枣庄市裴桥节制闸地基处理工程设计

唐茂刚，刘浩然

（1.枣庄智信水利有限公司，山东 枣庄 277000；2.水发设计集团有限公司，山东 济南 250000）

枣庄市裴桥节制闸（以下简称节制闸）位于峄城区大沙河上，设计闸后附桥。节制闸设计为6孔，孔口尺寸为10.0m×6.1m，拦蓄水量为199.9万m3，最高挡水位51.20m，闸底板高程45.30m，底板厚1.70m。

1 闸址地形地貌

节制闸位于中低山丘陵区，区内地形起伏较大，河谷、冲沟较发育，节制闸所处的峄城区大沙河为低山丘陵地貌中的山区河流。节制闸闸址处河谷左侧紧邻坛山西脚，地势由河岸向外逐渐增高，地面高程52.60～53.90m；河谷右侧为山间剥蚀堆积台地，地势较平缓，地面高程50.12～52.46m；河谷宽约95.0m，为不对称型河谷，其中主河床紧靠右岸，宽约60.0m，河底高程44.47～45.30m，左岸漫滩宽约35.0m，地貌高程46.02～48.29m。勘探期间闸址区地下水位45.67m。

2 闸址构造稳定性分析

节制闸场区位于鲁西中台隆（Ⅱ2）、鲁西拱断束（Ⅲ8）、尼山穹断束（Ⅳ27）南端的韩庄～四户凹陷内，距场区较近主要构造有沂沭断裂带、峄山断裂、峄城断裂。

1）沂沭断裂带是我国东部地区的深大断裂，处于郯庐断裂带的中段，南起郯城，北入渤海，纵贯山东中部，是鲁东和鲁西地层的分界线，控制着区域地质构造，具长期活动、继承性活动、晚近期活动等特征，是一条巨型新华夏系断裂带，主要有四条主干断裂组成，其中鄌郚——葛沟断裂是沂沭断裂带深大断裂之一，位于该断裂束的最西侧，距闸址约45km。

2）峄山断裂北起肥城，经代阳、罡城、曲阜、界河、官桥至微山湖，长约180km，走向不稳定，呈锯齿状分布，总体走向NW350°，摆动范围从NW330°～NE25°倾向 W，倾角 76°～86°。该断裂大部分被第四系地层所覆盖，断面破碎强烈且宽大，断层角砾较疏松，涌水量大，抽水试验证实断裂面贯通性好，表明为张性断裂。该断裂距闸址区约55km。

3）峄城断裂西起薛城西南，经峄县，东至兰陵南，长约 67km，走向 E90°～SE100°，倾向 S，北侧多为泰山群、土门群与寒武系，南侧为寒武～奥陶系、下第三系官庄组，产状稳定，延伸远，为正断裂。该断裂位于闸址北约3.0km。

《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）表明工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应于地震基本烈度Ⅶ度。

节制闸场区区域构造稳定性主要受沂沭断裂带控制，根据区域地震活动的时间分布特征分析，未来100年内，将处在地震周期图的谷值阶段，基本位于较稳定地块。近场区8km范围内没有全新世活动断层，区域构造稳定性分级属稳定性较好区，场地适宜节制闸建设。

3 闸址地层岩性特征及分布规律

节制闸闸址区勘探深度内揭示地层主要为第四系全新统冲洪积堆积的壤土、上更新统冲洪积堆积的含细粒土粗砂，下伏基岩为古生界寒武系下统馒头组石灰岩。

1）层壤土（Q4al+pl）：灰黄色、锈黄色，硬塑，含姜石3～5%，粒径 φ0.3～3.0cm，局部姜石聚集成团窝；管状孔隙发育，空间分布不均，孔隙直径0.2～1.0mm；大部分地段土体具蒜瓣状结构。该层分布于两岸地表，厚度0.50～5.50m，层底高程44.87～46.30m。标准贯入击数N63.5一般为4～6击，平均值5击；压缩系数a1-2平均值为0.163MPa-1，压缩模量ES平均值为10.8MPa，具中等压缩性。

