立新水闸基础加固施工技术研究

欧高明

【摘要】针对立新水闸基础开挖中出现的基岩地质参数特征值调减情况，通过以闸室稳定性进行复核，提出基础加固参数值，优选基础加固方案应用于施工中，达到既保证工期，又节省投资的目的。

【关键词】立新水闸；基础开挖；基础加固

1、工程概况

立新水闸位于沩水中游新洲，右岸为长沙市宁乡县坝塘镇油麻田村，左岸为宁乡县大成桥镇玉新村，是湘江一级支流沩水河上的一处大Ⅱ型水闸。闸址距宁乡县大成桥集镇2.5km，距宁乡县城28km。水闸址控制流域集雨面积1186km2，河道干流长度61.03km，闸址以上平均坡降1.8‰。

沩水河干流全长144km，控制流域面积2447km2，沩水在新洲处分左右支（左支建有太阳水闸、右支建有立新水闸），建闸以前，以右支河道（立新水闸所在河道）行洪为主。1964年太阳水闸建成后，右河槽冲刷严重，河床下切，河道水位降低，以致枯水季节太阳水闸无水灌溉，遂于1966年在右河槽建设立新水闸。水闸主要功能以灌溉、防洪为主，立新水闸与沩水左支太阳水闸是“扁担闸”的关系，两水闸设计共同灌溉面积4.2万亩，防洪影响面积6.5万亩，防洪保护人口8万人。

立新水闸枢纽工程主要由溢流坝、泄洪闸、冲砂闸、水轮泵、工作桥、上、下游连接段等建筑物组成。水闸轴线总长132.4m。溢流坝段位于闸右岸，轴线长51.9m。堰型为折线型实用堰，泄洪闸段位于闸左岸，堰型为宽顶堰，堰体内部均为三合泥砌块石，外包混凝土，俗称“金包银”结构。泄洪闸段装有13扇立轴旋转钢闸门。水闸左、右两岸均设有冲砂闸段，底板为钢筋砼，净宽3m。左、右两岸冲砂闸旁均各设有水轮泵站，左岸安装D60-4型水轮泵2台，右岸安装D40-6型水轮泵3台。

立新水闸经安全鉴定为三类闸，除险加固设计的主要内容为：拆除左岸冲砂闸及立轴门段泄洪闸改为低堰泄洪闸，设置9孔10×3.5m平板提升门，占河床宽度103.6m。泄洪闸上下游均设1m×1m的钢筋砼齿槽。在上游齿槽距上游面0.5m的位置布置一排帷幕灌浆孔，平行闸轴线布置，灌浆孔距2m，分两序施灌。将原有溢流坝坝体面层砼凿除，设置0.50m厚的C30钢筋砼抗冲耐磨溢流面板，同时防渗砼在坝体上游深入基础内2m作防渗齿槽。对坝体内部进行充填灌浆；在上游齿槽下进行帷幕灌浆。根据消能计算，平板提升闸门段下游布置消力池，主要由1：4.0斜坡段、平底段和消力坎组成，顺水流向总长为31.0m，采用C25钢筋砼结构，池深1.0m。消力池下游接海漫。对原水轮泵站拆除，右岸水轮泵站原址重建，左岸水轮泵站移至原泵站管理房处重建。上、下游连接段布置，水闸闸室上、下游35m均为浆砌石扭曲面，两岸岸墙采用砼衡重式挡土墙结构，扭曲面上、下游100m范围内的岸坡采用斜坡式土堤结构。工程项目总投资3755.19万元。

基础地质情况：坝基持力层为第三系东塘组（E1d），紫红色、暗紫红色厚层状含砾砂岩，闸基强风化带厚2～3m，岩性较软弱，抗风化能力较弱。钻孔揭露弱风化岩石厚度8～10m。据钻孔资料，强风化岩石内节理裂隙较发育且呈张开状，节理面无充填，压水试验透水率q=16.7～18.6Lu。弱风化岩石内节理裂隙多呈闭合状，岩体完整性好，压水试验岩体透水率q=3.7～9.7Lu，属弱透水岩带。

2、基础开挖情况

闸室地基开挖到设计高程后，基础为紫红色强风化含砾砂岩，但岩石胶结度比设计的要差，地质专家在现场对左半闸室段（顺水流方向）基础的地质描述时，提出调整地质参数特征值，认为砼/岩的抗剪强度f值取0.35较合适，而设计地质数据为0.40；抗剪断强度f值取0.40较合适（设计数据为0.45），抗剪断粘聚力c值取0.01MPa较合适（设计数据为0.02）。设计代表重新复核闸室抗滑稳定，发现采用抗剪断公式计算的中孔闸室抗滑稳定安全系数2.45，边孔闸室抗滑稳定安全系数2.49，均不能满足规范要求值3.0。溢流坝抗滑稳定安全系数1.76（抗剪断公式），左岸水轮泵站抗滑稳定安全系数2.78（抗剪断公式），右岸水轮泵站抗滑稳定安全系数2.51（抗剪断公式），均不能满足规范要求值3.0，需进行基础处理。

3、基础处理方案选择

基础处理常用方案有基础固结、抗滑桩和锚固筋，针对紫红色强风化含砾砂岩，其中最简单适用的方法是基础抗滑桩和锚固筋。为了使基础面处理后达到设计要求，先假设安全系数达到规范值，根据抗剪断公式进行反推所需的最小c 值（闸室基础底面与岩石地基之间的抗剪断粘聚力，Kpa），可知：泄洪闸室基础所需的cmin=25kPa；水轮泵站所需的cmin=20kPa；溢流坝所需的cmin=35kPa。

满足规范要求，而溢泄闸1#～5#闸室时的局部受压承载力是最小的，已经大于基础所需的最大受压承载力值，故认为所选用抗滑梁断面满足规范要求。

4、基础处理后稳定复核

基础加固处理后闸室稳定复核计算公式同前，泄洪闸岩土物理综合参数如下：强风化砂砾岩：f=0.35，f'=0.4，C'=0.025Mpa。（这里仅验算抗剪断公式）

溢流坝岩土物理综合参数如下：强风化砂砾岩：f=0.4，f'=0.4，C'=0.035Mpa，计算得K=3.23，满足要求。水轮泵站巖土物理综合参数如下：强风化砂砾岩：f=0.35，f'=0.4，C'=0.02Mpa。

从上表可以看出，加固后立新水闸闸室各建筑物抗滑稳定安全系数均大于允许安全系数，能满足设计和规范要求。

5、结语

立新水闸基础加固处理后，1#和2#闸墩在2016年的洪水中受到一艘漂流的挖砂铁船的撞击，对闸墩进行鉴定时发现无变形和开裂现象，说明基础处理能满足设计要求。文中两种方案均能有效加固基础，本次基础处理采用增设阻滑桩技术形式较好的弥补了地质参数不足的问题，既保证了施工工期，又为建设方节省了投资。对同类工程有借鉴意义。

参考文献：

[1]钮新强等.新编水工混凝土结构设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，2010.