胶州市云溪河防洪闸地基处理设计

2013-07-08巩向锋耿灵生程素珍

山东水利 2013年1期

关键词：翼墙溪河消力池

巩向锋，耿灵生，程素珍

（山东省水利科学研究院，山东济南 250013）

胶州市云溪河防洪闸位于云溪河入大沽河主河槽（桩号109+000）西侧900 m，与营旧公路跨云溪河桥合建，距店子河入云溪河东侧1 400 m。工程主要包括上游护底及铺盖、闸室、下游消力池、海漫、防沖槽、检修桥等内容。

工程等级为III 等，云溪河防洪闸级别为3 级，次要建筑物为4 级，临时建筑物为5 级。

1 地基钻探资料及处理方案

1.1 钻探资料

在勘察深度范围内，场区地基土自上而下可分为7 层：第1 层为粉质黏土（Q4al）；第2 层为淤泥质粉质黏土（Q4m）；第3 层为淤泥质粉砂（Q4m）；第4 层为含淤泥粗砂（Q4al）；第5 层为中粗砂（Q4al）；第6 层为强风化粉砂岩；第7 层为中风化粉砂岩。

1.2 闸基处理方案

根据地勘建议，防洪闸闸室采用回旋钻机钻孔灌注桩基础，桩端持力层为第7 层中风化粉砂岩。灌注桩桩径1.20 m，桩顶高程为-1.6 m（或-3.2 m），桩底高程为-18.00 m，桩长分别为16.4 m 和14.80 m，伸入中风化岩深度不小于2 m，具体深度根据实际地质情况进行调整。

上游混凝土铺盖、翼墙以及下游消力池的地基，采用粉喷搅拌桩复合地基加固以提高其地基承载力；在闸室上、下游设搅拌桩防渗墙；在海漫末端设防冲桩，以提高其抗冲能力。

不同部位搅拌桩采用不同的间距、桩长，桩径统一采用0.50 m。水泥掺入比不小于15%，桩端持力层采用第5 层中粗砂，处理后复合地基的基本承载力根据桩间距确定。

2 钻孔灌注桩设计

2.1 设计方案

2）设计参数。桩身设计直径为1.20 m；桩身长度取其中较短的桩长14.8 m；桩端嵌岩深度为2.00 m。

3）岩土设计参数（见表1）。

表1 桩基岩土设计参数

2.2 灌注桩承载力计算

灌注桩承担的水平力采用30 t，竖向承载力计算如下：

2.2.1 单桩竖向抗压承载力估算

1）嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—1994）中5.2.11 规定的公式，计算嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值。由于桩端持力层为岩石，所以按嵌岩桩计算。计算参数见表2。

表2 计算参数表

2）单桩竖向抗压极限承载力标准值

经计算，桩身周长u 为3.77 m；桩端面积Ap为1.13 m2。

土的总极限侧阻力Qsk为4 143 kN；嵌岩段总极限侧阻力Qrk为4 905 kN；总极限端阻力标准值Qpk为3 729 kN。

通过计算得出，小传动比钻机绞车减速箱所采用的斜齿轮各个参数为小齿轮齿数31，大齿轮齿数112，螺旋角14.08°，模数7。

单桩竖向抗压极限承载力标准值为：

Quk=Qsk+Qrk+Qpk=12 777 kN

单桩竖向承载力特征值Ra 计算，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）附录Q条文Q.0.10 第7条规定：

Ra=Quk/2=6 389 kN

各桩的竖向承载力特征值具体由载荷试验测定。

2.2.2 桩基中各桩承受的垂直荷载计算

上部结构的荷载通过承台传给基桩，根据《公路桥涵设计规范》，闸室稳定计算的4种工况，计算得每根桩所承受的最大竖向荷载1～7 号桩分析分别为：2 469.5、2 466.8、2 464.1、2 461.4、2 458.7、2 456.1、2 453.4 kN。

由灌柱桩的承载力和竖向最大荷载计算可知，该桩所承受的竖向荷载小于桩的竖向承载力，满足规范要求。

3 粉喷搅拌桩设计

在上游铺盖、上下游翼墙、下游消力池处采用粉喷桩复合地基提高地基承载力。

3.1 复合地基搅拌桩的结构设计

为提高地基承载力，上游翼墙、刺墙、铺盖、消力池，闸底板部分地基采用粉喷搅拌桩复合地基方案，桩径均为0.5 m。

铺盖及翼墙下复合地基搅拌桩的桩顶高程为-0.4 m，桩底高程为-9.4 m，桩身长度均为9.0 m；铺盖下桩间距2 m×2 m，上游翼墙、刺墙下桩间距1 m×1 m。闸底板（顺水流方向跨中3 m 范围）基础下搅拌桩采用间距1 m×1 m，桩顶高程为-3.2 m，桩底部高程为-12.2 m，桩身长度均为9.0 m。消力池下间距2 m×2 m；桩顶高程为-1.8 m，桩底部高程为-10.8 m，桩身长度为9.0 m。

搅拌桩上铺褥垫层，除铺盖上游5 m 范围内采用厚50 cm 的水泥土外，其余均采用砂石褥垫层，其最大粒径不超过20 mm。