2）层含细粒土粗砂（Q3al+pl）：灰褐色、黄褐色，饱和，松散～稍密，砂质不纯，细粒土含量6.5～10.3%，级配良好，含砾石、卵石约20～25%，直径2～10mm。该层主要在河道内揭露，厚度差别较大，局部夹壤土透镜体，层厚2.50～4.10m，层底高程40.37～42.97m。该层标准贯入击数N63.5一般为6～14击，松散～稍密状态，小值平均值6击，渗透系数为0.04cm/s，具强透水性。

2-1层壤土（Q3al+pl）：黄褐色，硬塑，粉粒含量较高，见铁锰质条纹。该层呈透镜体状分布于②层含细粒土粗砂层中，厚度0.90～1.10m，层底高程42.07～43.97m。标准贯入击数N63.5为7击。

3）石灰岩（∈1m）：灰白色、青灰色，岩芯呈柱状，柱长10～120cm，岩体呈厚层～巨厚层状，块状构造，结构致密，喀斯特及裂隙发育，分布无规律，溶蚀现象明显，并充填泥质物。PS1钻孔1.90～2.30m、PS2钻孔 6.60～9.80m发育为溶洞，PS2钻孔2.50～3.10m发育为高角度裂隙，溶洞和裂隙内均充填黏土。根据压水试验资料，石灰岩岩体透水率24.33～61.33Lu，具中等透水性。该层勘探深度内未揭穿，控制厚度7.10～10.00m，控制底高程31.87～35.87m。石灰岩岩层产状 NE5°∠20°。

4 闸址工程地质评价

1）节制闸设计底板位于含细粒土粗砂和石灰岩上部，闸基座于两种岩土层之上，且工程地质性质差别较大，地基承载力、摩擦系数、抗剪强度均不同，易产生不均匀沉降，且含细粒土粗砂为强透水层，易产生渗透破坏，影响闸基稳定。

石灰岩为较坚硬岩石，岩体较完整，力学强度高，可作为地基持力层，但岩溶较发育。

2）闸基揭露石灰岩岩体透水率为24.33～61.33Lu，具中等透水性，存在闸基渗漏且基岩裂隙水扬压力，对闸基顶托，不利于闸基稳定。

3）闸基含细粒土粗砂渗透稳定性差，渗透变形型式为管涌。在出口无保护条件下，其允许渗流坡降水平段采用0.13，出口段采用0.40。

4）河道上部揭露的含细粒土粗砂抗冲刷能力差，易被河水冲刷掏蚀，不宜作为闸后桥墩的天然地基。

综上分析，节制闸及闸后交通桥基础不宜采用天然地基，应采取工程处理措施。

5 闸址地基处理设计

1）清除节制闸基础下含细粒土粗砂，使基础全部座于石灰岩上，石灰岩地基承载力特征值建议3000kPa，满足上部荷载要求。石灰岩与混凝土间的摩擦系数建议值0.65，混凝土与岩体的抗剪断强度建议值 f′=1.10，C′=0.95MPa，闸基满足抗滑稳定要求。

2）石灰岩岩溶较发育，具中等透水性，存在闸基渗漏及地下水对闸基顶托，采取对闸基岩石灌浆处理措施。经灌浆处理，减小闸基渗漏量，渗透稳定满足要求。

3）闸基下含细粒土粗砂渗透稳定性差，全部清除。

4）闸后交通桥动荷载较大，清除河道上部含细粒土粗砂层，使基础座于石灰岩上；亦可采用嵌岩桩基础，桩端置于石灰岩上，石灰岩饱和单轴抗压强度标准值50.0MPa。

5）勘探期间闸址区地下水位45.67m，地下水位较高，基坑开挖需采取降水措施。采用上下游设置围堰，封堵河道地表水；在基坑周边布置10眼降水井，并做好反滤，通过降水井把地下水位降低至基础开挖地面下不少于1m。

通过上述工程措施，节制闸工程地质处理设计方案经济、合理、可行。