泰州市稻河閘基礎處理的方案研究與工程實踐

顧 群，郯 森

（泰州市城市水利投資開發有限公司，江蘇泰州225300）

鋼壩閘是一種新型的可調控溢流閘，它由土建結構、帶固定軸的鋼閘門門體、啟閉設備等組成；這種建筑物適合于閘孔較寬（10m～100m）而水位差比較小的工況（1m～7m），由于它不僅可以單孔設計的比較寬，而且可以立門蓄水、臥門行洪排澇，適當開啟調節水位時還可以利用閘門門頂過水形成人工瀑布的景觀效果，因而越來越多地用于城市水利工程。

由于鋼壩閘門的結構需要，其配套的土建工程需布置為中間是閘室、兩側為控制箱的結構形式，而控制箱的自重遠大于閘室，形成兩側重、中間輕的不利格局，軟土地基上鋼壩閘的基礎處理形式尤為重要，如處理不當，工程建成后兩側控制箱與閘室將會形成較大的不均勻沉降，導致閘室底板裂縫、鋼壩閘門的底軸變形等不利狀況發生，直接影響工程的正常運行[1，2]。

1 工程背景

2011年，泰州市開始實施城區水生態環境封閉控制工程，根據規劃要求，先后在鳳凰河、南官河、老通揚運河、翻身河、中干河以及稻河上新建控制建筑物，將主城區86 km2的區域建成相對獨立的防洪、蓄水、調水體系，形成“有洪能擋、有水能排、低水可補”的城市防洪景觀區域，本文主要介紹在稻河與新通揚運河交匯處新建的稻河閘控制工程。

稻河閘控制工程采用了鋼壩閘門，閘門凈寬20m、凈高3.5m，門檻高程▽0.5m（廢黃河高程，下同）。保水設計工況時內河側（稻河）水位▽2.0m、外河側（新通揚運河）水位▽1.5m，擋洪設計工況時內河側（稻河）水位▽2.0m、外河側（新通揚運河）水位▽3.8m。

根據鋼壩閘門的結構需要，稻河閘配套的土建工程包括控制箱、閘室兩部分，閘室內河側底板頂面▽0.5m，外河側底板頂面▽-1.15m，凈寬20.0m，底板厚1.5m；控制箱布置于閘室兩側，底板順水流向長20.5m，垂直水流向寬7.5m，底板面▽-1.15～▽2.0m，隔墩厚0.6m，控墩頂▽4.2m（見圖1，圖2）。

圖1 閘室剖面圖

圖2 控制箱剖面圖

2 基礎處理方案研究

2.1 工程地質條件

根據現場勘察資料，稻河閘地基土可分為五層，敘述如下：

第1層：雜填土（淤泥質粘土），標準貫入擊數N=1.3擊，比貫入阻力Ps=0.843～2.234MPa，承載力允許值 [R]=50KPa，軟塑狀。第2層：灰色淤泥質粉質粘土，N=2.3擊，Ps=1.10MPa， [R]=70KPa，壓縮模量Es＝3.2MPa，流塑狀態，高壓縮性，平均層厚約14.5m。第3層：灰黃、灰色重、中粉質壤土，N=9.1擊，Ps=1.60MPa， [R]=140KPa，Es=6.0MPa，可塑狀態，局部軟塑狀態，中壓縮性，平均層厚約3.0m。第4層：灰黃色粉質粘土，N=16.6擊，Ps=8.55MPa， [R]=180KPa，Es=7.0MPa，中密至密實狀態，中壓縮性，平均層厚約17.3m。第5層：灰色輕粉質砂壤土，N=29.4擊， [R]=170KPa，Es=8.8MPa，可塑狀態，中壓縮性，平均層厚約7.6m。

