(二)下闸首
下闸首采用钢筋砼坞式结构,闸底板顶面高程0.0米,底板厚度1.8米,闸底板顺水流方向长度为10.0米,垂直水流向宽度为18.6米,上下游分设深0.6米齿墙。闸墩底部厚1.3米,顶部厚1.0米,闸顶高程7.5米。闸上设净宽3.8米工作桥一座,工作桥采用后张法预应力空心板梁,梁高1.20米,梁底标高为14.6米。下闸首底板座落于②2层软土中,地基承载力不满足要求,采用钢筋砼钻孔灌注桩进行地基处理。设计桩径0.8米,桩底高程-27.0米,共20根桩,四排布臵。
(三)闸室结构
根据闸址处地质勘探报告,结构物基础坐落在②2层和②3
层土中,分别为重粉质壤土和淤泥质粉质粘土,标准贯入击数分别为3击和1击,地基承载力标准值分别为67Kpa和65Kpa,埋深在高程-12.0~-17.4之间。土质条件很差,不能直接用作基础持力层,必须进行地基加固处理。鉴于闸室段工程量较大,其基础处理方式的选择对工程投资及工期影响较大,在初步设计初期就闸室墙基础处理选择了钢筋砼钻孔灌注桩基础、深层搅拌桩基础、钢筋砼整体坞式结构、钢筋砼地下连续墙为基础的双锚板桩墙结构等四种结构型式进行方案论证比选(详见某闸枢纽方案论证报告)。
1. 钢筋砼钻孔灌注桩基础
采用钢筋砼钻孔灌注桩基础加固地基,其上部结构船闸临
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土侧挡土墙及节制闸下游直立墙均采用钢筋砼扶臂结构,墙顶高程6.5米,上设1.0米挡浪板,挡墙底板宽8.0米,底板顶面高程0.0米,底板厚0.8米,直墙厚0.6米,每节闸墙(15延米长)设4道扶臂,臂厚0.4米。船闸与节制闸间的隔水墙采用钢筋砼空箱结构,空箱墙顶高程6.5米,上设1.0米挡浪板,空箱墙底板宽9.0米,两侧直墙厚0.6米,中间隔墙厚0.4米,空箱内填土高程3.0米,以控制完建期地基应力并增加运行期的整体稳定性。
为满足检修期的防渗需要,两侧闸墙底部设8.2米钢筋砼防渗板桩各一道。
设计灌注桩直径为80厘米,经核算,船闸闸室挡土墙每节墙需14根桩,桩底高程-29.0米,节制闸下游挡土墙及船闸中间隔水墙每节需12根桩,桩底高程-27.0米。
2. 水泥深层搅拌桩基础
采用水泥深层搅拌桩基础其上部结构及防渗布臵与采用钢筋砼钻孔灌注桩基础时相同。
设计搅拌桩直径为60厘米,桩底高程-12.0米,经核算,船闸临土侧挡土墙、空箱隔水墙及节制闸下游挡土墙每节墙下所需搅拌桩根数分别为:193根、182根和193根。
3. 钢筋砼地下连续墙基础
结合闸室墙防渗处理,采用钢筋砼地下连续墙基础,上接现浇直立墙的双锚板桩墙结构。高程0.0米以下为钢筋砼地下
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连续墙,墙底高程-12.0米,墙厚0.45米;高程0.0米以上为现浇钢筋砼直墙,墙顶高程6.5米,墙厚0.45米,上设1.0米挡浪板;在高程3.0米处设钢筋砼导梁,墙后17米处设钢筋砼锚碇墙,锚碇墙底板高程1.5米,底板厚0.5米,宽1.2米,墙身顶高程5.0米,墙身厚0.4米,锚碇墙与导梁间为钢锚杆连接,锚碇墙前设三七灰土臵换原土料回填;在高程0.0米处设钢筋砼顶撑框格,与上部锚杆共同组成双锚板桩墙结构。
4. 钢筋砼整体坞式结构
考虑到结构持力层地基承载力较差,为减小基础处理工作量,采用钢筋砼整体坞式结构,利用大底板以降低地基应力。设计底板顶面高程0.0米,底板宽22.3米,底板厚1.8米,闸墙顶高程6.5米,上设1.0米挡浪板,闸墙厚顶部0.8米,底部1.1米。
