流砂軟基礎(chǔ)水工建筑物擋土墻漂移問(wèn)題處理

姜貴友，任 巖，曹春頂

(1.虎林市虎頭江堤管理站，黑龍江虎林158400;2.虎林市七虎林澇區(qū)管理站，黑龍江虎林158400;3.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

虎林市位于黑龍江省三江平原腹地。三江平原地區(qū)多為沼澤濕地，多泡澤，地形復(fù)雜。烏蘇里江沿岸地質(zhì)狀況多為流砂基礎(chǔ)及軟基礎(chǔ)，在20世紀(jì)80年代和90年代為了開(kāi)發(fā)建設(shè)，虎林市在烏蘇里江沿岸修建了大量的水利工程設(shè)施。在這當(dāng)中水工建筑物的擋土墻基礎(chǔ)多為軟基與流砂基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行使用大部分擋土墻都產(chǎn)生了漂移現(xiàn)象，已對(duì)建筑物的使用產(chǎn)生了一定影響，使得建筑物的壽命無(wú)法保證，無(wú)形中增加了維修費(fèi)用，卻還達(dá)不到質(zhì)量要求。針對(duì)這一問(wèn)題，經(jīng)近幾年的實(shí)踐，對(duì)軟基及流砂基礎(chǔ)上的水工建筑物擋土墻的設(shè)計(jì)與施工總結(jié)了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

1 擋土墻產(chǎn)生漂移的原因

擋土墻漂移的主要原因是設(shè)計(jì)上沒(méi)有考慮到基礎(chǔ)承載力的問(wèn)題，在軟基及流砂基礎(chǔ)上一般地下水位都較高，尤其是流砂基礎(chǔ)地水位更高。設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮地下水的浮托力的作用。一般流砂基礎(chǔ)的地基上承載力都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。1997年烏蘇里江堤防北段2號(hào)閘施工中。上、下游擋土墻均采用扶臂式擋土墻，墻高4.5 m，底寬4.6 m，均為鋼筋混凝土擋土墻，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到容易產(chǎn)生漂移，在擋土墻與洞身處使用了3根ф20鋼筋鉸接。該閘擋土墻基礎(chǔ)均為硫砂基礎(chǔ)。該工程于1997年10月完工。1998年5月?lián)跬翂Ξa(chǎn)生了漂移。向外側(cè)漂移了2 cm，在洞身與擋土墻接縫處止水及洞身混凝土都被撕裂。當(dāng)時(shí)雖然沒(méi)有影響到建筑物的使用功能，但是影響了建筑物的使用壽命，現(xiàn)計(jì)劃今年進(jìn)行維修。產(chǎn)生這種后果的原因:①設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到地下水浮托力的作用;②基礎(chǔ)摩擦力不足而產(chǎn)生漂移;③設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加大擋土墻的底部的斷面尺寸;④流砂軟基在施工中沒(méi)有進(jìn)行處理。產(chǎn)生漂移的原因除了以上4點(diǎn)外，還有一個(gè)最主要原因是:一般水工建筑物上的擋土墻都作為一個(gè)獨(dú)立體存在，不與主體建筑物相連，這是產(chǎn)生漂移的主因。

2 擋土墻漂移的處理措施

1)從設(shè)計(jì)上考慮。為防止擋土墻產(chǎn)生漂移，一是從結(jié)構(gòu)形式上，可以設(shè)計(jì)成圓弧翼墻。產(chǎn)生漂移的擋土墻大部分都為一字形擋土墻。2000年烏蘇里江北段上的月牙湖閘的基礎(chǔ)與2#涵閘的基礎(chǔ)基本一致。但是該設(shè)計(jì)上、下游擋土墻均為圓弧翼墻。經(jīng)過(guò)10 a運(yùn)行至今沒(méi)有產(chǎn)生漂移，運(yùn)行良好。

