破罡湖東站前池隔墻穩(wěn)定分析與計(jì)算

占洪波

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院合肥230088）

破罡湖東站前池隔墻穩(wěn)定分析與計(jì)算

占洪波

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院合肥230088）

破罡湖東站前池隔墻為懸臂結(jié)構(gòu)，運(yùn)行期存在較大的揚(yáng)壓力和水平壓力，常規(guī)混凝土擋墻難以滿足抗滑穩(wěn)定和大小應(yīng)力均勻問題。本文從工程實(shí)際出發(fā)，選擇造價(jià)合理且易施工的灌注樁案，解決了前池隔墻的穩(wěn)定問題。

前池隔墻懸臂灌注樁穩(wěn)定分析

1　工程概況

破罡湖東站設(shè)計(jì)抽排流量為98m3/s，其中設(shè)計(jì)排湖流量68m3/s，設(shè)計(jì)排圩流量30m3/s。樞紐由排湖攔污檢修閘、排圩攔污檢修閘及排澇引水涵洞、前池及前池隔墻、泵房及副廠房、壓力水箱、破罡湖老閘以及排圩水系影響處理工程等組成。共安裝5臺(tái)軸流泵，總裝機(jī)容量92000kW。其中3臺(tái)2800ZLB23.2-5.52型軸流泵用于排湖，配套電機(jī)TL2000-36/3250，單機(jī)2000kW；2臺(tái)2200ZLB16.6-6.5型軸流泵用于排圩，配套電機(jī)TL1600-28，單機(jī)1600kW。

2　工程地質(zhì)

在勘探深度范圍內(nèi)揭露的地層（除人工填土（含堤防填土）外）共分為7大層，其中第①層（Q4al）為流塑狀淤泥，第②層主要為灰黃、灰色可塑狀（局部軟塑）重~中粉質(zhì)壤土，第③層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土，屬飽和軟土，第④層（Q3al）為可塑狀（局部硬塑）灰綠、灰黃色重~中粉質(zhì)壤土，第⑤層為細(xì)中砂~中粗砂夾砂礫（卵）石，第⑥層為灰色粉質(zhì)壤土夾少量礫石，系殘積土；第⑦層為老第三系雙塔寺組砂（角）礫巖（E2S）全~強(qiáng)風(fēng)化層。

圖1　隔墻縱剖面圖

表1　前池隔墻穩(wěn)定計(jì)算成果表

3　前池及前池隔墻的布置

前池總布置長(zhǎng)度68m，前段在平面上呈梯形擴(kuò)散，寬度53.3～64.1m，長(zhǎng)51.25m，池底高程7.0～2.9m，坡度1∶12.5。近站身段為長(zhǎng)16.75m、寬64.1m的矩形，底板高程2.9m。

由于排湖和排圩起排水位差別較大，且排湖和排澇會(huì)同時(shí)進(jìn)行，必須在前池內(nèi)設(shè)置一道隔墻形成2個(gè)獨(dú)立前池，即對(duì)應(yīng)3臺(tái)大機(jī)組的排湖前池和2臺(tái)小機(jī)組的排圩前池。考慮2臺(tái)排圩機(jī)組運(yùn)行期存在檢修問題或加大排圩流量的可能，具備條件時(shí)可利用排湖機(jī)組抽排圩區(qū)澇水，因此在隔墻上布置一個(gè)3孔連通閘，閘孔規(guī)模根據(jù)1臺(tái)大機(jī)組的設(shè)計(jì)流量確定，為3孔2.5m×3.0m。連通閘采用鋼閘門配螺桿啟閉機(jī)。前池隔墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻體根據(jù)灌注樁基礎(chǔ)的布置分為5節(jié)，長(zhǎng)度12～15.0m不等，其中第1節(jié)布置連通閘，為空箱式結(jié)構(gòu)，其余為倒“T”型結(jié)構(gòu)。隔墻基礎(chǔ)寬度8.0m，厚度均為1.2m。其墻體寬度1.0m。墻頂高程13.7m，頂寬3.0m，其上布置有啟閉機(jī)以及巡視通道。前池隔墻縱剖面見圖1。

圖2　計(jì)算簡(jiǎn)圖

4　前池隔墻穩(wěn)定分析和計(jì)算

前池隔墻的穩(wěn)定主要受完建期和泵站運(yùn)行期控制。以懸臂段隔墻為例，基礎(chǔ)位于③層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土層，設(shè)計(jì)承載力60kPa，各種計(jì)算工況地基承載力都不能滿足要求。而且運(yùn)行期存在較大的揚(yáng)壓力和水平水壓力，常規(guī)混凝土擋墻難以滿足抗滑穩(wěn)定和大小應(yīng)力均勻問題，經(jīng)計(jì)算必須采用深3m、寬20m的填土空箱混凝土底板才能滿足設(shè)計(jì)要求，施工難度大，也不經(jīng)濟(jì)。因此擬采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)解決承載力不足及大小應(yīng)力嚴(yán)重不均勻問題。鉆孔灌注樁樁徑1.0m，共布置3排，排距及樁間距皆為3.0m。樁基深度受隔墻基底壓應(yīng)力、抗拔應(yīng)力和樁基內(nèi)力分布控制，以最高隔墻為例其計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖2，計(jì)算過程如下：

①計(jì)算基底應(yīng)力。按照擬定的隔墻基礎(chǔ)寬度分別計(jì)算完建期和運(yùn)行期的基底應(yīng)力。

②計(jì)算單樁所需承受的最大壓應(yīng)力、拉應(yīng)力。為平衡基底應(yīng)力不均勻現(xiàn)象，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，在擋水工況下，灌注樁均承受不同方向水壓力產(chǎn)生的基底壓應(yīng)力和拉應(yīng)力。由于⑤層透水層具有高出池底很多的承壓水，為便于灌注樁施工，初定樁端以下覆蓋層厚度不小于3～4m。按照擬定樁長(zhǎng)，則可計(jì)算出單樁需要承受的最大壓應(yīng)力、拉應(yīng)力。

③復(fù)核單樁承載力。按照以上擬定條件和各土層特性復(fù)核單樁抗壓承載力、抗拔承載力。

5　結(jié)論

按上述方法計(jì)算時(shí)，實(shí)際上是一個(gè)試算過程。一般需要試設(shè)幾個(gè)不同的樁長(zhǎng)，重復(fù)上述步驟計(jì)算，直到單載承載力滿足設(shè)計(jì)要求。各步驟計(jì)算成果見表1。從表1的計(jì)算結(jié)果可以看出，樁長(zhǎng)為12m時(shí)，單樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求。說明樁長(zhǎng)、樁徑及樁間距的選擇均合理，擬定的灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)是合適的