泰州市稻河閘基礎(chǔ)處理的方案研究與工程實(shí)踐

顧 群，郯 森

（泰州市城市水利投資開發(fā)有限公司，江蘇泰州225300）

鋼壩閘是一種新型的可調(diào)控溢流閘，它由土建結(jié)構(gòu)、帶固定軸的鋼閘門門體、啟閉設(shè)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(shè)計(jì)的比較寬，而且可以立門蓄水、臥門行洪排澇，適當(dāng)開啟調(diào)節(jié)水位時(shí)還可以利用閘門門頂過(guò)水形成人工瀑布的景觀效果，因而越來(lái)越多地用于城市水利工程。

由于鋼壩閘門的結(jié)構(gòu)需要，其配套的土建工程需布置為中間是閘室、兩側(cè)為控制箱的結(jié)構(gòu)形式，而控制箱的自重遠(yuǎn)大于閘室，形成兩側(cè)重、中間輕的不利格局，軟土地基上鋼壩閘的基礎(chǔ)處理形式尤為重要，如處理不當(dāng)，工程建成后兩側(cè)控制箱與閘室將會(huì)形成較大的不均勻沉降，導(dǎo)致閘室底板裂縫、鋼壩閘門的底軸變形等不利狀況發(fā)生，直接影響工程的正常運(yùn)行[1，2]。

1 工程背景

2011年，泰州市開始實(shí)施城區(qū)水生態(tài)環(huán)境封閉控制工程，根據(jù)規(guī)劃要求，先后在鳳凰河、南官河、老通揚(yáng)運(yùn)河、翻身河、中干河以及稻河上新建控制建筑物，將主城區(qū)86 km2的區(qū)域建成相對(duì)獨(dú)立的防洪、蓄水、調(diào)水體系，形成“有洪能擋、有水能排、低水可補(bǔ)”的城市防洪景觀區(qū)域，本文主要介紹在稻河與新通揚(yáng)運(yùn)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(shè)計(jì)工況時(shí)內(nèi)河側(cè)（稻河）水位▽2.0m、外河側(cè)（新通揚(yáng)運(yùn)河）水位▽1.5m，擋洪設(shè)計(jì)工況時(shí)內(nèi)河側(cè)（稻河）水位▽2.0m、外河側(cè)（新通揚(yáng)運(yùn)河）水位▽3.8m。

根據(jù)鋼壩閘門的結(jié)構(gòu)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(nèi)河側(cè)底板頂面▽0.5m，外河側(cè)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(cè)，底板順?biāo)飨蜷L(zhǎng)20.5m，垂直水流向?qū)?.5m，底板面▽-1.15～▽2.0m，隔墩厚0.6m，控墩頂▽4.2m（見(jiàn)圖1，圖2）。

圖1 閘室剖面圖

圖2 控制箱剖面圖

2 基礎(chǔ)處理方案研究

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(zhì)粘土），標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)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(zhì)粉質(zhì)粘土，N=2.3擊，Ps=1.10MPa， [R]=70KPa，壓縮模量Es＝3.2MPa，流塑狀態(tài)，高壓縮性，平均層厚約14.5m。第3層：灰黃、灰色重、中粉質(zhì)壤土，N=9.1擊，Ps=1.60MPa， [R]=140KPa，Es=6.0MPa，可塑狀態(tài)，局部軟塑狀態(tài)，中壓縮性，平均層厚約3.0m。第4層：灰黃色粉質(zhì)粘土，N=16.6擊，Ps=8.55MPa， [R]=180KPa，Es=7.0MPa，中密至密實(shí)狀態(tài)，中壓縮性，平均層厚約17.3m。第5層：灰色輕粉質(zhì)砂壤土，N=29.4擊， [R]=170KPa，Es=8.8MPa，可塑狀態(tài)，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(zhì)粉質(zhì)粘土層上，該層土力學(xué)強(qiáng)度較低，不能作為本工程的天然地基持力層，須進(jìn)行基礎(chǔ)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(dá)14.5m，加上閘址西側(cè)為居民樓、東側(cè)為道路，不具備深基坑開挖的條件，常用的適當(dāng)加厚底板厚度、深開挖回填做擴(kuò)大基礎(chǔ)等基礎(chǔ)處理方案均不能解決問(wèn)題，因而考慮了水泥攪拌樁、鋼筋砼預(yù)制方樁、鋼筋砼灌注樁三種方案。

