周口船闸下游引航道塔基防护工程设计

2018-11-20张信伟胡峰军李靖黄亚栋

中国水运 2018年11期

张信伟，胡峰军，李靖，黄亚栋

（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北武汉 430051）

1 工程概况

河南省沙颍河周口至逍遥段航运开发工程位于河南省周口市境内，上距漯河节制闸28.4km。周口枢纽是沙颍河周口至逍遥段渠化河段的第2级枢纽，其上游27.9km为葫芦湾枢纽，下游29km为郑埠口枢纽，距下游界首常胜沟91.5km。周口船闸是周口枢纽的通航建筑物，闸址位于沙河周口大闸南侧，滨河路与汉阳路交叉口北侧。船闸为Ⅳ级，可通行一顶二驳500t船队，闸室有效尺度为120×12×3.2m。船闸主体结构长655.93m，其中上闸首长22.0m，闸室长130m，下闸首长22m，上、下游导航及靠船建筑物总长分别为234.29m、247.64m。船闸上、下游引航道采用反对称布置形式，曲线进闸、直线出闸。上、下游引航道底宽均为40m，边坡均采用1:2,最小弯曲半径为330m，引航道出口轴线与沙颍河主航道轴线平面夹角为：上游为27°,下游为52°。在距上闸首上边缘约3km及距下闸首下边缘约2.5km处布置调度区。

工程于2016年5月基本完工，2017年过水通航，至今运行良好。

2 船闸下游引航道和防汛信号塔的布置关系[1]

船闸下游引航道左岸有一座防汛通讯铁塔，该塔位于引航道顶部道路中间，妨碍交通，经多方协商，需对塔基进行防护。下游引航道和塔基的位置关系详见图1。

图1 下游引航道和通讯铁塔相对位置图

3 自然条件

3.1 工程水文

沙颍河水文站较多，具备几十年的水位、流量和雨量资料。本航运工程河段的沙颍河周口至逍遥段，全长55.9km，根据1971～2009年实测流量系列和水量调查资料，进行径流还原分析计算。经计算，周口（二）站多年平均年径流量35.02亿m3，最大年径流量为1984年的82.08亿m3，最小年径流量为1997年的13.66亿m3。根据水文资料计算船闸设计水位详见表1。

表1 船闸设计水位

3.2 工程地质[2]

周口船闸地层时代主要由第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）及中更新统（Q2）冲洪积层组成，共分9个工程地质单元，颜色为灰褐、土黄、黄褐、棕褐、黄色等，岩性由粉质粘土、粉土、砂土、粘性土与粉土交错组成，地层分布基本稳定。各土层物理性质及力学参数见表2。

表2 周口船闸各土层力学指标表

4 防护方案

4.1 桩锚支护方案[3]

钻孔灌注桩排桩支护结构作为一种常用的支护结构，适用于中等深度（6～15m）的基坑围护，具有无振害、无挤土等优点，得到了广泛应用。根据《建筑基坑支护技术规程》，采用灌注桩桩径1.0m，桩间距1.8m，桩长23m，桩入土深度15.5m，桩外露长度7.5m，设置2道锚杆，圆形桩的反力计算宽度为1.8m。桩锚支护断面图如图2所示。

图2 桩锚支护断面图

根据地基土层参数、顶面荷载、桩锚设计尺寸等边界条件采用geo5软件进行计算，分别对桩锚支护结构位移、整体抗滑稳定进行了计算分析。计算结果显示，桩锚结构稳定，抗滑稳定安全系数为1.52，结构最大位移为47.7mm，均满足规范要求。计算结果详见图3～4。

图3 桩锚支护位移计算结果图

图4 桩锚支护整体抗滑稳定计算结果图

图5 墙锚支护断面图

4.2 墙锚支护方案

地下连续墙厚度0.8m，墙深23m，设2道锚杆，锚杆水平间距1.8m，其余与桩锚支护方案相同。计算简图如图5。

根据地基土层参数、顶面荷载、桩锚设计尺寸等边界条件采用geo5软件进行计算，分别对墙锚支护结构位移、整体抗滑稳定进行了计算分析。计算结果显示，墙锚结构稳定，抗滑稳定安全系数为1.52，结构最大位移为69.20mm，均满足规范要求。计算结果详见图6～7。

与桩锚支护方案对比分析，墙锚支护方案也能满足防护需要，也能满足规范对支护结构稳定要求，单位宽度最大剪力、最大弯矩与桩锚支护方案基本相同，最大位移略大。

图6 墙锚支护位移计算结果图

图7 墙锚支护整体抗滑稳定计算结果图

4.3 施工组织

首先进行现场测量放样，进行灌注桩或者地连墙平面定位。其次进行灌注桩或者地连墙的施工，同时应注意钢筋笼上预埋锚杆、pvc管及排水管等预埋设施。待桩身或者墙身达到一定强度后开挖土方。第一次土方开挖到设计高程，施工第一层锚杆。锚杆达到一定强度后第二次土方开挖，施工第二层锚杆。完成后进行锚杆检测，达到设计要求即可。最后进行下部引航道边坡施工。