趙山渡引水工程沙門渡槽不均勻沉降修復技術方案研究

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(浙江珊溪經濟發展責任有限公司， 浙江 溫州 325000)

趙山渡引水工程沙門渡槽不均勻沉降修復技術方案研究

金松蘭，林孝亮

(浙江珊溪經濟發展責任有限公司， 浙江 溫州 325000)

沙門渡槽工程1號、2號樁基位置地質條件突變，從而導致渡槽不均勻沉降，致使承臺中間部位產生貫穿性裂縫，威脅工程運行安全。本文以趙山渡引水工程沙門渡槽為例，通過對其裂縫成因進行分析，提出增設支座技術處理修復方案，在不影響工程運行安全的前提下完成修復工作，并取得較好的效果。

沙門渡槽； 不均勻沉降； 修復； 趙山渡引水工程

1 概 述

趙山渡水利樞紐工程位于浙江省溫州市西北的趙山渡，距溫州市區約87km，工程于1997年9月正式開工，2001年12月底完工投入運行，整個工程由引水樞紐和輸水渠系兩部分組成。

樞紐工程(趙山渡水庫)調蓄上游珊溪水庫(大型水庫，距趙山渡水庫40km)下泄水量和攔引珊溪至趙山渡區間來水，屬反調節水庫，總庫容3414萬m3，興利庫容427萬m3，死水位21m，正常蓄水位22m，設計洪水位22m，校核洪水位(P=0.1%)為23.37m，裝機容量20MW，年發電量5250kW·h。

輸水渠系工程由渠首進水閘、總干渠、北干渠、南干渠、溫州分渠和瑞北分渠等6部分組成，沿飛云江左岸布置，主要建筑物有隧洞、渡槽、倒虹吸、暗渠、節制閘等。設計引水流量36m3/s，年供水量7.3億m3(其中生活及工業供水6.53億m3，農業供水0.77億m3，改善了農田灌溉用地6.58萬hm2，經濟林地1.1hm2)。

沙門渡槽是輸水渠系北干渠上重要的建筑物之一，設計流量為23.4m3/s，位于婁園隧洞和烏巖腳隧洞之間，共有15個槽段，每個槽段順水流方向長36m，為不等跨雙懸臂結構，兩側懸臂均長8m，支座基礎從上至下依次為鋼筋混凝土墩帽和鋼筋混凝土灌注樁。槽身材料為250號鋼筋混凝土，垂直水流方向為薄壁矩形箱式結構，截面尺寸為5.2m×4m(總寬×總高)，側墻、底板厚度為0.3m，頂板厚度為0.2m，底板頂高程高出側墻底高程0.6m。渡槽內側頂板與側墻交界處設0.2m×0.2m的貼腳，渡槽內部底板與側墻交界處設0.25m×0.25m的貼腳。渡槽外側側墻底部寬0.6m，與底板交界處設0.3m×0.3m的貼腳。

2 槽身裂縫基本情況與原因分析

2.1 槽身裂縫基本情況

2010年5月，工程管理部門在日常巡檢監測中，發現沙門渡槽第一跨出現不均勻沉降，1號和2號灌注樁間的承臺中間部位出現順水流方向裂縫。為了進一步查明不均勻沉降情況，在渡槽第一跨與第二跨間右側伸縮縫部位安裝了位移計對第一跨不均勻沉降情況進行實時監測。至2012年5月，累計沉降量約為5cm(右側下沉)，1號和2號灌注樁間的承臺中間部位裂縫已發展為貫穿性裂縫。

2.2 資料收集與成因分析

根據現場檢測和沉降監測資料計算分析，產生不均勻沉降的主要原因是由于工程建設初期對該位置地質條件突變評估不足，導致上游右側樁基的實際承載能力略小于設計值，從而導致不均勻沉降(右側樁基沉降量大于左側樁基)，而不均勻沉降產生的剪切力，致使1號、2號灌注樁間的承臺中間部位產生貫穿性裂縫。

3 技術處理設計方案

根據沉降成因分析，此次技術處理設計重點：?對1號、2號灌注樁部位附近的承載能力進行補強；?對1號、2號灌注樁部位需承擔的上部荷載進行分荷。即在原灌注樁部位(即支座部位)懸臂側2m處增設支座，加強原支座部位附近的承載能力。考慮到槽內水深為2m(此時均布荷載設計值為244.17kN/m)，施工過程中，應盡可能降低槽內水深，以減少上部荷載對增設支座的不利影響。

