軟土地基翻板閘地基處理方案分析

◇南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司 楊 蕾 王 寧 付東王

目前城市水系連通工程中，底軸翻板閘被廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合南京市高淳區(qū)橫溪河翻板閘工程，對(duì)軟土地基上翻板閘地基處理方案進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析，最終選定高壓旋噴樁地基處理方案，可供類似水利項(xiàng)目參考。

1 底軸翻板閘簡介

底軸驅(qū)動(dòng)翻板閘是一種新型可調(diào)控雙向擋水閘，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)度靈活，廣泛應(yīng)用于城市水系工程中[1]。此種閘型由兩側(cè)啟閉控制室、帶固定軸的鋼門葉、止水組件、驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)備等組成，啟閉運(yùn)行時(shí)，位于兩側(cè)啟閉控制室內(nèi)的液壓啟閉機(jī)通過拐臂驅(qū)動(dòng)底橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使門葉以底橫軸中心作扇形轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閘門的開啟和關(guān)閉[2]。

圖1 底軸翻板閘構(gòu)成及運(yùn)行原理圖

2 工程概況

橫溪河，位于南京高淳區(qū)，總長5.6 km，河道底寬40 m～100 m，上河口寬度110 m～280 m，水面寬80 m～180 m，平均水深約2.5 m～3.0 m。南京市高淳區(qū)水務(wù)局于2019年針對(duì)橫溪河水系不通暢，岸線被侵占，河道存淤積等實(shí)際情況進(jìn)行綜合整治，決定在橫溪河與四園塘交匯處新建翻板閘，抬高橫溪河水位，實(shí)現(xiàn)水位分級(jí)控制。

2.1 翻板閘概況

橫溪河翻板閘為單孔閘，單孔凈寬20 m，閘室總寬32.40 m，順?biāo)鞣较蜷L度22.0 m，采用20 m×3.6 m底軸驅(qū)動(dòng)翻板閘門，閘頂高程8.10 m；閘室上游底板高程4.5 m，下游底板高程3.2 m，上游底板為空箱結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)廊道；閘墩采用雙側(cè)鋼筋混凝土空箱結(jié)構(gòu)，分為上下兩層，上層為配電室，下層為啟閉機(jī)室，上部設(shè)吊物孔、樓梯間、值班室等，地坪標(biāo)高10.50 m。

2.2 地質(zhì)概況

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，翻板閘工程范圍內(nèi)土層主要參數(shù)見表1，樁基設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。翻板閘基底位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。其中，③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土：廣泛分布，灰色，流塑，高壓縮性。夾薄層粉砂、粉土。承載力特征值建議值50 kPa，粘聚力13.3 kPa，內(nèi)摩擦角11.7°（直剪固快）。

3 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

橫溪河翻板閘總跨長32.40 m，順?biāo)鞣较蜷L度22.0 m，為大跨度翻板閘，又位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，工程場區(qū)地質(zhì)條件較差，如何提高地基承載力，同時(shí)控制沉降，滿足水閘安全穩(wěn)定運(yùn)行，是本次設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

4 閘室穩(wěn)定分析

按規(guī)范[3]規(guī)定，對(duì)橫溪河翻板閘進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算成果如下所示。

表1 穩(wěn)定計(jì)算成果表

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，橫溪河翻板閘地基承載力不滿足規(guī)范要求，抗浮穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，故需進(jìn)行地基處理。

5 地基處理方案

按規(guī)范，正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土等土層可采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基，較深厚的松軟地基，或上部為松軟土層、下部為硬土層地基可采用樁或沉井基礎(chǔ)[3]。

本次結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，擬針對(duì)高壓旋噴樁復(fù)合地基以及鉆孔灌注樁兩種地基處理方式進(jìn)行比選。

5.1 地基處理方案計(jì)算對(duì)比分析

方案一：擬采用d600高壓旋噴樁復(fù)合地基處理，樁長12 m，梅花形布置，樁中心間距1.5 m，共計(jì)365根。

方案二：擬采用d800鉆孔灌注樁進(jìn)行地基處理，樁長13 m，梅花形布置，樁中心間距2.4 m，共計(jì)111根。

表2 地基處理比選表

高壓旋噴樁復(fù)合地基以及鉆孔灌注樁地基處理后，承載力及沉降值均能滿足規(guī)范要求，在橫溪河項(xiàng)目淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土的土質(zhì)條件下，采用高壓旋噴樁復(fù)合地基沉降值較小，同時(shí)考慮高壓旋噴樁施工機(jī)械小、施工速度快、造價(jià)低，可以充分發(fā)揮樁間土的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)地基和上部閘室結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形，避免采用鉆孔灌注樁帶來的建筑物基礎(chǔ)與地基接觸面之間的“脫空”現(xiàn)象，故本次橫溪河翻板閘工程地基處理方式采用高壓旋噴樁復(fù)合地基。

5.2 本次地基處理設(shè)計(jì)

經(jīng)上述分析，橫溪河翻板閘采用d600高壓旋噴樁進(jìn)行復(fù)合地基處理，樁長12 m，梅花形布置，間距1.5 m，共計(jì)365根。

采用d600高壓旋噴樁進(jìn)行復(fù)合地基處理后，橫溪河翻板閘地基承載力及沉降值滿足規(guī)范要求，可安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)語

底軸翻板閘特殊的運(yùn)行方式使其對(duì)地基承載力和沉降值要求較高。結(jié)合橫溪河翻板閘工程，經(jīng)高壓旋噴樁復(fù)合地基，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)對(duì)比分析，最終選定橫溪河翻板閘采用高壓旋噴樁復(fù)合地基。經(jīng)計(jì)算，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，可供類似水利項(xiàng)目參考。