陳 銘

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程簡(jiǎn)介

阿爾塔什水利樞紐是葉爾羌河流域內(nèi)最大的控制性山區(qū)水庫(kù)工程，承擔(dān)防洪、灌溉、發(fā)電等綜合利用。水庫(kù)總庫(kù)容22.49億m3，主電站裝機(jī)容量700 MW，單機(jī)引用流量111.40 m3/s，布置有4臺(tái)單機(jī)容量175 MW的水輪發(fā)電機(jī)組。主、副廠房呈上下游平行排列布置，副廠房位于主廠房上游側(cè)，尾水建筑物銜接尾水出口與天然河道。

主電站廠房位于順河條帶狀分布的坡腳洪積臺(tái)地上，廠房挖深40～50 m，主機(jī)間基礎(chǔ)主要為砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖層，強(qiáng)風(fēng)化層地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為200 kPa，弱風(fēng)化層地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為800 kPa；尾水閘墩基礎(chǔ)為中更新統(tǒng)洪坡積石層(Q2pl+dl層)，其地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為350 kPa。

2 廠房結(jié)構(gòu)布置

主、副廠房呈上下游平行排列布置，副廠房位于主廠房上游側(cè)，尾水建筑物銜接尾水出口與天然河道。主廠房包括主機(jī)間和安裝間兩部分，永久進(jìn)廠路布置于廠房右側(cè)；為便于機(jī)電設(shè)備安裝及今后的運(yùn)行管理，安裝間布置于主機(jī)間右側(cè)。副廠房包括一、二次副廠房，副廠房整體呈“L”型布置，一次副廠房布置于主廠房上游側(cè)，與主廠房等長(zhǎng)。考慮主機(jī)間與閘墩地質(zhì)條件不一致，在機(jī)組段和尾水閘墩之間設(shè)垂直水流向的結(jié)構(gòu)縫，避免巖、土地基產(chǎn)生不均勻沉降威脅廠房運(yùn)行安全。

廠區(qū)在副廠房上游側(cè)及尾水平臺(tái)可形成環(huán)形通道，安裝間下游側(cè)布置回車平臺(tái)銜接永久進(jìn)廠路。尾水建筑物由尾水閘墩、尾水反坡及尾水整治段組成。尾水閘墩后接尾水反坡，反坡末端經(jīng)尾水整治段銜接天然河道。

3 基礎(chǔ)處理方式比選

根據(jù)主電站廠房尾水閘墩穩(wěn)定應(yīng)力的計(jì)算成果，尾水閘墩地基面上所承受法向應(yīng)力范圍為421～521 kPa，均大于Q2pl+dl層的地基允許承載力350 kPa，地基承載力不滿足要求；因此需要對(duì)閘墩部位的基礎(chǔ)進(jìn)行地基處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂礫石覆蓋層的地質(zhì)條件，尾水閘墩基礎(chǔ)處理的方式主要有樁基礎(chǔ)方案及覆蓋層灌漿方案兩種基礎(chǔ)處理方案。

(1)樁基礎(chǔ)方案

采用摩擦型端承樁，樁端設(shè)置樁承臺(tái)，承臺(tái)伸出閘墩邊線以外1 m，尾水閘墩的灌注樁每排20根，有5排，共100根；樁徑1 m樁，樁長(zhǎng)5～14 m不等(上游至下游)，樁端深入強(qiáng)風(fēng)化層以下深度不小于1 m。

灌注樁深入基巖，弱風(fēng)化層的地基承載力特征值800 kPa大于基底法向應(yīng)力最大值；基礎(chǔ)處理后，可滿足地基承載力要求。主機(jī)間與尾水閘墩的基礎(chǔ)條件基本一致，沉降量可以忽略不計(jì)，從而最大限度減小結(jié)構(gòu)縫的垂直位移量。

(2)覆蓋層灌漿方案

參照《水電水利工程覆蓋層灌漿技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定：覆蓋層地基固結(jié)灌漿的孔深、孔距、排拒可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)成果進(jìn)行分析計(jì)算并參照類似工程經(jīng)驗(yàn)確定。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，孔距、排距采用2～3 m，一般情況下就能滿足地基允許承載力550 kPa的要求?？紤]到灌漿后還要控制尾水閘墩的整體沉降，應(yīng)保證灌漿后孔和孔之間的基礎(chǔ)完全由灌漿材料填充密實(shí)，需將灌漿的孔距加密，使基礎(chǔ)形成整體結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制基礎(chǔ)沉降的目的。

