荊山湖退洪閘閘基及深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性分析

邢朝陽

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

荊山湖退洪閘閘基及深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性分析

邢朝陽

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

通過對荊山湖退洪閘閘基及深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性分析，給出了閘基及深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性的理論依據(jù)，結(jié)合工程處理措施，使工程的安全度和功效得到了較高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

閘基 深層砂基 穩(wěn)定性

荊山湖退洪閘為淮河干流蓄（行）洪區(qū)，退洪閘主要確保荊山湖行洪區(qū)及時、有效的暢通行洪，同時具有反向進(jìn)洪和汛后退水功能，與進(jìn)洪閘聯(lián)合運(yùn)行，可改變荊山湖行洪區(qū)口門行洪難度較大、效果差的局面，增強(qiáng)防汛調(diào)度的靈活性，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 閘基滲流穩(wěn)定性分析

荊山湖退洪閘均坐落于重粉壤土上，局部坐落于輕粉質(zhì)壤土上，可簡化為透水性均勻的地基考慮，閘基滲透壓采用改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算如下：

1.1地基有效深度計(jì)算

式中：TE—地基有效深度，m；

L0—地下輪廓的水平投影長度，m；S0—地下輪廓水平投影長度，m。

1.2分段阻力系數(shù)計(jì)算

1.2.1進(jìn)、出口段阻力計(jì)算

式中：ξ0—進(jìn)、出口段阻力系數(shù)；

S—板樁或齒墻的入土深度，m；T—地基透水層深度，m。

1.2.2內(nèi)部垂直段阻力系數(shù)計(jì)算

式中：ξy—內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。

1.2.3水平段的阻力系數(shù)計(jì)算

式中：ξx—水平段阻力系數(shù)；

S1、S2—進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度，m。

1.2.4閘基水平段和出口段出逸坡降計(jì)算

式中：Jk—閘基水平段允許出逸坡降；

h—閘室底板段水頭損失值，m；

L—閘室底板長度，m；

Jc—出口段出逸坡降；

hc—出口段水頭損失值，m；

T—地基有效深度，m。

荊山湖退洪閘設(shè)計(jì)防洪水位：淮河側(cè)23.85m，湖內(nèi)側(cè)17.0m，水頭差H=6.85m。按照上述公式計(jì)算，求得閘基水平段和出口段出逸坡降結(jié)果見表1。

從表1計(jì)算結(jié)果可以看出，水閘的水平段和出口段滲透坡降均小于對應(yīng)的允許值，滿足要求，但由于閘基滲流較為復(fù)雜，影響因素較多，上述基于水平滲流問題的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況可能有差異，因此，閘基應(yīng)埋設(shè)地下水位測壓管，并根據(jù)測壓管資料加以分析論證，以確保閘基的防滲安全。

2 深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性分析

退洪閘閘底板下也為相對不透水粉質(zhì)壤土，下臥細(xì)砂層，層頂高程約4.0m左右，層底高程在-4.5～7.0m之間，砂層內(nèi)的承壓水與淮河連通，砂層與上部粘性土的滲透系數(shù)相差100倍以上，形成雙層地基。非行洪年份防洪期，下臥砂層具承壓性。消力池水平段建基面高程在12.3～12.5m之間，60m長的海漫段頂高程在14.4～12.4m之間，防沖槽頂高程12.4m，最小覆蓋層厚度為7.9m。需驗(yàn)算防洪期深砂層滲流穩(wěn)定。根據(jù)上游設(shè)計(jì)洪水位23.85m、下游17.0m的水位組合進(jìn)行閘基滲流計(jì)算，防沖槽段位勢為38%，滲壓水頭2.603m，出逸坡陡降為J=2.603/7.9=0.33，小于允許出逸坡降0.45。可見，整個閘室下游部分的構(gòu)筑物在防洪運(yùn)行期間抗?jié)B穩(wěn)定性均有保證。由于下臥砂層含水具有承壓性，非汛期其位勢受上層潛水越流補(bǔ)給，承壓水位與潛水位相當(dāng)，施工期防沖槽底挖至9.4m，基坑抗?jié)B穩(wěn)定性難于保證，必須采取相應(yīng)的工程措施降低砂層承壓水水位，以保證基坑穩(wěn)定和施工順利進(jìn)行。

表1 閘基水平段和出口段出逸坡降結(jié)果表

3 閘基及深層砂基基礎(chǔ)處理

鑒于以上因素，為確保閘基及深層砂基無滲透現(xiàn)象，故在退洪閘淮河側(cè)采用多頭小直徑水泥深層攪拌墻再次進(jìn)行處理，以便加強(qiáng)閘基及深層砂基的抗?jié)B穩(wěn)定。

多頭小直徑水泥深層攪拌墻的施工工藝流程為：測量放樣，定出樁位，攪拌機(jī)安裝就位、調(diào)平，多個并列的鉆桿推動鉆頭，鉆至設(shè)計(jì)深度，然后再提升攪拌機(jī)至孔口，在鉆進(jìn)和提升過程中，水泥漿泵攪拌制造水泥漿，水泥漿通過高壓輸漿管和鉆桿輸送至鉆頭，隨鉆頭頂進(jìn)轉(zhuǎn)動噴入土體，水泥漿和原狀土充分拌合，完成一組樁的施工，樁基縱移就位，然后多次重復(fù)上述操作過程，使樁與樁相切割連接形成一道防滲墻。通過對防滲墻施工連續(xù)性、深度和滲透試驗(yàn)檢測結(jié)果可知，防滲墻的效果較好，起到了加強(qiáng)閘基和深層砂基抗?jié)B穩(wěn)定性的作用■