常州市橫塘河北樞紐主體建筑物基礎(chǔ)處理設(shè)計

韓巧麗

(上海勘測設(shè)計研究院，上海200434)

1 工程概況

常州市橫塘河北樞紐為橫塘片橫塘河北端的控制水利樞紐，主要功能是滿足橫塘片低洼地區(qū)的防洪排澇，其次是為城市景觀及改善水生態(tài)環(huán)境。樞紐主要建筑物為一座設(shè)計流量為40.0m3/s的雙向泵站及2 ×10.0 m的節(jié)制閘。泵站及節(jié)制閘地面(6.5 m高程) 以下采用鋼筋混凝土整體塢式結(jié)構(gòu)，泵閘上部廠房為綜合性建筑，地面1 層為主廠房，2、3 層為生產(chǎn)管理用房，地面以上建筑總高度為19.9 m，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，7 度抗震設(shè)防，泵閘垂直水流向剖面圖見圖1。泵站采用4 臺單機流量10 m3/s的雙向貫流泵，共一塊底板，底板垂直水流方向總寬度28.40 m，順?biāo)鞣较蜷L28.30 m，底板底面高程－2.60 m。節(jié)制閘工作門采用升臥式平面鋼閘門，共一塊底板，底板順?biāo)鞣较蜷L26.00 m，垂直水流方向總寬度23.30 m，底板底面高程－1.50 m。泵閘底板布置圖見圖2，圖中LD6、LD7、LD14、LD15 為泵站沉降觀測點位置，LD17、LD18、LD24、LD25 為節(jié)制閘沉降觀測點位置。

2 工程地質(zhì)

場區(qū)30.0 m深度范圍內(nèi)分為9個工程地質(zhì)大層，地震基本烈度為7 度，場地區(qū)地質(zhì)剖面圖見圖3，土層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

圖1 泵閘剖面圖

圖2 泵閘底板布置

圖3 場地區(qū)地質(zhì)剖面

表1 地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3 泵房、節(jié)制閘基礎(chǔ)處理設(shè)計

3.1 整體穩(wěn)定分析

根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》( GB/T50265—97) 、《水閘設(shè)計規(guī)范》( SL265—2001) 的規(guī)定，泵站、節(jié)制閘的穩(wěn)定分析按下式進行:

3.1.1 泵房、閘室沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定計算

計算公式為:試驗值( ④2 層φCφ=6 KPa，φ=28°) ，并控制折算的綜合摩擦系數(shù)

3.1.2 基礎(chǔ)底面應(yīng)力的計算

泵站、節(jié)制閘閘室基底應(yīng)力根據(jù)其結(jié)構(gòu)布置及各種運行工況的受力狀況計算確定，其計算公式如下:

泵站穩(wěn)定計算結(jié)果見表2，節(jié)制閘閘室穩(wěn)定計算結(jié)果見表3。

表2 泵站整體穩(wěn)定計算結(jié)果

表3 節(jié)制閘整體穩(wěn)定計算結(jié)果

由表2、表3 計算結(jié)果可見，在各種工況下，泵站、節(jié)制閘基底平均應(yīng)力均小于表④2層粉土的允許承載力140 kPa，最大應(yīng)力小于④2層粉土允許承載力的1.2 倍，雖然節(jié)制閘地震工況的應(yīng)力比大于2.0，但根據(jù)《水閘規(guī)范》表7.3.55 的注2，

根據(jù)地勘部門建議，為了安全，經(jīng)研究設(shè)計中φ0采用0.9φ，C0采用0.2 C; C、φ 分別為地基土室內(nèi)飽和固結(jié)快剪可認(rèn)為應(yīng)力比在允許范圍，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于允許值，因此，泵站、節(jié)制閘整體穩(wěn)定均能滿足規(guī)范規(guī)定的要求。應(yīng)力比也在允許范圍，穩(wěn)定安全系數(shù)也滿足要求，因此，泵站、節(jié)制閘整體穩(wěn)定均能滿足規(guī)范規(guī)定的要求。

3.2 地基沉降分析

地基沉降計算采用水閘規(guī)范第8.3 節(jié)規(guī)定的分層求和法進行，地基的最終沉降量按下式計算:

計算中，考慮邊荷載的影響，地基沉降量修正系數(shù)取1.20，地基壓縮層計算深度按計算層面處土的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比0.15 確定，最終沉降量考慮結(jié)構(gòu)剛性的影響進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。泵站、節(jié)制閘底板中點的最大沉降量不大于15 cm?；A(chǔ)底面下附加應(yīng)力根據(jù)水閘規(guī)范附錄J.0.4 和J.0.5 規(guī)定計算。沉降計算控制工況按正常運用工況下的不利組合，泵站為基本組合反向擋水，節(jié)制閘為基本組合正向擋水，泵站基底應(yīng)力見表2，節(jié)制閘基底應(yīng)力見表3，泵站沉降計算結(jié)果見表4，節(jié)制閘沉降計算結(jié)果見表5。

表4 泵站地基沉降計算結(jié)果

表5 節(jié)制閘地基沉降計算結(jié)果

從表5 看出，地基最大沉降量滿足規(guī)范規(guī)定的要求，節(jié)制閘與泵房之間的最大沉降差為3.06 cm，均小于規(guī)范規(guī)定的5 cm。故泵站、節(jié)制閘基礎(chǔ)不須進行專門的處理。

4 監(jiān)測成果

泵閘主體結(jié)構(gòu)于2006年8月施工完成，在閘室、泵站底板上四角各布置1個沉降觀測點，沉降觀測點位置圖見圖1。泵站沉降觀測初始值采集于2005年8月10日，至2008年9月26日，沉降過程線已經(jīng)收斂且穩(wěn)定。泵站累計沉降量最大位于測點LD7 處，沉降量為79 mm; 沉降量最小的位于測點LD6 處，沉降量為14 mm。泵站南北向差異沉降最大為39 mm，東西向差異沉降最大為41 mm。泵站累計沉降量及差異沉降均小于規(guī)范允許值。

節(jié)制閘沉降初始值采集于2005年11月4日至2008年9月26日，沉降過程線已經(jīng)收斂且穩(wěn)定。節(jié)制閘邊墩累計沉降量最大位于測點LD24 處，沉降量為60 mm; 沉降量最小的位于測點LD17、18 處，沉降量為24 mm。節(jié)制閘南北向差異沉降最大為2 mm，東西向差異沉降最大為36 mm。節(jié)制閘累計沉降量及差異沉降均小于規(guī)范允許值。

5 結(jié) 論

1) 泵閘主體建筑物基礎(chǔ)座落在④2 層灰色粉土上，該層厚度有9 m左右，承載力140 KPa，基礎(chǔ)未做專門處理的設(shè)計方案是合理的，沉降觀測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)雖有出入，但規(guī)律是一致的。

2) 合理的施工組織設(shè)計為本工程基礎(chǔ)處理設(shè)計提供了有利的保障。

3) 本工程的長期跟蹤監(jiān)測為以后類似工程的設(shè)計提供了改進依據(jù)。

［1］上?？睖y設(shè)計研究院. 常州市武澄錫橫塘片洼地治理北樞紐工程初步設(shè)計報告［R］. 上海:上?？睖y設(shè)計研究院，2004.

［2］上海勘測設(shè)計研究院. 常州橫塘河北樞紐運行期安全檢測報告［R］. 上海:上?？睖y設(shè)計研究院，2011.