石佛寺水库启闭机室两侧设备楼沉陷问题的探析与处理

曹炜伦

(辽宁省石佛寺水库管理局, 辽宁 沈阳　110166)



石佛寺水库启闭机室两侧设备楼沉陷问题的探析与处理

曹炜伦

(辽宁省石佛寺水库管理局, 辽宁 沈阳110166)

【摘要】本文对石佛寺水库泄洪闸启闭机室及两侧设备楼和电梯楼沉陷问题进行了分析，在结构分缝处铺设了搭接式钢板便于日常安全通行，另外在检修门吊安场地铺设厚30cm的钢筋混凝土底板，增大受力面积，减低吊安闸门带给设备楼上游的局部剪应力，对类似问题处理具有较高的借鉴意义。

【关键词】沉陷；探析；处理

1工程概况

石佛寺水库泄洪闸启闭机室布置在拦河主坝右端的主河道的工作桥上，结构型式为钢结构，每6.5m设一∩形钢拱梁(35a工字钢)，墙面和顶棚均为20cm厚的晨灰色压型彩钢保温板，总长248.50m，宽9.00m，地面高程62.20m，室内设有16台2×630kN固定同轴式卷扬机及电气设备。在68.20m高程拱形梁上布设一套5t桥式启闭机，轨道延伸到设备楼，便于设备检修时的垂直和水平运输，供电采用滑触线结构。启闭机室两端与设备楼及电梯楼采用搭接式混凝土盖板连接，设备楼和电梯楼均为砖混结构，尺寸为10.09m×12m，共计4层，其中2层地面与启闭机室地面高程一致(62.20m)， 2004年开始承建，2005年竣工，到目前为止工程已运行11年，其中设备楼及电梯楼局部已出现沉陷、裂缝等情况，见表1。

表1　修补处理工程量

2工程地质条件

2.1原始地貌

启闭机室基础位于辽河左岸冲洪积而成的低漫滩上，右侧为现辽河主河床，河床宽度约50m；左侧位于冲洪积而成的高漫滩上，呈上游窄下游宽分布形式。河床中心地面高程为40.10～40.40m，呈V形分布，河床左岸为河流侧蚀而成的陡坎，高度约1m，并以此与低漫滩相接；低漫滩部位呈右低左高，斜坡状，地面高程在43.20～45.97m之间；高漫滩与低漫滩之间以陡坎状相接，陡坎高约1m，高程在46.0～46.5m之间，地势较平缓。场区内高漫滩部位现为旱田，其余部位为空地。

2.2现状工程地质

闸墩基础覆盖层为粉细砂，部分地段表层为较薄的粉质黏土层，其下部依次为细砂、中砂、粗砂及砾砂强透水层，深度50~60m。启闭机室基于工作桥上，工作桥桥墩又基于泄洪闸墩上，闸墩工程地基现状为碎石振冲桩，桩径0.9m，桩排距2.2m，水下约8m，桩体布置形式为双排正方形满堂红。设备楼及电梯楼基础为回填的黏土，厚度为8m,，结构基础底板为0.6m厚钢筋混凝土。

3沉陷与裂缝调查

2005—2009年水库未蓄水(平常水位41.5m左右)，设备楼及电梯楼沉陷影响较小，电梯楼及设备楼与启闭机连接处无明显变化。

2009—2012年生态蓄水后(蓄水位46.2m,水头5.2m)，设备楼及电梯楼沉陷累计约15cm，电梯楼与启闭机室底板连接处出现塌陷裂缝(临时采用橡胶板铺设),顶棚连接处扭曲变形漏雨。

2012年9月12日，由于需要更换减速机，发现桥机运行不到设备楼处，经检查发现桥机行走机构于设备楼和电梯楼的第二个∩形钢拱梁起拱处卡阻，实测设备楼及电梯楼相对启闭机室沉陷量均为20cm左右，见图1。

2015年5月20日，安全防汛检查时发现设备楼1~4层的楼梯主次梁及踏步板出现穿透性裂缝，最大缝隙约为3mm左右。其中结构梁裂缝为左右对称分布，约成45°角，一楼和二楼之间的楼梯台阶及平台均出现了1~3mm不同程度的裂缝。

图1　启闭机室与设备楼及电梯楼地面沉陷情况

4成因分析

经对2005—2015年泄洪闸闸墩沉陷观测统计资料分析，石佛寺水库泄洪闸启闭机室沉陷主要是两侧设备楼和电梯楼沉陷引起的，见表2。

表2石佛寺水库泄洪闸墩沉陷观测记录

单位：m

4.1设备楼及电梯楼沉陷(自重静荷载引起的沉陷)

石佛寺水库泄洪闸闸墩基础是经过碎石振冲处理的，而电梯楼和设备楼没有进行相应的基础处理。经过多年运行，特别是水库蓄水后(蓄水位46.2m,水头5.2m)，渗流浸入到两侧翼墙回填的黏土中，从而使该处黏土达到饱和状态，密实度降低，电梯楼和设备楼发生了不均匀沉降，产生垂直方向的剪力，导致与启闭机室边梁衔接处的两条悬挑梁及搭接板产生弧形的断裂缝，位于上、下游两侧。此外受其他结构体约束影响，楼板在上、下游部位产生了较多的不规则的裂纹。

