练潭河排涝站基础防渗设计

张 祥

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司,安徽 合肥 230088)

菜子湖影响处理工程，以菜子湖线输水期间对湖水位及持续时间的影响分析为依据，以减轻或消除工程运行对湖区周边圩区的不利影响为目标任务，按照影响类型对湖泊周边堤岸及穿堤建筑物分类进行梳理，并结合现有工程情况及地方上报资料进行摸排复核，进而确定影响处理工程的建设内容，拆除重建练潭河排涝站是影响处理工程之一。

1 概 况

练潭河排涝站位于桐城市双港镇，主要功能为自排和抽排，承泄区为长河，设计抽排流量3.3m3/s，自排流量4.1 m3/s。泵站采用井筒式安装的潜水轴流泵，总装机2台，水泵型号为800ZQB-85(-2°)，配2台YQGN520L2-10电机，单机功率180kW，总装机功率360kW。根据文[1]规定，工程等别为Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级。

根据《地勘报告》，练潭河排涝站站身、涵洞底板均坐落于②4层粉细砂、砂壤土层，层厚1.0m～3.0m，垂直和水平渗透系数为9.0×10-4cm/s，下卧层自上而下依次为⑤层重、中粉质壤土、粉质粘土、⑤5层重壤土夹细砂、⑥层含砾粘土。建基面粉细砂、砂壤土层普遍分布，直通长河，构成站基强透水层，极易产生渗透破坏。

2 接触渗流分析及布置设计

本站渗流初步分析取最不利工况下的运行条件，外河侧设计洪水位14.88m，内河侧最低运行水位8.00m，渗径系数取10。根据文[2]，防渗长度计算公式如式(1)：

L=△H·C

(1)

其中，L为站基防渗长度,m；△H为最大水位差,m；C为渗径系数。计算渗径长度68.8m，设计渗径长度83.0m，站基实际渗径长度大于计算渗径长度，满足规范要求。

3 深层渗流分析及布置设计

本站为堤后式布置，站基渗流稳定按多层地基考虑，采用有限元方法求解二维渗流[3]，计算软件为Autobank渗流计算软件。

前池渗流最不利工况为检修期，天然地基渗流水头计算成果如表2所列。根据文[2]，粉细砂层允许渗流坡降值Jsp为0.05～0.10，Jck为0.25～0.35，因为渗流出口设置了反滤层，相应允许渗流坡降值可以加大30%，即Jck为0.325～0.455。计算成果如表1所列,水平段渗透坡降不满足要求，需要采取防渗措施。

表1 天然地基渗流稳定计算成果表

根据以往我省沿江地区兴建泵站、水闸工程实践的经验和教训，为满足检修期站基渗流稳定性，本次设计需对站基采取渗流控制措施，具体为：

(1)水泥土换填。对泵站前池翼墙、站身、压力水箱、涵洞及消力池下砂壤土土层进行水泥土换填，以加强地基土的抗渗稳定性，水泥土垫层厚0.8m，水泥掺入量10%。

(2)防渗墙。在站身、前池段地基布置水泥土双向搅拌桩垂直防渗墙，构成围封。为解决绕渗问题，在涵洞出口段设置50m宽水泥土双向搅拌桩防渗墙。

(3)排水孔。在前池近泵房段按照梅花形布置排水孔，间距1m，孔径0.1m，以利于站基深层承压水安全导渗。

增加截渗处理措施后地基渗流水头计算成果如表2所列。

表2 截渗处理后站基渗流稳定计算成果表

计算结果表明，采取防渗措施之后，渗透坡降大大减小，站基渗流稳定满足要求。

4 水泥土搅拌桩截渗墙设计

练潭河排涝站地基处理平面布置图如图1所示。水泥土搅拌桩桩径0.5m，最小成墙厚度为0.4m，桩体间搭接长度不小于0.2m，桩身至少进入相对不透水层1m。搅拌桩水泥掺入量18%，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

施工时使搅拌机就位、调平，水泥土搅拌桩在成桩过程中，利用双向水泥土搅拌桩机的动力系统，带动分别安装在内外同心钻杆上的两组搅拌叶片，同时正反向旋转搅拌水泥土。按照上述程序完成该桩搅拌后，钻机前进至下一桩位，再次调平桩机，重复搅拌成桩过程完成下一桩位施工，如此循环直至全部桩体完成搅拌，并最终形成沿渗透面的全部截渗墙体[4]。

成墙后，截渗墙渗透系数不大于i×10-6cm/s(1≤i≤10)(28天龄期)，抗压强度大于0.5MPa(28天龄期)，允许渗透坡降大于50(28天龄期)。

图1 练潭河排涝站地基处理平面布置图

5 结束语

粉细砂地层在穿堤建筑物工程中因为其透水性强，土壤颗粒之间无凝聚力或凝聚力很小，在上下游水位差的作用下，地基渗流出口将会产生较大的水力坡降，严重时可能出现渗透破坏。在穿堤建筑物基础防渗处理中，一般可采用增加水平防渗(如铺盖)和垂直防渗(如齿墙、板状、防渗墙等)措施，延长渗径，以减小下游水力坡降。本工程站身及涵洞均坐落于粉细砂层，其渗透系数较大，在站身、前池段基底布置水泥土双向搅拌桩截渗墙形成围封，并在涵洞出口段设置0.4 m厚水泥土双向搅拌桩防渗墙避免出现绕渗。计算结果表明截渗体系满足地基深层渗透稳定要求，但在施工过程中要严格控制材料配合比及施工工艺，以确保成墙质量合格，才能达到预期的防渗效果。