荆山湖退洪闸闸基及深层砂基抗渗稳定性分析

邢朝阳

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院 蚌埠 233000）

荆山湖退洪闸闸基及深层砂基抗渗稳定性分析

邢朝阳

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院 蚌埠 233000）

通过对荆山湖退洪闸闸基及深层砂基抗渗稳定性分析，给出了闸基及深层砂基抗渗稳定性的理论依据，结合工程处理措施，使工程的安全度和功效得到了较高的经济和社会效益。

闸基 深层砂基 稳定性

荆山湖退洪闸为淮河干流蓄（行）洪区，退洪闸主要确保荆山湖行洪区及时、有效的畅通行洪，同时具有反向进洪和汛后退水功能，与进洪闸联合运行，可改变荆山湖行洪区口门行洪难度较大、效果差的局面，增强防汛调度的灵活性，具有显著的经济和社会效益。

1 闸基渗流稳定性分析

荆山湖退洪闸均坐落于重粉壤土上，局部坐落于轻粉质壤土上，可简化为透水性均匀的地基考虑，闸基渗透压采用改进阻力系数法计算如下：

1.1地基有效深度计算

式中：TE—地基有效深度，m；

L0—地下轮廓的水平投影长度，m；S0—地下轮廓水平投影长度，m。

1.2分段阻力系数计算

1.2.1进、出口段阻力计算

式中：ξ0—进、出口段阻力系数；

S—板桩或齿墙的入土深度，m；T—地基透水层深度，m。

1.2.2内部垂直段阻力系数计算

式中：ξy—内部垂直段的阻力系数。

1.2.3水平段的阻力系数计算

式中：ξx—水平段阻力系数；

S1、S2—进、出口段板桩或齿墙的入土深度，m。

1.2.4闸基水平段和出口段出逸坡降计算

式中：Jk—闸基水平段允许出逸坡降；

h—闸室底板段水头损失值，m；

L—闸室底板长度，m；

Jc—出口段出逸坡降；

hc—出口段水头损失值，m；

T—地基有效深度，m。

荆山湖退洪闸设计防洪水位：淮河侧23.85m，湖内侧17.0m，水头差H=6.85m。按照上述公式计算，求得闸基水平段和出口段出逸坡降结果见表1。

从表1计算结果可以看出，水闸的水平段和出口段渗透坡降均小于对应的允许值，满足要求，但由于闸基渗流较为复杂，影响因素较多，上述基于水平渗流问题的计算结果与实际情况可能有差异，因此，闸基应埋设地下水位测压管，并根据测压管资料加以分析论证，以确保闸基的防渗安全。

2 深层砂基抗渗稳定性分析

退洪闸闸底板下也为相对不透水粉质壤土，下卧细砂层，层顶高程约4.0m左右，层底高程在-4.5～7.0m之间，砂层内的承压水与淮河连通，砂层与上部粘性土的渗透系数相差100倍以上，形成双层地基。非行洪年份防洪期，下卧砂层具承压性。消力池水平段建基面高程在12.3～12.5m之间，60m长的海漫段顶高程在14.4～12.4m之间，防冲槽顶高程12.4m，最小覆盖层厚度为7.9m。需验算防洪期深砂层渗流稳定。根据上游设计洪水位23.85m、下游17.0m的水位组合进行闸基渗流计算，防冲槽段位势为38%，渗压水头2.603m，出逸坡陡降为J=2.603/7.9=0.33，小于允许出逸坡降0.45。可见，整个闸室下游部分的构筑物在防洪运行期间抗渗稳定性均有保证。由于下卧砂层含水具有承压性，非汛期其位势受上层潜水越流补给，承压水位与潜水位相当，施工期防冲槽底挖至9.4m，基坑抗渗稳定性难于保证，必须采取相应的工程措施降低砂层承压水水位，以保证基坑稳定和施工顺利进行。

表1 闸基水平段和出口段出逸坡降结果表

3 闸基及深层砂基基础处理

鉴于以上因素，为确保闸基及深层砂基无渗透现象，故在退洪闸淮河侧采用多头小直径水泥深层搅拌墙再次进行处理，以便加强闸基及深层砂基的抗渗稳定。

多头小直径水泥深层搅拌墙的施工工艺流程为：测量放样，定出桩位，搅拌机安装就位、调平，多个并列的钻杆推动钻头，钻至设计深度，然后再提升搅拌机至孔口，在钻进和提升过程中，水泥浆泵搅拌制造水泥浆，水泥浆通过高压输浆管和钻杆输送至钻头，随钻头顶进转动喷入土体，水泥浆和原状土充分拌合，完成一组桩的施工，桩基纵移就位，然后多次重复上述操作过程，使桩与桩相切割连接形成一道防渗墙。通过对防渗墙施工连续性、深度和渗透试验检测结果可知，防渗墙的效果较好，起到了加强闸基和深层砂基抗渗稳定性的作用■