4.2楼梯主次梁及踏步板出现的穿透性裂缝(检修门吊安回转动荷载引起的瞬间剪切)

2005—2012年设备楼和电梯楼楼梯没有发生裂缝现象，2012年10月为了既保证生态蓄水位不变，又能满足泄洪闸闸门检修，石佛寺水库实施了检修门安装工程；检修门功能：既要负责日常工作门检修，又要充当冬季过流围堰。由于受两侧设备楼和电梯楼制约，检修门没有门库，每年冬季安装，春季吊出，根据现场实际情况，汽车吊只能就位于泄洪闸左岸上游导墙内侧，起重设备为100t的汽车吊(自重58.9t)，检修闸门重量17t/扇(大门)，即吊车工作重量为75.9t。

经分析判断：楼梯裂缝是由于吊车左前支点距设备楼较近(约为3.5m),使设备楼上游楼梯处局部面积上的荷载超过设计允许范围，楼梯结构垂直方向受剪而产生的。

4.3左右岸翼墙回填时的施工质量缺陷影响

2004年4月翼墙施工完毕，由于回填部位不规则，局部位置振动碾无法施工，而且按照技术要求，应与翼墙保持一定的安全距离，为此只能靠蛙式夯或铲车碾压，回填的压实度很难达到规范及设计要求。

5处理措施

5.1裂缝处理

对于石佛寺水库出现的电梯楼及设备楼连接板破碎及裂缝、电梯楼及设备楼连接板与启闭机室搭接缝、设备楼楼梯结构梁裂缝、台阶及平台裂缝等各类混凝土缺陷的修补处理，经过多次讨论，最后确定修补处理原则如下：

a.处理方案必须能够适应各种复杂工况，能够适应该地区的冷热温度变化，适应冻胀、冻融环境。

b.对于裂缝，选取能够适应较大变形的柔性材料进行表面封堵处理，选取能够适应环境变化的灌浆材料进行内部封闭。裂缝内部化学灌浆处理工艺见图2。

c.对于搭接缝的处理，应一律选取适应较大变形的柔性材料进行内外处理。选取能够适应环境变化的柔性嵌填材料进行嵌缝填充处理，搭接缝经过修补处理后，应不影响其发挥正常的变形作用。

d.结构梁裂缝内部应进行补强灌浆，外部适当采用钢结构加固处理。

5.2桥机运行卡阻处理

一是在设备楼上增设一台同规格桥机，负责垂直运输及水平运输到卡阻部位(水平距离约为4m)，然后由原桥机进行二次接力；二是对∩形钢拱梁卡阻部位进行切割处理。

石佛寺水库启闭机室顶棚为20cm厚的压型彩钢保温板，结构自重对启闭机室∩形钢拱梁产生的压力较小，为此采用切割处理更为经济合理。具体工序如下：首先对∩形钢拱梁卡阻部位外侧补强，然后用割枪切除卡阻部位(应有富余3cm左右)，其次按沉陷线性方程调整轨道梁沉陷量，保证无卡阻。

5.3检修门吊安平台改造

首先根据吊车位拆除原地面水泥砖，然后进行土方开挖，深度为40cm,其次铺设10cm厚的碎石垫层，最后铺设长15m、宽15m、厚0.3m的钢筋混凝土底板，扩大受力面积，减低吊车荷载分布应力。

6结语

黏土地基容易受水的影响发生变化，造成湿陷与不均匀沉降，致使建筑物沉陷或裂缝，但随着时间变化，逐渐趋于稳定。经过处理的裂缝质量基本达到设计要求；桥机运行通畅。另外增设的吊安平台，基本上解决了吊安导致的瞬间集中应力影响，目前启闭机室及两侧设备楼和电梯楼运行正常。

参考文献

[1]董福君.生态建设对石佛寺水库闸门控制运用产生的影响[J].水利建设与管理，2014(1).

[2]姜灏.石佛寺水库生态景区建设对防洪的影响分析[J].中国水能及电气化，2014(1).

Analysis and treatment of sinkage problem of equipment buildings

on both sides of Shifosi Reservoir hoist room

CAO Weilun

(LiaoningShifosiReservoirAdministration,Shenyang110166,China)

Abstract:This paper analyzes sinkage problems of Shifosi Reservoir sluice hoist room as well as equipment buildings on both sides and elevator building. Joint steel plate is paved on the structure parting for daily safety access. In addition, reinforced concrete floor as thick as 30cm is paved on the access door hoisting and installation field, thereby increasing force bearing area, and lowering local shearing force on the upstream part of equipment building by lifting and installation gate. A great reference significance is provided for handling similar problems.

Key words:sinkage; analysis; treatment

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.018 10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.012

中图分类号：TV698.2

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)11-0037-03