3.1 原設計工況

沙門渡槽為雙懸臂結構，原設計工況(支座均勻受力，不計其他水平力)下的計算簡圖詳見圖1，內力計算結果詳見圖2。

圖1 原設計工況計算簡圖

圖2 原設計工況內力計算結果

3.2 現狀受力分析

根據現場檢測和監測情況可知，渡槽第一跨產生不均勻沉降后，右側支座所受上部荷載應大于左側支座。極端情況下：?左右側均勻受力，左右側支座受力均為2198kN；?左側支座脫空，上部荷載全由右側支座承受，承受上部荷載4395kN。右側支座實際所受荷載應介于兩種情況之間。

3.3 增設支座順序設計

在原支座懸臂側2m處增設支座，對增設支座后的渡槽受力情況進行復核計算，計算簡圖詳見圖3，內力計算結果詳見圖4。

圖3 原支座懸臂側2m處增設支座后計算簡圖

圖4 原支座懸臂側2m處增設支座后內力計算結果

由計算結果可知，原支座懸臂側2m處增設支座后，雖減少了原支座的上部荷載，但跨中部位的彎矩均大于原設計值，故必須先對跨中增設支座。

3.4 跨中增設支座后

為確保渡槽安全，對跨中先行增設支座，并對跨中增設支座后的渡槽受力情況進行復核計算，計算簡圖詳見圖5，內力計算結果詳見圖6。

圖5 跨中增設支座計算簡圖

圖6 跨中增設支座內力計算結果

為了防止不均勻沉降加劇，跨中增設支座時，右側頂托力應大于左側頂托力，同時，考慮一定的安全余度，控制右側支座頂托力為400kN，左側支座頂托力為300kN，同時，以跨中撓度1mm進行雙向控制。

3.5原支座懸臂側2m新設支座后

跨中增設支座后，在原支座懸臂側2m處增設支座，對增設支座后的渡槽受力情況進行復核計算，計算簡圖詳見圖7，內力計算結果詳見圖8。

圖7 原支座懸臂側2m增設支座后計算簡圖

圖8 原支座懸臂側2m增設支座后內力計算結果

由計算可知，原支座懸臂側2m處增設支座后，可極大地降低原支座的上部荷載，為確保頂托時渡槽的安全，留有足夠的安全余度，懸臂側增設支座左右側頂托力均控制在400kN。

3.6 新設支座設計

新設支座自上而下結構分別為：槽底加固、鋼筋混凝土墩臺、鋼筋混凝土支撐梁、灌注樁。

槽底加固部位采用C30F50自密實混凝土，厚度為40～70cm，通過插筋、槽鋼與原渡槽槽身底部進行連接。墩臺材料為C30F50鋼筋混凝土，順水流方向寬1m，垂直水流方向長1.25m，墩臺頂部留有新設支座基礎(二期采用HK-UW-3樹脂混凝土澆筑)。墩臺座落于C30F50鋼筋混凝土撐梁之上，撐梁斷面尺寸為1.2m×1.5m(寬×高)，長度為10.8m，底部分別設10cm厚的C10素混凝土墊層和10cm厚的碎石墊層。撐梁每側下方各設置一根C30F50鋼筋混凝土灌注樁，直徑為100cm，樁中心矩為9.4m。

4 采用工程技術措施處理后取得的效果

通過大量的觀測和技術數據分析，發現造成沙門渡槽第一跨不均勻沉降的主要原因是工程建設初期該位置地質條件突變，樁基的實際承載能力略小于設計值等因數。針對沉降成因，采取了對原1號、2號灌注樁部位附近的承載能力進行補強以及上部荷載進行分荷等工程技術措施進行修復處理。經過處理后，渡槽運行工況良好，節省了改進資金，提高了渡槽的使用壽命，為供水安全和正常發揮效益起到非常重要的作用。◆

Study of Uneven Subsidence Recovery Technology Program of Zhaoshandu Water Diversion Project Shamen Aqueduct

JIN Song-lan, LIN Xiao-liang

(ZhejiangShanxiEconomicDevelopmentCo.,Ltd.,Wenzhou325000,China)

Geological conditions of Shamen Aqueduct Project No. 1 and No. 2 dam foundation positions are suddenly changed, thereby leading to uneven subsidence of aqueduct and penetrating cracks in middle part of cushion cap, and threatening the safe operation of the project. Zhaoshandu Water Diversion Project Shamen Aqueduct is adopted as an example in the paper. Causes of cracks are analyzed, technical treatment recovery program of additionally setting up abutment is proposed, recovery work should be completed under the precondition of not affecting project operation safety, and excellent results are achieved.

Shamen aqueduct; uneven subsidence; repair; Zhaoshandu Water Diversion Project

TV523

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1005-4774(2014)06-0033-04