郝海蛟

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原030024）

1 工程概况

仙台水库位于陵川县府城镇台北村南侧的白洋泉河上，为白洋泉河的中下游，距离陵川县城约45 km。仙台水库坝型为混凝土面板堆石坝，总库容116 万m3，水库规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。根据工程等级，确定主要建筑物大坝、泄洪冲砂闸级别为4 级，洪水标准采用30年一遇洪水设计，混凝土面板堆石坝300年一遇洪水校核；消能防冲建筑物洪水标准与挡水建筑物相同。

大坝主要由混凝土面板坝段和泄洪冲砂闸段组成，混凝土面板坝坝顶总长204 m，坝顶宽6 m，最大坝高17.2 m。泄洪冲砂闸共设5 孔，采用带胸墙的宽顶堰，孔口设有平板事故检修门和弧形工作门，设计泄量599 m3/s，最大泄量1 366 m3/s，采用底流式消能。

2 泄洪冲沙闸的布置

泄洪冲沙闸布置在河床中部，左右两侧面板堆石坝之间，桩号为0+090—0+138 m，水闸轴线与坝轴线垂直。泄洪冲沙闸总长184.8 m，由进口段、闸室段、消力池及下游海漫等组成。

泄洪闸进口采用渐扩式，宽55～44 m，长23.8 m，左右两侧翼墙与混凝土面板坝相接，在平面上呈直线布置。闸室段长26 m，闸孔孔口尺寸6.4 m×4.0 m（宽×高），共5 孔，进口为带胸墙的宽顶堰，闸室总宽48 m。闸室后接渐扩式消力池，池长31.5 m，宽44～54 m，池深1.7 m，扩散角9.5°；消力池前段设一段17.5 m 长的陡坡，坡度为1∶5.0。消力池后接71 m 长海漫，其中前15 m 为浆砌石海漫，后56 m 为铅丝石笼海漫。海漫后接14 m 长的抛石防冲槽。为防止水库泄流时对面板坝下游坝脚冲刷破坏，在浆砌石海漫两侧设挡墙，挡墙在浆砌石海漫末端转向左右两岸，与岸坡连接。

3 泄洪冲砂闸基础处理

3.1 地质概况

泄洪冲砂闸位于河床中部、卵石混合土层和低液限粘土层的过渡区，从左至右，上部卵石混合土层厚度逐渐减小，下部低液限黏土层厚度逐渐增大，直至完全出露，土层总厚约27.0 m。卵石混合土分选较差，局部架空，结构松散，承载力为230～280 kPa，地层渗透系数为13.7～22.1 m/d，具强透水性。低液限粘土结构松散，承载力较低，为80～120 kPa。下部岩层为奥陶系中统下马家沟组灰岩、泥质白云岩，局部岩溶发育，强风化层厚3.0～5.0 m，弱风化层厚度5～8 m，根据钻孔揭露情况，岩体强、弱风化层为主要渗漏层。

泄洪冲沙闸闸室为整体式结构，共设两个闸段—左侧2 孔闸室和右侧3 孔闸室，左侧2 孔闸室下主要为卵石混合土层，右侧3 孔闸室下主要为低液限粘土层。由计算可知，泄洪冲砂闸地基应力较高，在各种工况下，左侧2 孔闸室最大基底平均应力σ平均为208 kPa，最大应力σmax为315.4 kPa；右侧3 孔闸室最大基底平均应力σ平均为195.4 kPa，最大应力σmax为280.3 kPa。卵石混合土闸基承载力满足要求，低液限粘土闸基承载力不满足应力要求，需进行加固处理。

3.2 3 孔闸室低液限粘土闸基处理

3孔闸室位于卵石混合土层和低液限粘土层的过渡区，从左至右，上部卵石混合土层厚度逐渐减小，下部低液限黏土层厚度逐渐增大，直至完全出露，上部卵石混合土层相对较薄，下部低液限粘土层相对深厚，闸基承载力不满足应力要求，需进行加固处理。考虑高压旋喷桩复合地基既适用于黏性土地基，也适用于碎石土地基，且具有施工简便、施工占地少、桩体耐久性较好，技术成熟等优点，故地基处理采用高压旋喷桩进行加固。高压旋喷桩桩径1.0 m，间距根据2 种土层的相对厚度和承载力计算确定，右侧3 孔闸室下低液限粘土相对较厚，初拟桩间距取1.3 m，桩的布置采用梅花型。