方案一：基礎(chǔ)采用Φ0.6m水泥攪拌樁，樁中心距1.0m，樁長(zhǎng)16.0m，采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，摻入量為18%。在攪拌樁頂部設(shè)置厚0.3m的水泥土，形成復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)形式?？刂葡?、閘室采用整底板布置，整底板順?biāo)飨蜷L(zhǎng)20.5m、垂直水流向?qū)?3.6m，試算后底板厚度需4.0m，采用空箱結(jié)構(gòu)。

方案二：基礎(chǔ)采用0.3×0.3mC30鋼筋砼預(yù)制方樁，以4層粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層，樁長(zhǎng)20.0m；根據(jù)規(guī)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(yù)制樁直接承擔(dān)，試算后樁頂水平位移不能滿足規(guī)范要求[3]，所以需在樁頂部設(shè)置厚0.3m的水泥土，形成復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)形式，相應(yīng)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(chǔ)采用Φ1.0mC25鋼筋砼灌注樁基礎(chǔ)，以4層粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層，樁長(zhǎng)22.0m。灌注樁頂嵌入建筑物底板，經(jīng)試算，樁頂位移滿足規(guī)范要求時(shí)[4]，約需70根樁?？紤]灌注樁的沉降較小，為節(jié)省工程投資，將控制箱與閘室底板分塊設(shè)計(jì)、分期施工，以減小不均勻沉降、減少底板工程數(shù)量?？刂葡涞装搴?.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?biāo)飨驑吨行木?.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?biāo)飨驑吨行木?.6m；工程共布置Φ1.0m灌注樁72根。

綜合三個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，預(yù)制方樁的方案樁基礎(chǔ)和底板的工程造價(jià)最高，控制箱、閘室底板厚達(dá)4.0m，基坑開挖深度較大，施工難度較大；攪拌樁基礎(chǔ)較灌注樁基礎(chǔ)和底板的造價(jià)略低，計(jì)算沉降較大，且基坑開挖深度較大，施工難度大，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量難控制；而灌注樁施工工期相對(duì)較短，底板厚為2.0m，比其它兩個(gè)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(chǔ)的方案。

2.3 灌注樁基礎(chǔ)計(jì)算值與實(shí)際觀測(cè)值對(duì)比

樁基礎(chǔ)的計(jì)算分為施工期、運(yùn)行期兩種工況。根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）中附錄P中的計(jì)算方法進(jìn)行。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，各工況下的計(jì)算值均小于規(guī)范允許值。施工期控制箱與閘室的不均勻沉降差大于運(yùn)行期，將控制箱與閘室分期施工以減小不均勻沉降的設(shè)計(jì)方案是合理的。

稻河閘工程施工期沉降觀測(cè)從控制箱、閘室底板澆注完成后開始觀測(cè)，每塊底板布置4個(gè)觀察點(diǎn)，位于底板的4個(gè)角。施工期沉降、位移觀測(cè)成果見(jiàn)表2。

表1 樁基礎(chǔ)計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

表2 施工期樁沉降、位移觀測(cè)成果

從觀測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，各底板的沉降、位移觀測(cè)值基本與計(jì)算值相當(dāng)，均小于規(guī)范允許值，滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)語(yǔ)

稻河閘控制工程拆壩放水至今已有1年多，經(jīng)觀察，沉降、水平位移值與施工期相比未發(fā)生變化，說(shuō)明工程現(xiàn)狀處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

[1]SL265-2001，水閘設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JG94-2008，建筑地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]劉瓊，鄭勇強(qiáng).橫豎向荷載共同作用下的基樁模型試驗(yàn)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(yàn)研究[J].建筑技術(shù)開放，2003，（11）：31-33.