立新水閘基礎加固施工技術研究

歐高明

【摘要】針對立新水閘基礎開挖中出現的基巖地質參數特征值調減情況，通過以閘室穩定性進行復核，提出基礎加固參數值，優選基礎加固方案應用于施工中，達到既保證工期，又節省投資的目的。

【關鍵詞】立新水閘；基礎開挖；基礎加固

1、工程概況

立新水閘位于溈水中游新洲，右岸為長沙市寧鄉縣壩塘鎮油麻田村，左岸為寧鄉縣大成橋鎮玉新村，是湘江一級支流溈水河上的一處大Ⅱ型水閘。閘址距寧鄉縣大成橋集鎮2.5km，距寧鄉縣城28km。水閘址控制流域集雨面積1186km2，河道干流長度61.03km，閘址以上平均坡降1.8‰。

溈水河干流全長144km，控制流域面積2447km2，溈水在新洲處分左右支（左支建有太陽水閘、右支建有立新水閘），建閘以前，以右支河道（立新水閘所在河道）行洪為主。1964年太陽水閘建成后，右河槽沖刷嚴重，河床下切，河道水位降低，以致枯水季節太陽水閘無水灌溉，遂于1966年在右河槽建設立新水閘。水閘主要功能以灌溉、防洪為主，立新水閘與溈水左支太陽水閘是“扁擔閘”的關系，兩水閘設計共同灌溉面積4.2萬畝，防洪影響面積6.5萬畝，防洪保護人口8萬人。

立新水閘樞紐工程主要由溢流壩、泄洪閘、沖砂閘、水輪泵、工作橋、上、下游連接段等建筑物組成。水閘軸線總長132.4m。溢流壩段位于閘右岸，軸線長51.9m。堰型為折線型實用堰，泄洪閘段位于閘左岸，堰型為寬頂堰，堰體內部均為三合泥砌塊石，外包混凝土，俗稱“金包銀”結構。泄洪閘段裝有13扇立軸旋轉鋼閘門。水閘左、右兩岸均設有沖砂閘段，底板為鋼筋砼，凈寬3m。左、右兩岸沖砂閘旁均各設有水輪泵站，左岸安裝D60-4型水輪泵2臺，右岸安裝D40-6型水輪泵3臺。

立新水閘經安全鑒定為三類閘，除險加固設計的主要內容為：拆除左岸沖砂閘及立軸門段泄洪閘改為低堰泄洪閘，設置9孔10×3.5m平板提升門，占河床寬度103.6m。泄洪閘上下游均設1m×1m的鋼筋砼齒槽。在上游齒槽距上游面0.5m的位置布置一排帷幕灌漿孔，平行閘軸線布置，灌漿孔距2m，分兩序施灌。將原有溢流壩壩體面層砼鑿除，設置0.50m厚的C30鋼筋砼抗沖耐磨溢流面板，同時防滲砼在壩體上游深入基礎內2m作防滲齒槽。對壩體內部進行充填灌漿；在上游齒槽下進行帷幕灌漿。根據消能計算，平板提升閘門段下游布置消力池，主要由1：4.0斜坡段、平底段和消力坎組成，順水流向總長為31.0m，采用C25鋼筋砼結構，池深1.0m。消力池下游接海漫。對原水輪泵站拆除，右岸水輪泵站原址重建，左岸水輪泵站移至原泵站管理房處重建。上、下游連接段布置，水閘閘室上、下游35m均為漿砌石扭曲面，兩岸岸墻采用砼衡重式擋土墻結構，扭曲面上、下游100m范圍內的岸坡采用斜坡式土堤結構。工程項目總投資3755.19萬元。

基礎地質情況：壩基持力層為第三系東塘組（E1d），紫紅色、暗紫紅色厚層狀含礫砂巖，閘基強風化帶厚2～3m，巖性較軟弱，抗風化能力較弱。鉆孔揭露弱風化巖石厚度8～10m。據鉆孔資料，強風化巖石內節理裂隙較發育且呈張開狀，節理面無充填，壓水試驗透水率q=16.7～18.6Lu。弱風化巖石內節理裂隙多呈閉合狀，巖體完整性好，壓水試驗巖體透水率q=3.7～9.7Lu，屬弱透水巖帶。

2、基礎開挖情況

閘室地基開挖到設計高程后，基礎為紫紅色強風化含礫砂巖，但巖石膠結度比設計的要差，地質專家在現場對左半閘室段（順水流方向）基礎的地質描述時，提出調整地質參數特征值，認為砼/巖的抗剪強度f值取0.35較合適，而設計地質數據為0.40；抗剪斷強度f值取0.40較合適（設計數據為0.45），抗剪斷粘聚力c值取0.01MPa較合適（設計數據為0.02）。設計代表重新復核閘室抗滑穩定，發現采用抗剪斷公式計算的中孔閘室抗滑穩定安全系數2.45，邊孔閘室抗滑穩定安全系數2.49，均不能滿足規范要求值3.0。溢流壩抗滑穩定安全系數1.76（抗剪斷公式），左岸水輪泵站抗滑穩定安全系數2.78（抗剪斷公式），右岸水輪泵站抗滑穩定安全系數2.51（抗剪斷公式），均不能滿足規范要求值3.0，需進行基礎處理。

3、基礎處理方案選擇

基礎處理常用方案有基礎固結、抗滑樁和錨固筋，針對紫紅色強風化含礫砂巖，其中最簡單適用的方法是基礎抗滑樁和錨固筋。為了使基礎面處理后達到設計要求，先假設安全系數達到規范值，根據抗剪斷公式進行反推所需的最小c 值（閘室基礎底面與巖石地基之間的抗剪斷粘聚力，Kpa），可知：泄洪閘室基礎所需的cmin=25kPa；水輪泵站所需的cmin=20kPa；溢流壩所需的cmin=35kPa。

滿足規范要求，而溢泄閘1#～5#閘室時的局部受壓承載力是最小的，已經大于基礎所需的最大受壓承載力值，故認為所選用抗滑梁斷面滿足規范要求。

4、基礎處理后穩定復核

基礎加固處理后閘室穩定復核計算公式同前，泄洪閘巖土物理綜合參數如下：強風化砂礫巖：f=0.35，f'=0.4，C'=0.025Mpa。（這里僅驗算抗剪斷公式）

溢流壩巖土物理綜合參數如下：強風化砂礫巖：f=0.4，f'=0.4，C'=0.035Mpa，計算得K=3.23，滿足要求。水輪泵站巖土物理綜合參數如下：強風化砂礫巖：f=0.35，f'=0.4，C'=0.02Mpa。

從上表可以看出，加固后立新水閘閘室各建筑物抗滑穩定安全系數均大于允許安全系數，能滿足設計和規范要求。

5、結語

立新水閘基礎加固處理后，1#和2#閘墩在2016年的洪水中受到一艘漂流的挖砂鐵船的撞擊，對閘墩進行鑒定時發現無變形和開裂現象，說明基礎處理能滿足設計要求。文中兩種方案均能有效加固基礎，本次基礎處理采用增設阻滑樁技術形式較好的彌補了地質參數不足的問題，既保證了施工工期，又為建設方節省了投資。對同類工程有借鑒意義。

參考文獻：

[1]鈕新強等.新編水工混凝土結構設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2010.