的泥砂足夠多時，便形成滲流通道。因老涵新涵底板構造不盡相同，老涵底板與樁基礎并未剛接，留有300mm粘土防滲隔水墊層。
而新涵底板與樁基礎剛性連接，樁間土成為薄弱環節，在水流的淘刷下更容易水土流失，這也是老涵接長段拉斷縫處與內河形成滲流通道，而老涵接長段拉斷縫處與外河并未形成滲流通道的主要原因。
5、箱涵的再處理及加固措施
5．1現狀分析
汛期過后再次對箱涵內部進行了勘察，著重對2006年發生滲水變形后進行加固的兩道伸縮縫進行了觀測，發現伸縮縫表面鋼板基本保持完好，螺孔未見明顯的錯動，未發現箱涵有明顯的進一步沉降、變形。
縫隙止水基本可靠，但箱涵縫內局部有泥水泛清現象，估計有少量地下水滲入箱涵以內。
經過測量，觀測認為，老涵接長段箱涵四周土壤及構筑物已穩定，該段箱涵不存在抗滑穩定問題。同時，該箱涵位于土中，地面基本是平坦的，相當于置換了一部分地基土，基本沒有引起地基受力的不均勻，根據一般工程經驗，不經處理的天然地基，即可滿足該段箱涵的承載力要求，因此，可以肯定，本段箱涵不可能發生因地基承載能力不足而產生的土壤剪切破壞。\\(箱涵原設計樁基主要目的，也只是為了減少樁身段地基段土的壓縮變形引起的沉降\\)。一般箱涵工程的隱患只是箱涵的進一步沉降。然而本工程具有一定的特殊性:可以說，本段箱涵事故是地基沉降、伸縮縫滲漏以及滲漏引起的水土流失等多種因素相互作用的結果。因此本次處理方案主要內容包括穩定沉降、消除滲漏、防治水土流失三部分。
在荷載基本不變的情況下，沉降過程是一個長期的過程，根據目前條件，控制箱涵沉降主要應依靠其自然穩定。從該段箱涵建成至今已有近四年時間，已經完成總沉降量的大部分，基本具備自然穩定條件，今后可以考慮適當減載或嚴格控制地面加載，對地基適當加固，以確保箱涵自然穩定;消除滲漏、防止水土流失的主要手段是處理伸縮縫和地基灌漿處理。
5．2加固措施
從應急工程到再次實施加固時，箱涵未發生明顯的變形，已經趨于穩定，基本具備進一步對箱涵進行處理的條件。因此在下一個汛期之前對箱涵進行了進一步的修復處理。主要修復措施包括地基灌漿、對伸縮縫構造進行進一步處理。
5．2.1灌漿工程
\\(1\\)灌漿的作用。通過灌漿可以填充水土流失作用在土中形成的空隙，保證地基持力層的完整性。還可以對發生滲漏的伸縮縫部位進行止水，通過灌漿產生止水效果可以作為伸縮縫止水的第一道防線。另外樁間土和涵底板之間產生空隙，形成滲水通道，應設法封閉該通道，以減輕伸縮縫處的止水負擔。同時發生事故的老涵接長段目前已有較大的沉降，證明箱涵地基持力層受到一定的坡環，灌漿可使地基持力層得到一定加固。
\\(2\\)灌漿的部位。灌漿的部位主要包括:①事故箱涵底板伸縮縫兩側，主要作用是填充空洞和止水;②箱涵兩側壁板伸縮縫附近，主要作用是止水;③事故箱涵底，主要作用是止水和加強地基;④新建箱涵底，主要作用是切斷地下水的通道。灌漿的重點是斷裂伸縮縫兩側。
\\(3\\)灌漿的材料。灌漿材料一般采用水泥漿，對于空洞較大的部位，可以采用先灌砂漿或細石混凝土再補水泥漿的方案，以增加灌漿體的強度，減少水泥用量。灌漿時，應根據灌漿的部位和作用的要求，適當摻入水玻璃。
\\(4\\)灌漿的方法。底板灌漿時，在新涵底板開孔進行灌漿。注漿水泥為強度等級32.5Mpa的鮮普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4～0.5。注漿分為雙液注漿和單液注漿。水泥漿帷幕隔斷主要起止水作用，應加大水玻璃用量，采用雙液注漿，其余孔注漿主要起地基加固作用，采用單液注漿。注漿管間距不宜過大。灌漿加固時，發生事故的老涵接長段縫兩側和涵底灌漿深度為6米，雨水泵站新建箱涵灌漿深度為2米。
灌漿順序應從內河側往外河側依次進行。止水段應進行若干次復灌。灌漿孔平面布置詳見圖4。
5．2.2伸縮縫進一步修復
根據勘察的結果表明，前期搶險工程的伸縮縫處理基本上是成功的，但還存在橡膠板寬度過大難以承擔水壓力，鋼板變形能力差，耐久性差等問題，另外局部還有一定的滲漏。故考慮對伸縮縫的臨時加固措施進行拆除，重新施工一道橡膠止水帶系統加固伸縮縫。止水帶采用中置式，材料應采用優質天然橡膠。止水帶兩側采用鋼筋混凝土固定，并采用植筋法或鋼筋焊接方式與現有鋼筋混凝土箱涵壁板相連。
伸縮縫加固大樣見圖5。增設橡膠止水帶應在灌漿達到止水效果后進行。
6、經驗總結
施工完成后，在老涵接長段和老涵伸縮縫兩側各設置了沉降觀測點。經過六年多的觀測，箱涵無新的沉降發生，也未發生大堤滲流現象，說明原有加固措施安全有效。此次對箱涵滲漏事故的處理獲得了成功，保證了城市防洪大堤的安全，總結幾點經驗如下:\\(1\\)防洪大堤下的箱涵當采用樁基礎時，樁基礎盡量不應于底板剛性連接，建議設置一定厚度的粘土防滲隔水層。\\(2\\)伸縮縫為水工構筑物的薄弱部分，同時也是重要環節，設計和施工時應引起重視;應嚴格控制伸縮縫兩側結構單元的不均勻沉降。\\(3\\)在即有建\\(構\\)筑物上增加原設計未考慮的荷載時，應仔細核算原結構，避免引起附加沉降，必要時應進行加固處理。
參考文獻：
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