雙擺渡泵站站基防滲加固設計

朱佳莉

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥 230088)

雙擺渡泵站,承擔著扁擔河兩岸61.33km2城區面積的排澇任務。泵站改擴建工程設計抽排流量為101m3/s,自排設計流量22.8m3/s,為Ⅱ等大(2)型泵站,裝機容量為9臺套10010kW。泵站外河側為長江,根據地質報告,泵站深層地基為砂層,該砂層與長江干流砂層連通,存在復雜的承壓水滲流場,雙擺渡泵站為城排泵站,前池建基面低,承壓水對泵房及前池部位覆蓋層有頂托破壞作用。為保證泵站的安全運行,需對泵站地基進行防滲加固設計。

1 地基防滲加固設計

1.1 站身地下輪廓線布置

根據文[3]站基防滲長度按式(1)計算:

L=H·C

(1)

其中,L為站基防滲長度,m;H為最大水位差,m;C為滲徑系數。

雙擺渡泵站最大防洪水位差H=10.65-3.1=7.55m,建基面位于②3層砂壤土夾粉質壤土和②4層粉細砂夾砂壤土上,設反濾排水,取滲徑系數C=9,計算得:L=68.0m,實際站基防滲長度約185.0m(水平投影長度),遠大于需要的滲徑長度,滿足規范要求。

1.2 站基滲流穩定分析(均質透水地基)

根據地質勘察報告,泵站建基面位于②3層砂壤土夾粉質壤土和②4層粉細砂夾砂壤土上,建基面以下該層厚度5.7m～10.2m,滲透系數k′=i×10-4cm/s;其下臥③ 層細砂層滲透系數k=i×10-3cm/s,厚約33.0m;細砂層以下為砂礫石層?？珊喕癁榫|透水地基考慮,站基滲透壓力采用改進阻力系數法計算,計算簡圖如圖1所示。

圖1 站基滲流計算簡圖(站身段設雙向攪拌樁防滲墻圍封)

(1)地基有效深度按下式計算。

(2)

其中,Te為地基有效深度,m;L0、S0為地下輪廓線的水平、垂直投影長度,m。

(2)分段阻力系數的計算。

對進、出口段。

其中，ξ0為進出口段的阻力系數;S為齒墻的入土深度,m;T為地基透水層深度,m。

對內部垂直段。

其中，ξy為內部垂直段的阻力系數。

對水平段。

其中，ξx為水平段的阻力系數;Lx為水平長度,m;S1、S2分別為進口段和出口段齒墻的入土深度,m。

(3)站基水平段和出口段出逸坡降。

(3)

其中,Jk、、Jc分別為站基水平段出允許逸坡降和出口段出逸坡降;h為站身底板段水頭損失值m;hc為出口段水頭損失值m;L為站身底板長度m;T為地基有效深度m。

泵站地基各工況下滲流出逸坡降計算成果如表1所列。

泵站建基面位于②3層砂壤土夾粉質壤土和②4層粉細砂夾砂壤土上,查文[3]出口段允許出逸坡降為:[J]e=0.4～0.5(設反濾層時數值還可加大30%,取[J]e=0.52～0.65),水平段允許出逸坡降為:[J]s=0.15～0.25。對照表1計算結果,站基滲流出逸坡降基本滿足規范要求。

表1 站基滲流穩定計算成果表

1.3 站基滲流穩定加固措施

雙擺渡泵站基坑開挖至約-4.0m高程,為②3層砂壤土夾粉質壤土和②4層粉細砂夾砂壤土,開挖到位后該層在站身和前池段剩余厚度僅4.5m左右。其下為深厚的③ 層細砂層,與長江水直接連通。

雖然上述站基滲流計算成果滿足規范要求,但總結以往我省沿江典型雙層結構地基上興建泵站、水閘工程實踐的經驗與教訓,為有效降低施工期基坑降水難度、削減基坑降水量,提高施工期基坑開挖邊坡穩定性,并進一步提高運行期站基滲流穩定性,本設計考慮對站基(含前池段)進行滲流控制,加固措施為:在站身、前池段地基布置雙向攪拌樁垂直截滲墻,構成站基封閉圈,共計816根樁,樁距0.4m,樁徑0.5m,設計平均樁長16.5m。同時,在前池內誚梅科降錐蚊坊ㄐ尾忌Φ500@6.6m無砂管深層反濾排水井(共56口),井深深入細砂層內8.0m,井底高程約-16m,以利運行期站基砂層承壓水安全導滲。

2 加固效果

雙擺渡泵站減壓井及截滲墻于2016-03月施工完畢,減壓井及截滲墻對泵站在施工期以及泵站建成后減小泵站的揚壓力,對站基滲流安全起到重要作用,經觀測,沒發現滲流問題,防滲處理效果良好。

3 結束語

雙擺渡泵站地基防滲加固措施中取得了良好效果,該技術造價低,處理效果好,可供類似水利工程設計時參考。