斜底板擋土墻在大墩站中的應用

2022-08-16 02:26:14蘇慧劉輝

治淮 2022年7期

蘇慧劉輝

（1.徐州市水利建筑設計研究院徐州 221116 2.徐州市水利工程運行管理中心徐州 221116）

1 工程概況

大墩站位于新沂市棋盤鎮，地處駱馬湖東堤。該站主要擔負新沂市棋盤、新安、港頭、唐店等4個鎮部分地區15 萬畝農田的灌溉任務，同時可通過大墩干渠向沭河翻水，從沭河經二七干渠向東部送水，改善東部地區的用水條件。當駱馬湖高水位，湖東自排河不能自排時，棋盤鎮大墩村東南13km2內的澇水依靠該站抽排入駱馬湖。

大墩站規劃設計流量12.5m3/s，安裝4 臺1000HD-9 型立式軸流泵，葉片安放角度0°，單機流量3.35m3/s，單機功率450kW，總裝機容量1800kW。其工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4 級。

1.1 工程地質情況

工程區處于郯廬地震帶，地震主要受構造活動控制，特別是北北東向新華夏系斷裂與北西西向派生斷裂相交匯處最易發震，地震活動具有強度大而頻度低的特點。根據《中國地震動參數區劃圖》，場地地震動峰值加速度為0.30g，相應場地基本地震烈度Ⅷ度，場地地震動反應譜特征周期為0.35s。建筑物抗震設防類別為丙級。

工程場地地貌類型為山前沖洪積地貌單元，場地土層自上而下可劃分為2 層：

①層壤土：灰褐色，可塑，土質不均勻，錐阻0.99～2.10MPa，壓縮系數0.31MPa-1。層厚0.9～1.2m，層底標高23.98～24.68m，建議允許承載力100kPa。全場地分布。

④層含砂姜粘土：灰黃夾灰白色，硬塑，含砂姜、砂粒及FeMn 結核，局部夾粉砂薄層及粉砂透鏡體，砂礓含量很不均勻，局部砂姜富集，切面有光澤，韌性、干強度高。錐阻5.0～5.2MPa，標貫11～21 擊，壓縮系數0.15MPa-1，揭露厚度14.9m。該層為上更新統地層，工程性質好，允許承載力270kPa。全場地分布。

1.2 存在問題

大墩站站室底板底高程為16.0m，基礎位于第④層含砂姜粘土之上，允許承載力為270kPa，可直接作為建筑物持力層。本工程的主要地質問題就是抗震問題。

工程所在地地震烈度高，地震動峰值加速度大，要想確保小震不壞、中震可修、大震不倒，建筑物的結構設計就要滿足其穩定要求。在高度地震區，結構尺寸需要很大，影響到工程經濟性。

2 基本原理

擋土建筑物斜底板抗滑穩定性的提高，是利用建筑物自重及底板上土重的合力∑N，在表層滑動面上的分力，與墻后土壓力部分抵消，使得滑動面上的合力降低，以達到提高抗滑穩定性（安全系數）的目的。

假設滑動仍然沿底板與土接觸面滑動，朗肯土壓力系數為Ka，求證斜底板抗滑系數KC2大于平底板抗滑系數KC1（試用反證法），如圖1 所示。

圖1 擋土建筑物斜底板抗滑穩定性計算簡圖

平底板抗滑系數：

斜底板抗滑系數：

式中：ΣN1—平底板時建筑物自重及底板上土重的合力；

ΣN—斜底板時建筑物自重及底板上土重的合力；

γ—回填土重度；

α—底板傾斜角度；

tgφ—地基表層摩擦系數；

E1—平底板時水平向推力；

E2—斜底板時增加的水平向推力；

H1—墻體高度；

H2—斜底板降深；

a—底板前趾懸挑長度；

b—底板寬度-a。

試證KC2＞KC1

由于α較小，令cosα≈1，sinα≈tgα

8）安裝風機。易發生凍害的果園，可在園內安裝風機防凍，在寒流到來時開動風機，加速園內空氣對流，減輕冷空氣積聚。

故上式改寫為：

代入式（1）即得：

將H2=btgα代入式（2）即得：

因此只要證（Ka-1）＜0

而主動土壓力系數Ka＜1，故（Ka-1）＜0

即式（3）成立，所以KC2＞KC1

從上述證明可知，斜底板擋土墻的抗滑安全系數較平底板有所提高，它是提高擋土墻抗滑穩定性行之有效的方法之一。但底板傾角宜控制在5°～10°范圍內，如果傾角大，土方挖深也會相應增加，給施工帶來困難；傾角過大，還可能帶來滑動面不一定是底板與地基土的接觸面的深層滑動問題。因此，采用斜底板時，應適當控制傾角大小。