立新水閘基礎(chǔ)加固施工技術(shù)研究

歐高明

【摘要】針對(duì)立新水閘基礎(chǔ)開(kāi)挖中出現(xiàn)的基巖地質(zhì)參數(shù)特征值調(diào)減情況，通過(guò)以閘室穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，提出基礎(chǔ)加固參數(shù)值，優(yōu)選基礎(chǔ)加固方案應(yīng)用于施工中，達(dá)到既保證工期，又節(jié)省投資的目的。

【關(guān)鍵詞】立新水閘；基礎(chǔ)開(kāi)挖；基礎(chǔ)加固

1、工程概況

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

溈水河干流全長(zhǎng)144km，控制流域面積2447km2，溈水在新洲處分左右支（左支建有太陽(yáng)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(yáng)水閘建成后，右河槽沖刷嚴(yán)重，河床下切，河道水位降低，以致枯水季節(jié)太陽(yáng)水閘無(wú)水灌溉，遂于1966年在右河槽建設(shè)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(yáng)水閘是“扁擔(dān)閘”的關(guān)系，兩水閘設(shè)計(jì)共同灌溉面積4.2萬(wàn)畝，防洪影響面積6.5萬(wàn)畝，防洪保護(hù)人口8萬(wàn)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(xiàn)總長(zhǎng)132.4m。溢流壩段位于閘右岸，軸線(xiàn)長(zhǎng)51.9m。堰型為折線(xiàn)型實(shí)用堰，泄洪閘段位于閘左岸，堰型為寬頂堰，堰體內(nèi)部均為三合泥砌塊石，外包混凝土，俗稱(chēng)“金包銀”結(jié)構(gòu)。泄洪閘段裝有13扇立軸旋轉(zhuǎn)鋼閘門(mén)。水閘左、右兩岸均設(shè)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(shè)有水輪泵站，左岸安裝D60-4型水輪泵2臺(tái)，右岸安裝D40-6型水輪泵3臺(tái)。

立新水閘經(jīng)安全鑒定為三類(lèi)閘，除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：拆除左岸沖砂閘及立軸門(mén)段泄洪閘改為低堰泄洪閘，設(shè)置9孔10×3.5m平板提升門(mén)，占河床寬度103.6m。泄洪閘上下游均設(shè)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(xiàn)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(shè)置0.50m厚的C30鋼筋砼抗沖耐磨溢流面板，同時(shí)防滲砼在壩體上游深入基礎(chǔ)內(nèi)2m作防滲齒槽。對(duì)壩體內(nèi)部進(jìn)行充填灌漿；在上游齒槽下進(jìn)行帷幕灌漿。根據(jù)消能計(jì)算，平板提升閘門(mén)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?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)為31.0m，采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，池深1.0m。消力池下游接海漫。對(duì)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(jié)構(gòu)，扭曲面上、下游100m范圍內(nèi)的岸坡采用斜坡式土堤結(jié)構(gòu)。工程項(xiàng)目總投資3755.19萬(wàn)元。

基礎(chǔ)地質(zhì)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(qiáng)風(fēng)化帶厚2～3m，巖性較軟弱，抗風(fēng)化能力較弱。鉆孔揭露弱風(fēng)化巖石厚度8～10m。據(jù)鉆孔資料，強(qiáng)風(fēng)化巖石內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育且呈張開(kāi)狀，節(jié)理面無(wú)充填，壓水試驗(yàn)透水率q=16.7～18.6Lu。弱風(fēng)化巖石內(nèi)節(jié)理裂隙多呈閉合狀，巖體完整性好，壓水試驗(yàn)巖體透水率q=3.7～9.7Lu，屬弱透水巖帶。

2、基礎(chǔ)開(kāi)挖情況

閘室地基開(kāi)挖到設(shè)計(jì)高程后，基礎(chǔ)為紫紅色強(qiáng)風(fēng)化含礫砂巖，但巖石膠結(jié)度比設(shè)計(jì)的要差，地質(zhì)專(zhuān)家在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)左半閘室段（順?biāo)鞣较颍┗A(chǔ)的地質(zhì)描述時(shí)，提出調(diào)整地質(zhì)參數(shù)特征值，認(rèn)為砼/巖的抗剪強(qiáng)度f(wàn)值取0.35較合適，而設(shè)計(jì)地質(zhì)數(shù)據(jù)為0.40；抗剪斷強(qiáng)度f(wàn)值取0.40較合適（設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為0.45），抗剪斷粘聚力c值取0.01MPa較合適（設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為0.02）。設(shè)計(jì)代表重新復(fù)核閘室抗滑穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)采用抗剪斷公式計(jì)算的中孔閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)2.45，邊孔閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)2.49，均不能滿(mǎn)足規(guī)范要求值3.0。溢流壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.76（抗剪斷公式），左岸水輪泵站抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)2.78（抗剪斷公式），右岸水輪泵站抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)2.51（抗剪斷公式），均不能滿(mǎn)足規(guī)范要求值3.0，需進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

3、基礎(chǔ)處理方案選擇

基礎(chǔ)處理常用方案有基礎(chǔ)固結(jié)、抗滑樁和錨固筋，針對(duì)紫紅色強(qiáng)風(fēng)化含礫砂巖，其中最簡(jiǎn)單適用的方法是基礎(chǔ)抗滑樁和錨固筋。為了使基礎(chǔ)面處理后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，先假設(shè)安全系數(shù)達(dá)到規(guī)范值，根據(jù)抗剪斷公式進(jìn)行反推所需的最小c 值（閘室基礎(chǔ)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(chǔ)所需的cmin=25kPa；水輪泵站所需的cmin=20kPa；溢流壩所需的cmin=35kPa。

滿(mǎn)足規(guī)范要求，而溢泄閘1#～5#閘室時(shí)的局部受壓承載力是最小的，已經(jīng)大于基礎(chǔ)所需的最大受壓承載力值，故認(rèn)為所選用抗滑梁斷面滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4、基礎(chǔ)處理后穩(wěn)定復(fù)核

基礎(chǔ)加固處理后閘室穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算公式同前，泄洪閘巖土物理綜合參數(shù)如下：強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：f=0.35，f'=0.4，C'=0.025Mpa。（這里僅驗(yàn)算抗剪斷公式）

溢流壩巖土物理綜合參數(shù)如下：強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：f=0.4，f'=0.4，C'=0.035Mpa，計(jì)算得K=3.23，滿(mǎn)足要求。水輪泵站巖土物理綜合參數(shù)如下：強(qiáng)風(fēng)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(wěn)定安全系數(shù)均大于允許安全系數(shù)，能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

5、結(jié)語(yǔ)

立新水閘基礎(chǔ)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(duì)閘墩進(jìn)行鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)變形和開(kāi)裂現(xiàn)象，說(shuō)明基礎(chǔ)處理能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。文中兩種方案均能有效加固基礎(chǔ)，本次基礎(chǔ)處理采用增設(shè)阻滑樁技術(shù)形式較好的彌補(bǔ)了地質(zhì)參數(shù)不足的問(wèn)題，既保證了施工工期，又為建設(shè)方節(jié)省了投資。對(duì)同類(lèi)工程有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鈕新強(qiáng)等.新編水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2010.