軟土地基翻板閘地基處理方案分析

◇南京市水利規劃設計院股份有限公司 楊 蕾 王 寧 付東王

目前城市水系連通工程中，底軸翻板閘被廣泛應用。本文結合南京市高淳區橫溪河翻板閘工程，對軟土地基上翻板閘地基處理方案進行計算對比分析，最終選定高壓旋噴樁地基處理方案，可供類似水利項目參考。

1 底軸翻板閘簡介

底軸驅動翻板閘是一種新型可調控雙向擋水閘，結構簡單，調度靈活，廣泛應用于城市水系工程中[1]。此種閘型由兩側啟閉控制室、帶固定軸的鋼門葉、止水組件、驅動裝置設備等組成，啟閉運行時，位于兩側啟閉控制室內的液壓啟閉機通過拐臂驅動底橫軸轉動，同時使門葉以底橫軸中心作扇形轉動，實現閘門的開啟和關閉[2]。

圖1 底軸翻板閘構成及運行原理圖

2 工程概況

橫溪河，位于南京高淳區，總長5.6 km，河道底寬40 m～100 m，上河口寬度110 m～280 m，水面寬80 m～180 m，平均水深約2.5 m～3.0 m。南京市高淳區水務局于2019年針對橫溪河水系不通暢，岸線被侵占，河道存淤積等實際情況進行綜合整治，決定在橫溪河與四園塘交匯處新建翻板閘，抬高橫溪河水位，實現水位分級控制。

2.1 翻板閘概況

橫溪河翻板閘為單孔閘，單孔凈寬20 m，閘室總寬32.40 m，順水流方向長度22.0 m，采用20 m×3.6 m底軸驅動翻板閘門，閘頂高程8.10 m；閘室上游底板高程4.5 m，下游底板高程3.2 m，上游底板為空箱結構，內設廊道；閘墩采用雙側鋼筋混凝土空箱結構，分為上下兩層，上層為配電室，下層為啟閉機室，上部設吊物孔、樓梯間、值班室等，地坪標高10.50 m。

2.2 地質概況

根據地質勘察資料，翻板閘工程范圍內土層主要參數見表1，樁基設計參數見表2。翻板閘基底位于③淤泥質粉質粘土層。其中，③淤泥質粉質粘土、粉質粘土：廣泛分布，灰色，流塑，高壓縮性。夾薄層粉砂、粉土。承載力特征值建議值50 kPa，粘聚力13.3 kPa，內摩擦角11.7°（直剪固快）。

3 工程特點和難點

橫溪河翻板閘總跨長32.40 m，順水流方向長度22.0 m，為大跨度翻板閘，又位于③淤泥質粉質粘土層，工程場區地質條件較差，如何提高地基承載力，同時控制沉降，滿足水閘安全穩定運行，是本次設計難點。

4 閘室穩定分析

按規范[3]規定，對橫溪河翻板閘進行穩定計算，計算成果如下所示。

表1 穩定計算成果表

根據上述計算結果，橫溪河翻板閘地基承載力不滿足規范要求，抗浮穩定及抗滑穩定均滿足規范要求，故需進行地基處理。

5 地基處理方案

按規范，正常固結的淤泥、淤泥質土、素填土等土層可采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、水泥粉煤灰碎石樁復合地基，較深厚的松軟地基，或上部為松軟土層、下部為硬土層地基可采用樁或沉井基礎[3]。

本次結合項目實際情況，擬針對高壓旋噴樁復合地基以及鉆孔灌注樁兩種地基處理方式進行比選。

5.1 地基處理方案計算對比分析

方案一：擬采用d600高壓旋噴樁復合地基處理，樁長12 m，梅花形布置，樁中心間距1.5 m，共計365根。

方案二：擬采用d800鉆孔灌注樁進行地基處理，樁長13 m，梅花形布置，樁中心間距2.4 m，共計111根。

表2 地基處理比選表

高壓旋噴樁復合地基以及鉆孔灌注樁地基處理后，承載力及沉降值均能滿足規范要求，在橫溪河項目淤泥質粉質黏土的土質條件下，采用高壓旋噴樁復合地基沉降值較小，同時考慮高壓旋噴樁施工機械小、施工速度快、造價低，可以充分發揮樁間土的作用，能夠實現地基和上部閘室結構協調變形，避免采用鉆孔灌注樁帶來的建筑物基礎與地基接觸面之間的“脫空”現象，故本次橫溪河翻板閘工程地基處理方式采用高壓旋噴樁復合地基。

5.2 本次地基處理設計

經上述分析，橫溪河翻板閘采用d600高壓旋噴樁進行復合地基處理，樁長12 m，梅花形布置，間距1.5 m，共計365根。

采用d600高壓旋噴樁進行復合地基處理后，橫溪河翻板閘地基承載力及沉降值滿足規范要求，可安全穩定運行。

6 結語

底軸翻板閘特殊的運行方式使其對地基承載力和沉降值要求較高。結合橫溪河翻板閘工程，經高壓旋噴樁復合地基，鉆孔灌注樁基礎對比分析，最終選定橫溪河翻板閘采用高壓旋噴樁復合地基。經計算，各項指標滿足規范要求，可供類似水利項目參考。