1）单桩竖向承载力特征值可按以下两式计算：

式中：Ra——单桩竖向承载力特征值，kPa；up——桩的周长，m；n——桩长范围内所划分的土层数；li——桩周第i 层土的厚度，m；qsi——桩周第i 层土的桩侧摩阻力特征值，kPa；qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa；Ap——桩端面积，m2；fcu——桩体抗压强度平均值，kPa；η——桩体强度折减系数，取0.33。

若桩长达基岩面时、（1）式计算的单桩承载力大于（2）式计算值时，则将（2）式计算值代入（1）式来确定单桩桩长。

当旋喷桩达基岩面时，桩长为22 m，桩间距1.3 m，面积置换率m=0.54；根据地质资料桩端阻力qp=300 kPa，低液限粘土中桩侧摩阻力特征值qsi=14 kPa，桩体抗压强度fcu=1.6 MPa。经计算单桩竖向承载力由桩体强度（（2）式）控制，为414 kPa，则由（1）式计算桩长，桩端阻力qp=120 kPa，桩长为10 m。

2）竖向承载旋喷桩复合地基承载力特征值，可按下式计算：

式中：fspk——复合地基承载力特征值，kPa；m——面积置换率；β——桩间土承载力折减系数，取0.2；fsk——处理后桩间土承载力特征值，液限粘土取100 kPa。

计算得复合地基承载力fspk=293 kPa，计算结果满足基底应力要求。

做好决算工作既是财政部门宏观监督管理的需要，也是高校自身财务管理的需要。高校领导层及财务人员要充分认识到高质量的决算报表能为高校决策提供重要依据，能有效促进预算管理的执行和监督，有利于解决预算执行过程中的实际问题。决算报表及文字报告可以反映财政资金的使用去向和具体用途。如能对决算数据包含的信息进行深层次挖掘、加工和利用，还可以提示项目执行的现状、特征和问题，为制定相应的政策措施提供基本依据。因此学校领导层及财务人员要以高度负责的态度去对待决算报表工作，切实做到数字真实、内容完整、分析透彻、报送及时。

3）复合地基下卧土层承载力验算：

右侧闸基低液限粘土层承载力低，根据上述由桩体强度确定的桩长，对下部未处理的土层进行承载力验算，计算采用GB50007—2011《建筑地基处理技术规范》提供的公式：

式中：pz——软弱下卧层顶面处的附加应力值，kPa；pcz——软弱下卧层顶面处土的自重压力值，kPa；faz——软弱下卧层顶面处深度修正后的地基承载力特征值，kPa；b，l——基础底面宽度（26 m）和长度（34.3 m）；pk——基础底面处的平均压力值，195.4 kPa；pc——基础底面处土的自重压力值，kPa；z——基础底面至软弱下卧层的顶面的距离，10 m；θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角，取20°；fak——复合地基承载力特征值，100 kPa；γm——基础底面以上土的加权平均重度，14.4 kN/m3。

计算修正后地基承载力为faz=236 kPa，Pz+Pcz=88.8+163.4=252.2 kPa>236 kPa，下卧土层承载力不满足设计要求。因此将低液限粘土层全部处理，即处理深度达基岩面。

右侧3 孔闸室在桩号0+109.5～0+120.8 m 之间闸下地基上部的卵石混合土层相对较厚，桩号0+109.5 m 处厚约11 m，桩号0+120.8 m 处厚约5 m，卵石混合土层承载力满足要求，下伏低液限粘土层经深度修正后的承载力亦满足要求。考虑闸下地基处理的连续性和地基承载力、压缩模量的相对均匀性，对该部分地基亦进行旋喷桩处理，旋喷桩桩径取1.0 m，桩间距取2.0 m，梅花型布置。

以上计算所用参数取自相关资料或类比其他工程，因此所得复合地基承载力为理论估算值。工程施工前，应先试桩，以确定复合地基承载力和有关计算参数，依据试验结果对设计进行相应调整。