4 基礎(chǔ)處理

地基采用群樁基礎(chǔ)的處理方案，由于強(qiáng)風(fēng)化層地基承載力較小且厚度不大，同時(shí)弱風(fēng)化層的地基承載力相對(duì)較大，因此灌注樁的樁身應(yīng)伸入基巖強(qiáng)風(fēng)化層以下直至弱風(fēng)化層內(nèi)才能獲得較高的地基承載力。尾水閘墩的尺寸為40.95 m×15.05 m，采用摩擦型端承樁，樁端設(shè)置樁承臺(tái)，承臺(tái)伸出閘墩邊線以外1 m，尾水閘墩的灌注樁每排20根，有5排，共100根；樁徑1 m樁，樁長(zhǎng)5～14 m不等(上游至下游)，樁端深入強(qiáng)風(fēng)化層以下深度不小于1 m(見(jiàn)圖1)。

圖1尾水閘墩樁基平面布置

群樁按實(shí)體深基礎(chǔ)驗(yàn)算地基承載力，將樁與樁間土一起作為一個(gè)實(shí)體基礎(chǔ)，假定荷載從最外一圈的樁頂以φ0/4的傾角向下擴(kuò)散傳布(φ0為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)各土層的平均內(nèi)摩擦角)。計(jì)算時(shí)先計(jì)算單樁承載力，然后考慮群樁計(jì)算公式復(fù)核群樁中單樁承載力。承臺(tái)配筋計(jì)算取垂直于水流方向，將灌注樁作為支撐，把尾水閘墩底部的應(yīng)力作為作用在承臺(tái)上的荷載，取單位寬度1 m的條形承臺(tái)作為計(jì)算單元，按照連續(xù)梁計(jì)算承臺(tái)的內(nèi)力。樁體配筋計(jì)算按照軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，取樁體可能受到的最大豎向作用力作為設(shè)計(jì)荷載計(jì)算其內(nèi)力。

經(jīng)計(jì)算得出以下結(jié)論：

(1)單樁承載力：在機(jī)組各種運(yùn)行工況下，單樁的作用力范圍均小于單樁承載力特征值1.2 Ra的范圍，因此單樁承載力滿足規(guī)范要求。

(2)群樁地基承載力：在機(jī)組各種運(yùn)行工況下，實(shí)體基礎(chǔ)基底應(yīng)力為329～408 kPa，均小于地基承載力特征值800 kPa；因此群樁承載力滿足規(guī)范要求。

(3)承臺(tái)跨中最大彎矩為354.21 kN·m，經(jīng)計(jì)算為構(gòu)造配筋。選取主筋為φ20@200，分布筋φ16@200。

(4)灌注樁經(jīng)過(guò)計(jì)算按照最小配筋率配筋，選取主筋為16φ18，選用箍筋為φ10@200，同時(shí)根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)樁頂以下3 m范圍內(nèi)的箍筋進(jìn)行加密至φ10@100，并按照構(gòu)造要求設(shè)置加勁箍筋φ18@2 000。

5 結(jié) 語(yǔ)

基礎(chǔ)處理主要是針對(duì)尾水閘墩部位進(jìn)行的，不僅要保證基礎(chǔ)承載力滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要控制主機(jī)間與尾水閘墩間不出現(xiàn)較大的沉降差，避免主機(jī)間與尾水閘墩間止水破壞，影響電站安全運(yùn)行。在尾水閘墩底板基礎(chǔ)四角的混凝土灌注樁樁頂及樁間共布設(shè)12組土壓力計(jì)，以監(jiān)測(cè)樁與樁間基礎(chǔ)受力分布情況；在混凝土灌注樁內(nèi)共布設(shè)16組雙向應(yīng)變計(jì)，以監(jiān)測(cè)樁的受力情況；取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 索麗生，劉 寧，等．水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2版)第8卷：水電站建筑物[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2014．

[2] 侯洪濤，宿 敏．地基與基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．

[3] SL 266—2014，水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]．

[4] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[5] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S]．