破罡湖東站前池隔墻穩定分析與計算

占洪波

（安徽省水利水電勘測設計院合肥230088）

破罡湖東站前池隔墻穩定分析與計算

占洪波

（安徽省水利水電勘測設計院合肥230088）

破罡湖東站前池隔墻為懸臂結構，運行期存在較大的揚壓力和水平壓力，常規混凝土擋墻難以滿足抗滑穩定和大小應力均勻問題。本文從工程實際出發，選擇造價合理且易施工的灌注樁案，解決了前池隔墻的穩定問題。

前池隔墻懸臂灌注樁穩定分析

1　工程概況

破罡湖東站設計抽排流量為98m3/s，其中設計排湖流量68m3/s，設計排圩流量30m3/s。樞紐由排湖攔污檢修閘、排圩攔污檢修閘及排澇引水涵洞、前池及前池隔墻、泵房及副廠房、壓力水箱、破罡湖老閘以及排圩水系影響處理工程等組成。共安裝5臺軸流泵，總裝機容量92000kW。其中3臺2800ZLB23.2-5.52型軸流泵用于排湖，配套電機TL2000-36/3250，單機2000kW；2臺2200ZLB16.6-6.5型軸流泵用于排圩，配套電機TL1600-28，單機1600kW。

2　工程地質

在勘探深度范圍內揭露的地層（除人工填土（含堤防填土）外）共分為7大層，其中第①層（Q4al）為流塑狀淤泥，第②層主要為灰黃、灰色可塑狀（局部軟塑）重~中粉質壤土，第③層為淤泥質粉質壤土，屬飽和軟土，第④層（Q3al）為可塑狀（局部硬塑）灰綠、灰黃色重~中粉質壤土，第⑤層為細中砂~中粗砂夾砂礫（卵）石，第⑥層為灰色粉質壤土夾少量礫石，系殘積土；第⑦層為老第三系雙塔寺組砂（角）礫巖（E2S）全~強風化層。

圖1　隔墻縱剖面圖

表1　前池隔墻穩定計算成果表

3　前池及前池隔墻的布置

前池總布置長度68m，前段在平面上呈梯形擴散，寬度53.3～64.1m，長51.25m，池底高程7.0～2.9m，坡度1∶12.5。近站身段為長16.75m、寬64.1m的矩形，底板高程2.9m。

由于排湖和排圩起排水位差別較大，且排湖和排澇會同時進行，必須在前池內設置一道隔墻形成2個獨立前池，即對應3臺大機組的排湖前池和2臺小機組的排圩前池。考慮2臺排圩機組運行期存在檢修問題或加大排圩流量的可能，具備條件時可利用排湖機組抽排圩區澇水，因此在隔墻上布置一個3孔連通閘，閘孔規模根據1臺大機組的設計流量確定，為3孔2.5m×3.0m。連通閘采用鋼閘門配螺桿啟閉機。前池隔墻為鋼筋混凝土結構，墻體根據灌注樁基礎的布置分為5節，長度12～15.0m不等，其中第1節布置連通閘，為空箱式結構，其余為倒“T”型結構。隔墻基礎寬度8.0m，厚度均為1.2m。其墻體寬度1.0m。墻頂高程13.7m，頂寬3.0m，其上布置有啟閉機以及巡視通道。前池隔墻縱剖面見圖1。

圖2　計算簡圖

4　前池隔墻穩定分析和計算

前池隔墻的穩定主要受完建期和泵站運行期控制。以懸臂段隔墻為例，基礎位于③層淤泥質重粉質壤土層，設計承載力60kPa，各種計算工況地基承載力都不能滿足要求。而且運行期存在較大的揚壓力和水平水壓力，常規混凝土擋墻難以滿足抗滑穩定和大小應力均勻問題，經計算必須采用深3m、寬20m的填土空箱混凝土底板才能滿足設計要求，施工難度大，也不經濟。因此擬采用鉆孔灌注樁基礎解決承載力不足及大小應力嚴重不均勻問題。鉆孔灌注樁樁徑1.0m，共布置3排，排距及樁間距皆為3.0m。樁基深度受隔墻基底壓應力、抗拔應力和樁基內力分布控制，以最高隔墻為例其計算簡圖見圖2，計算過程如下：

①計算基底應力。按照擬定的隔墻基礎寬度分別計算完建期和運行期的基底應力。

②計算單樁所需承受的最大壓應力、拉應力。為平衡基底應力不均勻現象，采用鉆孔灌注樁基礎，在擋水工況下，灌注樁均承受不同方向水壓力產生的基底壓應力和拉應力。由于⑤層透水層具有高出池底很多的承壓水，為便于灌注樁施工，初定樁端以下覆蓋層厚度不小于3～4m。按照擬定樁長，則可計算出單樁需要承受的最大壓應力、拉應力。

③復核單樁承載力。按照以上擬定條件和各土層特性復核單樁抗壓承載力、抗拔承載力。

5　結論

按上述方法計算時，實際上是一個試算過程。一般需要試設幾個不同的樁長，重復上述步驟計算，直到單載承載力滿足設計要求。各步驟計算成果見表1。從表1的計算結果可以看出，樁長為12m時，單樁承載力滿足設計要求。說明樁長、樁徑及樁間距的選擇均合理，擬定的灌注樁設計參數是合適的