1.本发明属于水利工程领域，具体涉及一种水闸翼墙墙后排水失效的解决方法。
背景技术：
2.水闸是修建在河渠之上，利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物。主要功能是挡水、泄水或取水，以满足灌溉排水、航运发电、生态环境、工业和生活用水等需要，在水利工程中应用广泛。
3.水闸一般由上、下游连接段和闸室三部分组成；上游连接段主要作用是引导水流从河道平稳地进入闸室，同时有防冲、防渗作用；下游连接段的主要作用是消除下泄水流的动能，顺利与下游河床水流连接，避免发生不利冲刷现象。翼墙是上下游连接段的重要组成部分，主要作用是引导水流、保证连接段两侧河坡稳定、满足渗径长度要求等。目前，一些大中型水闸运行管理中可能会出现翼墙墙后排水失效现象，从而导致安全稳定系数降低、墙身垂直止水渗漏等问题，对工程安全运行产生一定隐患。现有的解决方案一般采取开挖、截渗手段，土方挖填量大，现场破坏严重，不易实施，且投资较大。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于：设计一种水闸翼墙墙后排水失效的解决方法，采取降压井排水手段，恢复墙后排水系统，降低墙后地下水位，以解决水闸翼墙止水渗漏问题，满足工程安全运行的需要。
5.本发明的解决方案是：该水闸翼墙墙后设置永久降水井，依照安全要求降低墙后地下水位，它包括以下步骤：
6.(1)在翼墙墙后布置实施永久降水井，形成降水井群；在井内设置虹吸管，并联虹吸管，由水泵抽真空后将地下水排入下游河道中。其中，基坑涌水量、单井的设计流量、虹吸系统单侧排水管直径及排水能力根据土质资料和相关防渗水参数，由公式计算确定。
7.(2)根据翼墙安全参数，确定墙后地下水位控制的最高水位、最低水位值，将墙后地下水位降低至墙前水位齐平或略高。
8.(3)根据墙前水位、墙后水位值，确定水泵自动启停参数，在墙后出现高于墙前水位1米时自动开启，真空形成后停机。根据虹吸原理墙前墙后水位将趋于一致，形成一次降水过程。
9.(4)在降压井效率不佳时，通过洗井方式恢复其出水量，以保证降压井安全有效运行。
10.步骤(1)中，所述的基坑涌水量计算公式如下：
[0011][0012]
[0013][0014]
式中：
[0015]
k——渗透系数；
[0016]
sd——地下水位的设计降深；
[0017]
h——含水层厚度，即静止水位至基岩面的距离；
[0018]
sw——井水位的设计降深；
[0019]
r——影响半径；
[0020]
a——基坑面积；
[0021]
r0——基坑等效半径；
[0022]
q——基坑涌水量。
[0023]
步骤(1)中，所述的单井的设计流量计算公式如下：
[0024][0025]
式中：
[0026]
q——基坑涌水量；
[0027]
n——降水井数量；
[0028]
q—单井设计流量。
[0029]
步骤(1)中，所述的虹吸系统单侧排水管直径及排水能力计算公式如下：
[0030][0031][0032]
式中：
[0033]
λ——沿程阻力系数；
[0034]
ξ——局部损失系数；
[0035]
l——管长；
[0036]
d——管径；
[0037]
μ——流量系数；
[0038]
h0——总水头；
[0039]
a——管道面积；
[0040]q排
——虹吸系统(单侧)排水能力。
[0041]
本发明的优点是：
[0042]
1、普遍适用具有翼墙结构的大中型水闸工程，适用范围广。
[0043]
2、根据测算，土方挖填量以及场地恢复量均较小，容易实施，影响范围小。
[0044]
3、确定好水泵自动启停参数，能准确的将墙后水位控制的最高水位以下，降水效果好。
[0045]
4、采用降压井排水方案，费用远低于开挖、截渗等方案，投资造价省。
附图说明
[0046]
图1为某水利枢纽工程平面布置图；
[0047]
图2为降压井平面布置示意图；
[0048]
图3为降压井群剖面图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术解决方案。
[0050]
如图1所示，以某水利枢纽工程为例：该枢纽工程为城区段河道水位控制、水生态环境提升结合水力发电的重要控制性建筑物，主要由电站、节制闸、清污机桥、公路桥等几个部分组成，公路桥布置在上游侧，电站与节制闸之间设导流(隔)墩，电站上游设清污机桥。
[0051]
电站共六孔，由6台竖井式贯流机组组成，设计流量60m3/s，总装机容量840kw。节制闸共5孔，设计流量230m3/s，校核流量500m3/s。以导流(隔)墩为界，北侧电站站身、公路桥、清污机桥均采用2联布置，每联3孔，共计6块底板；南侧闸室、公路桥，亦为2联布置，分别为3孔一联和2孔一联，共计4块底板。在正向和侧向防渗范围内所有墩墙、底板伸缩缝均设置两道止水(紫铜片+膨胀橡胶止水条)，其余均为单道紫铜片止水。