控制箱、閘室底板位于第2層淤泥質粉質粘土層上，該層土力學強度較低，不能作為本工程的天然地基持力層，須進行基礎處理。

2.2 方案比較分析

由于建筑物底板所處第2層軟土平均層厚達14.5m，加上閘址西側為居民樓、東側為道路，不具備深基坑開挖的條件，常用的適當加厚底板厚度、深開挖回填做擴大基礎等基礎處理方案均不能解決問題，因而考慮了水泥攪拌樁、鋼筋砼預制方樁、鋼筋砼灌注樁三種方案。

方案一：基礎采用Φ0.6m水泥攪拌樁，樁中心距1.0m，樁長16.0m，采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，摻入量為18%。在攪拌樁頂部設置厚0.3m的水泥土，形成復合地基的結構形式?？刂葡?、閘室采用整底板布置，整底板順水流向長20.5m、垂直水流向寬33.6m，試算后底板厚度需4.0m，采用空箱結構。

方案二：基礎采用0.3×0.3mC30鋼筋砼預制方樁，以4層粉質粘土層作為樁端持力層，樁長20.0m；根據規范要求，確定樁中心距為1.0m，20.5×33.6m共可布置608根方樁，如樁頂嵌入底板水平力由預制樁直接承擔，試算后樁頂水平位移不能滿足規范要求[3]，所以需在樁頂部設置厚0.3m的水泥土，形成復合地基的結構形式，相應控制箱、閘室需采用整底板布置，底板厚度需4.0m。

方案三：基礎采用Φ1.0mC25鋼筋砼灌注樁基礎，以4層粉質粘土層作為樁端持力層，樁長22.0m。灌注樁頂嵌入建筑物底板，經試算，樁頂位移滿足規范要求時[4]，約需70根樁?？紤]灌注樁的沉降較小，為節省工程投資，將控制箱與閘室底板分塊設計、分期施工，以減小不均勻沉降、減少底板工程數量。控制箱底板厚2.0m，底板下布置3列7排灌注樁，垂直水流向樁中心距2.75m，順水流向樁中心距3.0m；閘室底板厚1.5m，底板下布置6列5排灌注樁，垂直水流向樁中心距3.1m，順水流向樁中心距2.6m；工程共布置Φ1.0m灌注樁72根。

綜合三個方案進行對比，預制方樁的方案樁基礎和底板的工程造價最高，控制箱、閘室底板厚達4.0m，基坑開挖深度較大，施工難度較大；攪拌樁基礎較灌注樁基礎和底板的造價略低，計算沉降較大，且基坑開挖深度較大，施工難度大，現場施工質量難控制；而灌注樁施工工期相對較短，底板厚為2.0m，比其它兩個方案的底板厚度小2.0m，基坑開挖深度不大，最終采用了灌注樁基礎的方案。

2.3 灌注樁基礎計算值與實際觀測值對比

樁基礎的計算分為施工期、運行期兩種工況。根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTGD63-2007）中附錄P中的計算方法進行。計算結果見表1。

從計算結果可見，各工況下的計算值均小于規范允許值。施工期控制箱與閘室的不均勻沉降差大于運行期，將控制箱與閘室分期施工以減小不均勻沉降的設計方案是合理的。

稻河閘工程施工期沉降觀測從控制箱、閘室底板澆注完成后開始觀測，每塊底板布置4個觀察點，位于底板的4個角。施工期沉降、位移觀測成果見表2。

表1 樁基礎計算成果統計表

表2 施工期樁沉降、位移觀測成果

從觀測結果可見，各底板的沉降、位移觀測值基本與計算值相當，均小于規范允許值，滿足規范要求。

3 結語

稻河閘控制工程拆壩放水至今已有1年多，經觀察，沉降、水平位移值與施工期相比未發生變化，說明工程現狀處于安全運行狀態。

[1]SL265-2001，水閘設計規范[S].

[2]JG94-2008，建筑地基礎設計規范[S].

[3]劉瓊，鄭勇強.橫豎向荷載共同作用下的基樁模型試驗研究[J].中外建筑，2007，（9）：473.

[4]吳飛，陳玉泉.鉆孔灌注樁的靜載試驗研究[J].建筑技術開放，2003，（11）：31-33.