经核算各工况条件下地基承载力基本满足要求。 5. 方案比选
就上述四种结构形式从技术上、经济上以及工期安排等几方面进行了综合的比较,深层水泥搅拌桩方案不仅造价较高,由于土层不匀、含水量大且含有机质较多,技术上有一定的难度,加固效果难以控制,施工工期也长,不宜选用。采用钢筋砼钻孔灌注桩基础虽然具有比较成熟的经验,结构可靠性能好,技术上有保证,但工程投资较大,工期相对也较长。采用钢筋砼地下连续墙方案,结构受力明确,可从根本上解决地基
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承载力不足的问题,同时兼顾闸室墙检修期的防渗问题,工程造价相对较低,但该结构形式工序较多,对施工质量要求高,特别是锚碇墙前三七灰土填筑,其质量直接影响到结构的受力,还会带来闸室墙较大的位移。采用钢筋砼整体坞式结构,具有整体性好,刚度大的优点,且施工难度小,技术上安全可靠,且工期较短。鉴于闸基础软土层较厚,且具有中、高压缩性,加之各级墙下软土层埋深不均匀,会产生一定的不均匀沉降。该结构造价相对较高。
综合考虑以上因素,方案论证报告推荐采用钢筋砼地下连续墙为基础的双锚板桩墙结构形式并上报工程建设处。
建设处于3月3日组织由省水利厅、省水利工程建设局、河海大学、水利部南科院、江苏省水利勘测设计研究院等单位的专家对方案论证报告进行了审查研讨。参加会议的专家一致认为,深层水泥搅拌桩方案造价较高、施工工期较长、处理效果难以保证,不宜选用;钢筋砼钻孔灌注桩方案技术上比较成熟,结构可靠,但工程投资较大;钢筋砼地下连续墙方案造价较省,但需要加强施工质量管理,特别是锚碇墙前三七灰土的回填质量控制,对闸室墙位移有较大的影响;钢筋砼整体坞式结构要尽量减少基础不均匀沉降,需采取浅层搅拌桩、真空预压、振冲等方法对地基进行适当处理。会议对节制闸下游采用直立墙的结构形式提出了不同意见,建议灌注桩方案、整体坞式结构方案中增加节制闸下游护坡结构形式,地下连续墙方案
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采用原结构形式作适当优化,对上述三种方案五种结构形式从工程投资和工期上进一步比较论证,确定结构合理、施工方便、投资节省、施工工期较短的经济合理方案(详见“某闸枢纽工程基础处理方案研讨会会议纪要)。
根据专家提出的建议及会议要求,我院对整体坞式结构增加了浅层水泥搅拌桩处理,同时增列了节制闸下游改坞式结构为浆砌石护坡的结构形式;地下连续墙方案中间隔离带宽度从13米缩至8米,灌注桩方案增列了改节制闸下游钢筋砼扶壁挡墙为浆砌石护坡的结构形式。同时,为更真实的反映各方案的工程造价,并将各结构的钢筋用量汇入工程投资估算中。各方案工程投资见工程量及工程投资汇总表。
从计算结果看,整体坞式结构最省,地连墙(直立墙方案)次之,工程投资多出110万元。
从工期安排看,灌注桩基础与地下连续墙基础及整体坞式结构方案工期基本相当,整体坞式结构方案施工工序较少,工作面基本不受工序影响,客观上具有抢工的条件,如增加施工机械及人员投入,工期比其它两方案可缩短60天左右。
三种方案技术上均能满足本工程要求。
综合考虑上述因素,设计选择钢筋砼整体坞式结构方案。
工程量及工程投资汇总表(表一)
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