2)加大擋土墻基礎(chǔ)的面積。主要是增加地基承載力。但是這個(gè)方法會(huì)使施工難度加大，對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生影響。烏蘇里江堤防上1號(hào)涵閘2001年設(shè)計(jì)時(shí)就是增加了擋土墻基礎(chǔ)面積，當(dāng)時(shí)施工時(shí)難度較大，但是沒(méi)有產(chǎn)生漂移。

3)在設(shè)計(jì)水工建筑物應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘探。如果建筑物的基礎(chǔ)就在流砂軟基上，那么就應(yīng)該設(shè)計(jì)為淺基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)就應(yīng)該使擋土墻與主體建筑物相連接使其與主體建筑成為一個(gè)整體。2009年虎林市阿東水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程放水洞的擋土墻就在流砂軟基上，在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到施工難度問(wèn)題，將建筑物的主體與擋土墻的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為一個(gè)高程。擋土墻與主體洞身相連為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該工程完工后擋土墻沒(méi)有產(chǎn)生漂移。

3 擋土墻的施工方法

一般流砂軟基水工建筑物在施工時(shí)，首先第一步先施工主體基礎(chǔ)。如果擋土墻與主體為一個(gè)整體的建筑物時(shí)，必須主體與擋土墻同時(shí)施工，流砂軟基在開(kāi)挖基坑時(shí)應(yīng)該采用大開(kāi)挖?；舆吰伦詈眠_(dá)1∶3以上的邊坡系數(shù)。這樣才能保證在施工時(shí)不產(chǎn)生塌方現(xiàn)象。

如果建筑物的基礎(chǔ)地下水位較高且流砂顆粒較細(xì)。在水壓力的作用下，流砂很難清除。這樣的基礎(chǔ)應(yīng)采用沉箱的方法進(jìn)行施工。當(dāng)沉箱沉至擋土墻底的設(shè)計(jì)高程時(shí)，如果流砂軟基的承載力不足時(shí)，這時(shí)就要采用塊石固底增加地基承載力，這樣才能保證擋土墻不產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。烏蘇里江堤2號(hào)閘1997年施工時(shí)就是地基承載力不足，施工時(shí)就沒(méi)有采用塊石固底，所以造成了擋土墻的漂移。有了2號(hào)閘的經(jīng)驗(yàn)，在修建1號(hào)涵閘時(shí)，擋土墻的地基情況與2號(hào)閘相似，就采用了塊石固底使用混凝土封底，加大了地基的承載力，所以1號(hào)閘修建完成擋土墻沒(méi)有產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。

在擋土墻與主體為一體的水工建筑物時(shí)，一般基礎(chǔ)設(shè)計(jì)大多都不是防凍基礎(chǔ)。這樣在施工和設(shè)計(jì)時(shí)就要在基礎(chǔ)下設(shè)苯板保溫層。這樣的水工建筑物一般都是開(kāi)挖至軟基砂層，因?yàn)樯皩右话愣际欠纼龅?，針?duì)這樣的水工建筑物相對(duì)深基礎(chǔ)的水工建筑物，施工較為簡(jiǎn)單省時(shí)，而且節(jié)約資金。這是近幾年的新型設(shè)計(jì)，而且擋土墻產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象極少，如虎林市阿東水庫(kù)輸水洞就是這樣結(jié)構(gòu)形式的擋土墻，現(xiàn)運(yùn)行良好，擋土墻沒(méi)有產(chǎn)生漂移。

4 結(jié)論

針對(duì)水工建筑物擋土墻產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，通過(guò)幾年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了擋土墻產(chǎn)生漂移的幾個(gè)原因:就是在設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮，一定要在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行實(shí)地勘探，將水工建筑物的地基情況掌握準(zhǔn)確。在施工中如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題馬上進(jìn)行處理，這樣才能保證擋土墻不再有漂移現(xiàn)象，增加水工建筑物的使用壽命。如果條件允許情況下，擋土墻與主體工程為一體時(shí)，擋土墻漂移現(xiàn)象的幾率最小。

［1］祁慶和.水工建筑物［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.

［2］崔冠英.水利工程地質(zhì)［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.

［3］袁光裕.水利工程施工［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.