陈 铭

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程简介

阿尔塔什水利枢纽是叶尔羌河流域内最大的控制性山区水库工程，承担防洪、灌溉、发电等综合利用。水库总库容22.49亿m3，主电站装机容量700 MW，单机引用流量111.40 m3/s，布置有4台单机容量175 MW的水轮发电机组。主、副厂房呈上下游平行排列布置，副厂房位于主厂房上游侧，尾水建筑物衔接尾水出口与天然河道。

主电站厂房位于顺河条带状分布的坡脚洪积台地上，厂房挖深40～50 m，主机间基础主要为砂质泥岩和泥质砂岩层，强风化层地基承载力标准值为200 kPa，弱风化层地基承载力标准值为800 kPa；尾水闸墩基础为中更新统洪坡积石层(Q2pl+dl层)，其地基承载力标准值为350 kPa。

2 厂房结构布置

主、副厂房呈上下游平行排列布置，副厂房位于主厂房上游侧，尾水建筑物衔接尾水出口与天然河道。主厂房包括主机间和安装间两部分，永久进厂路布置于厂房右侧；为便于机电设备安装及今后的运行管理，安装间布置于主机间右侧。副厂房包括一、二次副厂房，副厂房整体呈“L”型布置，一次副厂房布置于主厂房上游侧，与主厂房等长。考虑主机间与闸墩地质条件不一致，在机组段和尾水闸墩之间设垂直水流向的结构缝，避免岩、土地基产生不均匀沉降威胁厂房运行安全。

厂区在副厂房上游侧及尾水平台可形成环形通道，安装间下游侧布置回车平台衔接永久进厂路。尾水建筑物由尾水闸墩、尾水反坡及尾水整治段组成。尾水闸墩后接尾水反坡，反坡末端经尾水整治段衔接天然河道。

3 基础处理方式比选

根据主电站厂房尾水闸墩稳定应力的计算成果，尾水闸墩地基面上所承受法向应力范围为421～521 kPa，均大于Q2pl+dl层的地基允许承载力350 kPa，地基承载力不满足要求；因此需要对闸墩部位的基础进行地基处理。根据现场砂砾石覆盖层的地质条件，尾水闸墩基础处理的方式主要有桩基础方案及覆盖层灌浆方案两种基础处理方案。

(1)桩基础方案

采用摩擦型端承桩，桩端设置桩承台，承台伸出闸墩边线以外1 m，尾水闸墩的灌注桩每排20根，有5排，共100根；桩径1 m桩，桩长5～14 m不等(上游至下游)，桩端深入强风化层以下深度不小于1 m。

灌注桩深入基岩，弱风化层的地基承载力特征值800 kPa大于基底法向应力最大值；基础处理后，可满足地基承载力要求。主机间与尾水闸墩的基础条件基本一致，沉降量可以忽略不计，从而最大限度减小结构缝的垂直位移量。

(2)覆盖层灌浆方案

参照《水电水利工程覆盖层灌浆技术规程》相关规定：覆盖层地基固结灌浆的孔深、孔距、排拒可根据现场灌浆试验成果进行分析计算并参照类似工程经验确定。根据工程经验，孔距、排距采用2～3 m，一般情况下就能满足地基允许承载力550 kPa的要求。考虑到灌浆后还要控制尾水闸墩的整体沉降，应保证灌浆后孔和孔之间的基础完全由灌浆材料填充密实，需将灌浆的孔距加密，使基础形成整体结构，从而达到控制基础沉降的目的。

4 基础处理

地基采用群桩基础的处理方案，由于强风化层地基承载力较小且厚度不大，同时弱风化层的地基承载力相对较大，因此灌注桩的桩身应伸入基岩强风化层以下直至弱风化层内才能获得较高的地基承载力。尾水闸墩的尺寸为40.95 m×15.05 m，采用摩擦型端承桩，桩端设置桩承台，承台伸出闸墩边线以外1 m，尾水闸墩的灌注桩每排20根，有5排，共100根；桩径1 m桩，桩长5～14 m不等(上游至下游)，桩端深入强风化层以下深度不小于1 m(见图1)。

图1尾水闸墩桩基平面布置

群桩按实体深基础验算地基承载力，将桩与桩间土一起作为一个实体基础，假定荷载从最外一圈的桩顶以φ0/4的倾角向下扩散传布(φ0为桩长范围内各土层的平均内摩擦角)。计算时先计算单桩承载力，然后考虑群桩计算公式复核群桩中单桩承载力。承台配筋计算取垂直于水流方向，将灌注桩作为支撑，把尾水闸墩底部的应力作为作用在承台上的荷载，取单位宽度1 m的条形承台作为计算单元，按照连续梁计算承台的内力。桩体配筋计算按照轴心受压构件计算，取桩体可能受到的最大竖向作用力作为设计荷载计算其内力。

经计算得出以下结论：

(1)单桩承载力：在机组各种运行工况下，单桩的作用力范围均小于单桩承载力特征值1.2 Ra的范围，因此单桩承载力满足规范要求。

(2)群桩地基承载力：在机组各种运行工况下，实体基础基底应力为329～408 kPa，均小于地基承载力特征值800 kPa；因此群桩承载力满足规范要求。

(3)承台跨中最大弯矩为354.21 kN·m，经计算为构造配筋。选取主筋为φ20@200，分布筋φ16@200。

(4)灌注桩经过计算按照最小配筋率配筋，选取主筋为16φ18，选用箍筋为φ10@200，同时根据规范要求，对桩顶以下3 m范围内的箍筋进行加密至φ10@100，并按照构造要求设置加劲箍筋φ18@2 000。

5 结 语

基础处理主要是针对尾水闸墩部位进行的，不仅要保证基础承载力满足设计要求，同时要控制主机间与尾水闸墩间不出现较大的沉降差，避免主机间与尾水闸墩间止水破坏，影响电站安全运行。在尾水闸墩底板基础四角的混凝土灌注桩桩顶及桩间共布设12组土压力计，以监测桩与桩间基础受力分布情况；在混凝土灌注桩内共布设16组双向应变计，以监测桩的受力情况；取得了很好的效果。

参考文献：

[1] 索丽生，刘 宁，等．水工设计手册(第2版)第8卷：水电站建筑物[M]．北京：中国水利水电出版社，2014．

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