破罡湖东站前池隔墙稳定分析与计算

2015-11-02占洪波

治淮 2015年9期

关键词：前池隔墙壤土

占洪波

（安徽省水利水电勘测设计院合肥230088）

破罡湖东站前池隔墙稳定分析与计算

占洪波

（安徽省水利水电勘测设计院合肥230088）

破罡湖东站前池隔墙为悬臂结构，运行期存在较大的扬压力和水平压力，常规混凝土挡墙难以满足抗滑稳定和大小应力均匀问题。本文从工程实际出发，选择造价合理且易施工的灌注桩案，解决了前池隔墙的稳定问题。

前池隔墙悬臂灌注桩稳定分析

1　工程概况

破罡湖东站设计抽排流量为98m3/s，其中设计排湖流量68m3/s，设计排圩流量30m3/s。枢纽由排湖拦污检修闸、排圩拦污检修闸及排涝引水涵洞、前池及前池隔墙、泵房及副厂房、压力水箱、破罡湖老闸以及排圩水系影响处理工程等组成。共安装5台轴流泵，总装机容量92000kW。其中3台2800ZLB23.2-5.52型轴流泵用于排湖，配套电机TL2000-36/3250，单机2000kW；2台2200ZLB16.6-6.5型轴流泵用于排圩，配套电机TL1600-28，单机1600kW。

2　工程地质

在勘探深度范围内揭露的地层（除人工填土（含堤防填土）外）共分为7大层，其中第①层（Q4al）为流塑状淤泥，第②层主要为灰黄、灰色可塑状（局部软塑）重~中粉质壤土，第③层为淤泥质粉质壤土，属饱和软土，第④层（Q3al）为可塑状（局部硬塑）灰绿、灰黄色重~中粉质壤土，第⑤层为细中砂~中粗砂夹砂砾（卵）石，第⑥层为灰色粉质壤土夹少量砾石，系残积土；第⑦层为老第三系双塔寺组砂（角）砾岩（E2S）全~强风化层。

图1　隔墙纵剖面图

表1　前池隔墙稳定计算成果表

3　前池及前池隔墙的布置

前池总布置长度68m，前段在平面上呈梯形扩散，宽度53.3～64.1m，长51.25m，池底高程7.0～2.9m，坡度1∶12.5。近站身段为长16.75m、宽64.1m的矩形，底板高程2.9m。

由于排湖和排圩起排水位差别较大，且排湖和排涝会同时进行，必须在前池内设置一道隔墙形成2个独立前池，即对应3台大机组的排湖前池和2台小机组的排圩前池。考虑2台排圩机组运行期存在检修问题或加大排圩流量的可能，具备条件时可利用排湖机组抽排圩区涝水，因此在隔墙上布置一个3孔连通闸，闸孔规模根据1台大机组的设计流量确定，为3孔2.5m×3.0m。连通闸采用钢闸门配螺杆启闭机。前池隔墙为钢筋混凝土结构，墙体根据灌注桩基础的布置分为5节，长度12～15.0m不等，其中第1节布置连通闸，为空箱式结构，其余为倒“T”型结构。隔墙基础宽度8.0m，厚度均为1.2m。其墙体宽度1.0m。墙顶高程13.7m，顶宽3.0m，其上布置有启闭机以及巡视通道。前池隔墙纵剖面见图1。

图2　计算简图

4　前池隔墙稳定分析和计算

前池隔墙的稳定主要受完建期和泵站运行期控制。以悬臂段隔墙为例，基础位于③层淤泥质重粉质壤土层，设计承载力60kPa，各种计算工况地基承载力都不能满足要求。而且运行期存在较大的扬压力和水平水压力，常规混凝土挡墙难以满足抗滑稳定和大小应力均匀问题，经计算必须采用深3m、宽20m的填土空箱混凝土底板才能满足设计要求，施工难度大，也不经济。因此拟采用钻孔灌注桩基础解决承载力不足及大小应力严重不均匀问题。钻孔灌注桩桩径1.0m，共布置3排，排距及桩间距皆为3.0m。桩基深度受隔墙基底压应力、抗拔应力和桩基内力分布控制，以最高隔墙为例其计算简图见图2，计算过程如下：

①计算基底应力。按照拟定的隔墙基础宽度分别计算完建期和运行期的基底应力。

②计算单桩所需承受的最大压应力、拉应力。为平衡基底应力不均匀现象，采用钻孔灌注桩基础，在挡水工况下，灌注桩均承受不同方向水压力产生的基底压应力和拉应力。由于⑤层透水层具有高出池底很多的承压水，为便于灌注桩施工，初定桩端以下覆盖层厚度不小于3～4m。按照拟定桩长，则可计算出单桩需要承受的最大压应力、拉应力。

③复核单桩承载力。按照以上拟定条件和各土层特性复核单桩抗压承载力、抗拔承载力。