[0052]
该枢纽工程下游两侧分别设有翼墙4节，因渗径长度需要，第一第二节翼墙未设置排水孔，仅在第三节翼墙设置了2个排水孔用于排除墙后积水。
[0053]
工程于2013年完工投入使用，自2017年以来陆续出现闸身翼墙渗水窨潮现象，局部出现地面沉陷现象。经现场查看情况，翼墙止水渗漏4处。其中闸身2个部位，为南侧边墩与上、下游翼墙之间止水位置；站身墩墙2个部位，公路桥北侧边墩与上游清污机桥边墩止水1处，站身与下游第一节翼墙之间止水1处。
[0054]
为进一步掌握现场基本情况，针对结构缝渗漏问题，对4处结构缝位置墙后进行地质勘查工作，勘察方法主要包括机钻孔取样、静力触探、探坑和水位观测，共完成6个机钻孔、9个静力触探、6个探坑(1.5m深)和4处水位观测。观测期间枢纽上游侧河道水位约7.7m，墙后地下水位约8.2m；下游侧河道水位约5.8m，墙后地下水位约7.8m。根据实测水位值，上游侧墙后地下水位与河道水位相差约0.5m，基本符合设计工况；下游侧地下水与地表水相差约2.0m，不符合设计墙后排水工况。根据勘察结果分析，下游墙后排水系统已失效或达不到设计标准，无法及时有效的排出场地地下水，使整个枢纽上、下游连接段、闸室、站身墙后形成了地下水蓄积区，导致下游翼墙抗滑安全系数已处于安全临界状态，存在一定的风险。
[0055]
综合分析，给出处理方案如下：下游墙后水位按照不高于6.5m进行控制，场外地面地下水位按照10.0m考虑，根据测算，拟排水范围内单侧墙后日平均补给量约730m3/d。
[0056]
如图2、图3所示，采取手段如下：
[0057]
(1)在下游左、右翼墙墙后分别布置实施永久降水井各4口，材质为桥式滤水钢管，直径30cm，井底标高0.0m，单口井日平均汇水量约200m3/d；在各个降水井中设置竖向虹吸管(d100镀锌钢管)，各虹吸管并联汇入到地表浅埋主管(d150镀锌钢管)中；其中，左岸翼墙后地面高程13.00m，主管底高程12.50m，主管中心线高程12.70m；右岸翼墙后地面高程10.50m，主管底高程10.00m，主管中心线高程10.20m)；
[0058]
(2)左、右翼墙墙后通过主管(d150镀锌钢管)串联各降水井，从翼墙后穿翼墙墙身
至墙前，再沿翼墙前顺坡敷设固定，顺坡伸入至高程5.0m以下，在坡顶翼墙前水面以上预留d150三通镀锌钢管；
[0059]
(3)利用固定式真空泵通过下游坡面排水主管预留的dn150三通对管道进行抽真空，形成稳定连续的虹吸排水系统将左、右岸翼墙后水排入下游河道。
[0060]
其中，所述的基坑涌水量计算公式如下：
[0061][0062][0063][0064]
式中：
[0065]
k——渗透系数，取k＝5.86m/d；
[0066]
sd——地下水位的设计降深，下游侧地下水与地表水相差1.7m～2.2m，取2.2m；
[0067]
h——含水层厚度，即静止水位至基岩面的距离，取h＝8m；
[0068]
sw——井水位的设计降深，墙后地下水位7.45m～8.0m，井水位要求按照不高于6.5m进行控制，取1.5m；
[0069]
r——影响半径，根据计算为20.54m；
[0070]
a——基坑面积，降水井范围基坑长40m，宽25m，面积为1000m2；
[0071]
r0——基坑等效半径，根据计算为17.85m；
[0072]
q——基坑涌水量，根据计算为730m3/d。
[0073]
其中，所述的单井的设计流量计算公式如下：
[0074][0075]
式中：
[0076]
q——基坑涌水量，根据计算为730m3/d；
[0077]
n——降水井数量，取4个；
[0078]
q—单井设计流量，根据计算为200m3/d。
[0079]
其中，所述的虹吸系统单侧排水管直径及排水能力计算公式如下：
[0080][0081][0082]
式中：
[0083]
λ——沿程阻力系数，取0.025；
[0084]
ξ——局部损失系数，ξ为2.74；
[0085]
l——管长，为49.3m；
[0086]
d——管径，取0.15m；
[0087]
μ——流量系数，经计算为0.289；
[0088]
h0——总水头，墙后6.5m～河道5.5m，h0为1m；
[0089]
a——管道面积，经计算为0.0177m2；
[0090]q排
——虹吸系统(单侧)排水能力，经计算为977m3/d。
[0091]
根据计算，虹吸系统单侧排水能力977m3/d(墙后6.5m～河道5.5m)，满足控制降低墙后水位目的。