消力池貼坡式混凝土邊墻穩(wěn)定復(fù)核

于月鵬，張 鵬

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春 130021）

1 工程概況

某工程消力池邊墻采用貼坡式混凝土擋墻，兩側(cè)邊墻長80.00 m，墻頂高程為435.00 m，邊墻厚度為2.00 m，坡度為1∶0.3。邊墻設(shè)置的排水孔出口與墻后設(shè)置的軟式排水管相通，兩排排水孔在山體內(nèi)形成兩道排水孔幕，以降低兩側(cè)山體地下水位，從而減小山體滲水對邊墻的壓力。邊墻采用錨筋+錨筋樁組合式錨固方案，具體布置情況見圖1。

圖1 消力池邊墻結(jié)構(gòu)及錨固方案布置典型剖面圖

2 邊墻穩(wěn)定復(fù)核基本假定

1）假定邊墻為剛體，邊墻單位計算長度取2.00 m。

2）對邊墻墻后水壓力進行折減，折減系數(shù)取0.3（參考壩基排水孔），即折減421.00～435.00 m高程間水頭的0.3倍，墻后水位折減后為425.20 m。

3）邊墻脈動壓力面積均化系數(shù)取0.14。

4）假定墻后巖質(zhì)邊坡自身已經(jīng)安全穩(wěn)定，貼坡式邊墻僅作為巖質(zhì)邊坡的一種支護措施，不再考慮其自身的抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。

貼坡式混凝土邊墻透水性較差，墻后巖體地下水在修建擋墻后無法釋放便會有所升高，雖采取排水措施，但仍需對貼坡式邊墻的抗浮穩(wěn)定性進行驗算。而這種穩(wěn)定性一般靠墻體與墻后巖體間設(shè)置的錨筋、錨筋樁或錨索等錨固措施維持，因此，需要對邊墻錨固方案進行穩(wěn)定復(fù)核。

3 計算工況

此次計算按抗浮穩(wěn)定承載能力的極限狀態(tài)復(fù)核邊墻穩(wěn)定，考慮5種工況：工況1，宣泄小于10年常遇洪水流量；工況2，宣泄消能防沖設(shè)計洪水流量；工況3，消力池檢修工況（池內(nèi)無水）；工況4，宣泄大壩設(shè)計洪水流量；工況5，宣泄大壩校核洪水流量。

4 計算參數(shù)及計算方法

4.1 計算參數(shù)

荷載分項系數(shù)、設(shè)計狀況系數(shù)及結(jié)構(gòu)系數(shù)取值見表1。

4.2 時均壓力及脈動均方差測值

結(jié)合邊墻結(jié)構(gòu)布置，對消力池邊墻上游、中部及下游布設(shè)3排測點，編號分別為A1～A3，B1～B4，C1～C4。通過水工模型試驗，測得的邊墻時均壓力及脈動均方差統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表1 邊墻穩(wěn)定復(fù)核計算參數(shù)

表2 不同工況下邊墻時均壓力及脈動均方差9.81 kPa

4.3 計算方法

參考DL/T 5166-2002《溢洪道設(shè)計規(guī)范》[1]，消力池底板抗浮穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)計算公式：

式中：γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；φ為設(shè)計狀況系數(shù)；S()·為作用效應(yīng)函數(shù)；γd1為結(jié)構(gòu)系數(shù)；R()·為抗力函數(shù)。

4.4 邊墻穩(wěn)定復(fù)核的內(nèi)容

工程貼坡式混凝土邊墻穩(wěn)定復(fù)核的內(nèi)容包括兩個方面。

1）通過邊墻墻體結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定復(fù)核，復(fù)核邊墻錨固方案中錨筋和錨筋樁間排距的合理性。

2）在錨筋及錨筋樁間排距確定的條件下，復(fù)核其錨固深度。

5 計算結(jié)果

5.1 錨筋間排距復(fù)核

錨筋間排距復(fù)核是在保證邊墻抗浮穩(wěn)定的前提下，復(fù)核設(shè)計錨固方案錨筋及錨筋樁間排距布置的合理性。選取模型試驗給出的3個測量斷面作為計算基本斷面，計算結(jié)果見表3。邊墻穩(wěn)定抗力作用比η=R()·/γd1/[γ0φS()·]，計算結(jié)果見表4。

表3 邊墻穩(wěn)定荷載計算結(jié)果kN

表4 邊墻穩(wěn)定抗力作用比

結(jié)果顯示，邊墻在檢修工況下，計算斷面1抗力作用比為1.06，此工況為各計算工況下的控制工況，且其抗力作用比大于1，故邊墻錨固方案中的錨筋和錨筋樁間距能夠滿足邊墻抗浮穩(wěn)定要求。

5.2 錨固深度復(fù)核

根據(jù)GB 50086-2015《巖土錨桿與噴混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》[2]，錨固深度復(fù)核應(yīng)包括兩個方面：砂漿與錨固體間錨固深度復(fù)核，砂漿與巖體間錨固深度復(fù)核。工程在復(fù)核上述兩項錨固深度時，采用錨筋及錨筋樁自身的抗拉強度設(shè)計值作為復(fù)核錨固深度的荷載設(shè)計值，復(fù)核計算結(jié)果見表5。

由表5可知，對于錨筋樁，巖層與砂漿間、砂漿與錨筋樁間的錨固深度計算值均小于設(shè)計錨固深度（8.00 m），滿足錨固要求；對于錨筋，巖層與砂漿間、砂漿與錨筋樁間的錨固深度均小于設(shè)計錨固深度（5.00 m），也滿足錨固要求。

綜上所述，該工程邊墻穩(wěn)定滿足設(shè)計要求，錨固方案滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)論

1）墻后水壓力對邊墻穩(wěn)定影響較大，在非透水貼坡式邊墻設(shè)計中，可考慮在墻后設(shè)計排水孔幕+排水盲溝的設(shè)計方案，以降低墻后巖體地下水位。

表5 錨固深度復(fù)核計算結(jié)果

2）通過邊墻穩(wěn)定復(fù)核確定和調(diào)整邊墻錨固方案，一般穩(wěn)定復(fù)核只能確定錨筋、錨筋樁或錨索的間排距，在錨固設(shè)計荷載確定的條件下，可通過計算復(fù)核錨固方案中的錨固深度。工程實際運用中，還要結(jié)合墻后巖體完整性并參考同類工程經(jīng)驗綜合確定錨固深度。

3）貼坡式邊墻一般靠墻體與墻后巖體間的錨筋、錨筋樁或錨索等錨固措施維持墻體穩(wěn)定，一般不考慮墻體的抗傾覆穩(wěn)定性。設(shè)計貼坡式邊墻的前提條件就是墻后巖體完整穩(wěn)定，在此條件下，只需復(fù)核墻體錨固方案，即可保證貼坡式邊墻墻體的穩(wěn)定運行。