3.3 2孔闸室卵石混合土闸基处理

左侧的2 孔闸室下主要为卵石混合土层，卵石混合土闸基承载力满足要求，因此只对其进行碾压处理，以消除架空影响，增加闸基强度。

3.4 泄洪冲沙闸翼墙、消力池边墙地基处理

3.4.1 水闸翼墙地基处理

泄洪冲砂闸上游左右两侧翼墙分别位于卵石混合土层和低液限粘土层上，经计算，泄洪冲砂闸翼墙最大基底平均应力σ平均为267.5 kPa，最大应力σmax为384 kPa，翼墙基底应力较大，地基采用高压旋喷桩进行加固，处理深度达基岩面，旋喷桩桩径取1.0 m，初拟桩间距在左侧卵石混合土地基中取2.0 m，在右侧低液限粘土地基中取1.1 m，桩的布置采用梅花型。计算参数取值：低液限粘土地基同闸基处理；在卵石混合土地基中，面积置换率m=0.22，桩端阻力qp=300 kPa，桩侧摩阻力特征值qsi=60 kPa，桩间土承载力折减系数取0.5。计算结果为：卵石混合土复合地基承载力fspk=332.74 kPa，低液限粘土复合地基承载力fspk=401 kPa，计算结果均满足基底应力要求。

下游翼墙地基应力相对较小，最大基底平均应力σ平均为166.4 kPa，最大应力σmax为264.7 kPa，左侧翼墙卵石混合土地基承载力满足要求，右侧翼墙低液限粘土地基承载力不满足要求，亦采用高压旋喷桩进行加固，处理深度达基岩面，桩径取1.0 m，桩间距取1.3 m，计算得复合地基承载力fspk=293 kPa，满足设计要求。

3.4.2 消力池边墙地基处理

消力池边墙最大基底平均应力σ平均为142.3 kPa，最大应力σmax为192.3 kPa，左侧边墙地基为卵石混合土，卵石混合土地基承载力满足上述基底应力要求，不需要进行处理。右侧边墙地基为低液限粘土，低液限粘土地基承载力不满足上述应力要求，需进行加固处理。

低液限粘土地基处理方式采用换填垫层法，换填材料选用碎石，碎石垫层承载力为200～300 kPa，满足消力池边墙基地应力要求。换填厚度根据JGJ79—2012《建筑地基处理技术规范》提供的公式计算：

式中：pz——垫层底面处的附加应力值，kPa；pcz——垫层底面处的自重压力值，kPa；faz——经深度修正后的垫层底面处的地基承载力特征值，kPa；b——基础底面宽度，7.7m；z——垫层厚度，m；θ——垫层压力扩散角，取23°。

消力池边墙墙高11.0 m，墙底宽7.7 m，修正后地基承载力为157 kPa，取碎石垫层厚2.5 m。计算得：pz+pcz=61+52.45=113.5 kPa，小于地基承载力faz=157 kPa。所以垫层厚度取2.5 m，满足设计要求。

3.5 基础防渗处理

由于覆盖层和下伏基岩强、弱风化层透水性较大，为减小闸基渗漏，降低扬压力，保证地基土的渗透稳定性，对闸基进行防渗处理，防渗轴线沿闸室底板上游侧和翼墙墙趾前部布置。覆盖层防渗可采用混凝土防渗墙，也可结合地基加固处理，采用高压旋喷防渗墙防渗，混凝土防渗墙防渗效果可靠，但施工占地大、施工工艺复杂、费用较高，而混凝土防渗墙的缺点正是高喷墙的优点，且新工艺的应用极大提高了高喷墙的整体性和连续性，增强了高喷墙的防渗性能，因此该工程覆盖层采用高压旋喷防渗墙防渗。高喷墙孔距1 m，单排，钻孔深入基岩0.5 m。防渗墙顶部分别与闸室底板上游侧、翼墙墙趾前部连接，接缝中设“651”型橡胶止水和铜片止水两道。覆盖层下部透水基岩采用灌浆帷幕防渗，灌浆帷幕孔距1.5 m，单排，深入透水率不大于0.1 L/（min·m·m）的弱透水岩层5 m，即深入基岩29.0～34.5 m。闸基防渗结构与左右两侧堆石坝坝基防渗结构紧密相接。

通过对泄洪冲砂闸进行高压旋喷桩基础处理，可以有效地提高基础的承载力，对泄洪冲砂闸的安全运行提供可靠保障。

［1］ 浙江大学，浙江中南建设集团有限公司.复合地基技术规范［M］.北京：中国计划出版社，2012.

［2］ 中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范［M］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［3］ 江苏省水利勘测设计研究院.水闸设计规范［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.

［4］ 李炜. 水力计算手册［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［5］ 吴持恭.水力学［M］.北京：高等教育出版社，1983.