小穆棱河渡槽基礎(chǔ)變更方案的選擇

王宇平，劉 蕊

( 黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150090)

1 工程概況

興凱湖灌區(qū)位于黑龍江省三江平原東南部的穆棱河下游地區(qū)，密山市和虎林市境內(nèi)，行政隸屬于黑龍江省農(nóng)墾總局牡丹江分局，灌溉規(guī)劃水田面積1.34 萬hm2，工程規(guī)模為大( 1) 型灌區(qū)［1－2］。新河總干渠是興凱湖灌區(qū)的總干渠，全長74.39 km，擔負著6.13 萬hm2水田的輸水任務(wù)。

小穆棱河渡槽位于新河總干渠第三段的末端，下游楊木分區(qū)和清河分區(qū)約2.2 萬hm2的水田灌溉需求，設(shè)計流量32.33 m3/s，加大流量38.79 m3/s，渡槽工程級別為3 級。小穆棱河渡槽為綜合式渡槽，槽前設(shè)有節(jié)制閘及泄水閘。槽身斷面為矩形，分兩槽，槽高2.8 m，槽長63 m，分7 跨，單跨長9 m。由進口節(jié)制閘、進口U 槽、進口擋土墻，槽身、出口U槽、出口擋土墻、泄水閘、陡槽、消力池等組成［3］。

2 地質(zhì)狀況

小穆棱河渡槽處布置了7個地質(zhì)孔，地質(zhì)情況依次為:表層淤泥土厚0.3 ～1.0 m，平均厚0.65 m，平均高程在59.78 ～60.43 m; 第二層為低液限粉土厚0.8 ～3.3 m，平均厚度2.5 m，平均高程在59.78～57.28 m，容許承載力150 kPa; 第三層為含砂低液限黏土，厚度1.4 m，高程在57.28 ～55.88 m，容許承載力120 kPa; 第四層為含細粒土細砂，厚度2.5 ～6 m，平均厚度4.25 m，容許承載力110 kPa，第五層往下，多為低液限黏土、細砂，容許承載力在120～160 kPa。

3 變更的原因

3.1 施工圍堰

小穆棱河渡槽下游500 m有一座節(jié)制閘，通過關(guān)閉下游節(jié)制閘，將小穆棱河的上游來水攔蓄起來，來滿足約0.067 萬hm2水田的灌溉要求，經(jīng)過攔蓄之后，河水水位保持在61.50 ～62.5 m。

小穆棱河渡槽設(shè)計為Ⅲ等建筑物，施工洪水標準為5 a一遇，設(shè)計按自然條件下計算，施工洪水位為60.57 m，設(shè)計臨時工程圍堰頂高程61.07 m。在施工時，八五八農(nóng)場因要灌溉水田，將下游節(jié)制閘關(guān)閉，抬高小穆棱河該區(qū)域水位以滿足灌溉要求，使水位達到了61.50 ～62.5 m，比設(shè)計圍堰設(shè)計水位高1.43 m。致使圍堰工程量增大，黏土料場儲量不足，這樣就增大了外運比例，增加了工程投資。因此，按原設(shè)計方案，先修筑圍堰，再將基坑內(nèi)淤泥全部清除，再分層回填夯實后的施工方案無法實現(xiàn)。

3.2 地質(zhì)原因

小穆棱河渡槽位于河道及漫灘地帶，基坑積水嚴重，土料的含水率極大，無法達到碾壓強度，必須經(jīng)過晾曬才能滿足設(shè)計要求，將大大延緩施工進度。

3.3 施工進度

該地區(qū)大面積發(fā)展水田，造成地下水位持續(xù)下降，已出現(xiàn)超采現(xiàn)象，因工期的要求，急需推進工程建設(shè)時間。

4 地基處理設(shè)計

為了加快施工進度，施工使用建筑垃圾填在河道中，修筑50 m長，5 m寬的進場路，填筑長92 m，寬19 m的筑島平臺，高程在62.5 m以上。在筑島平臺上，完成渡槽主體工程。這種施工方案不僅不用施工圍堰導流，而且能夠滿足670 hm2水田的灌溉要求，更能使施工工期提前約50 d，盡快發(fā)揮工程效益。

針對工程現(xiàn)狀，對以下3個方案進行了比較:

4.1 方案1:振沖碎石樁方案

該方案需將多填筑的黏土及河床0.5 m厚的淤泥質(zhì)粉土挖除，回填砂性土，方案可行，可靠度高，但費用高。

4.2 方案2:基礎(chǔ)處理采用換填墊層法

首先挖除河底淤泥質(zhì)粉土，挖至含細粒土細砂下30 cm處，平整基底，然后進行換填，換填材料在距基礎(chǔ)底面80 cm 范圍內(nèi)換填黏性土，分層碾壓夯實，控制標準同設(shè)計交底。其下應(yīng)根據(jù)就近料場具體情況選用碎石或礫砂、應(yīng)級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)，相對密度≥0.75，砂石的最大粒徑≤5 cm，滲透系數(shù)≥10－2cm/s。

換填墊層頂面每邊超出基礎(chǔ)底邊為300 mm，向下按30°擴散角擴散; 換填采用分層壓實，每層厚度宜選用20 ～30 cm，碾壓要達到密實均勻，均勻誤差≤10%，基礎(chǔ)承載力［R］≥160 kPa。

4.3 方案3:鉆孔灌注樁

樁徑、樁長均與槽身下灌注樁相同，經(jīng)計算總布樁24 根，總樁長372 m。其中4#擋土墻及退水閘灌注樁基礎(chǔ)長16 m，共8 根; 節(jié)制閘灌注樁基礎(chǔ)長19 m，共4 根;其余長度均為14 m，共12 根。1#、3#、4#、6#、7#擋土墻基礎(chǔ)下?lián)Q填1.4 m深級配良好的粗砂及碎石。灌注樁所需混凝土量514.2 m3，鋼筋37 228.1 kg，素 混 凝 土40.8 m3，粗 砂 及 碎 石共273.5 m3。

經(jīng)比較，方案1 比方案3 投資高，工期長;方案2與方案3 投資相近，但工期長。為加快工程進度，節(jié)省投資，并更加有效防止節(jié)制閘和泄水閘建成后發(fā)生不均勻沉降，綜合比較之后，采用方案3 鉆孔灌注樁方案。

5 結(jié) 論

總之，地基處理方案設(shè)計，首先要了解地質(zhì)情況，針對該處的地基條件及施工條件，通過技術(shù)、投資、施工等方面分析與比選，使設(shè)計方案達到技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理。

［1］黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院. 黑龍江省三江平原興凱湖灌區(qū)總干渠工程初步設(shè)計報告［R］. 哈爾濱:黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院，2008.

［2］黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院. 黑龍江省興凱湖灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程實施方案［R］. 哈爾濱:黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院，2008.

［3］竺珠慧，陳德亮，管楓年. 渡槽［M］，北京:中國水利水電出版社，2005.