汾阳花枝水库泄洪排沙闸施工...中闸室地基存在的问题及处理_张磊.pdf

【设计与施工】汾阳花枝水库泄洪排沙闸施工过程中闸室地基存在的问题及处理张磊(太原理工大学建筑设计研究院有限公司，山西 太原 030024)摘要 汾阳花枝水库泄洪排沙闸施工过程中，承载力建议值虽然能够满足闸基承载力要求，但因为存在渗漏，机械钻孔困难，无法正常施工。文章根据闸室地基发现的问题，提出了解决闸基低液限粘土承载力不足及砂砾卵石夹层渗漏问题的方法，保证了工程顺利施工。关键词 闸设计地基处理;砂砾卵石夹层;砂砾石换填;旋喷桩中图分类号:TV551 4;TV662文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0058 021工程概况汾阳市花枝水库位于文峪河二级支流董寺河，在石家庄村北的汾阳市西二环公路上游 100 m 处。工程任务是调蓄中部引黄部分供水，提供农业灌溉用水，改善永田渠部分灌溉面积。水库控制流域面积 19 2 km2，设计改善灌溉面积 1 540 万 hm2，年供水 115 7 万 m3，水库总库容 175 6 万 m3。水库为小()型，工程等别为等，主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级。大坝、泄洪排沙闸洪水标准为 30 年一遇设计，300 年一遇校核，闸下消能防冲设计洪水标准为 30 年一遇。水库枢纽工程由大坝和泄洪排沙闸组成。大坝为碾压式均质土坝，最大坝高 12 m，坝顶宽6 0 m、长161 0 m，上游坝坡坡比为 1 3 0，下游坝坡坡比为 1 3 0，水库正常蓄水位 777 8m，汛期限制水位 775 5 m，死水位 771 5 m。大坝上游护坡采用干砌块石护坡，护坡底设反滤层;下游采用草皮护坡。大坝采用褥垫排水和棱体排水综合排水。在坝底距坝轴线 1/3 底宽处，设置粘土截水槽，槽底宽 3 m、顶宽 9 m、槽深 3 m。泄洪排沙闸位于大坝中部，由进口引渠段、闸室段、陡坡段、消力池段、海漫段、防冲槽段组成。进口引渠段为喇叭形，长 26 0 m，底板顶高程 768 0 m。闸室段长 19 0 m、宽 3 0 m，分别布置 1孔检修闸门和工作闸门，闸孔尺寸均为 3 m 3 m。陡坡段长8 0 m、宽 3 0 m、坡比 1 4 2。消力池长28 0 m、宽 3 0 m、深1 9 m，消力池底高程为 766 1 m。海漫采用干砌石要式厚 0 5m、长 73 0 m。防冲槽深 2 m、长 16 m。2设计闸室地质评价2 1闸基工程地质特征泄洪排沙闸闸室地基为全新统低液限粉土层，厚 0 4 m，结构松散，工程性质差，不宜作为闸基持力层，需挖除处理。其填下为上更新统低液限粉土、低液限粘土结构较密实，工程地质特性较好，存在不均匀变形问题，建议进行处理。上更新统低液限粉(粘)土地层承载力建议值为 90 100 kPa，闸基低液限粉土、低液限粘土开挖边坡地质建议值为 1 0 75，闸底板与闸基土的摩擦系数地质建议值为 0 25 0 28。2 2闸基渗漏上更新统低液限粉土层为渗漏层，是坝基土渗漏的主要通道，其下的低液限粘土层可视作相对隔水层。2 3渗透稳定闸基低液限粘土、低液限粉土属粘性土，其渗透类型主要是流土。根据本次坝基土土工试验资料，闸基低液限粉土、粘土孔隙比平均值分别为0 765、0 675，按孔隙比计算的孔隙率分别为43 34%、40 30%，土的比重平均值分别取 2 70、2 71。经计算，坝基流土、型土的临界水力比降为 0 96、1 02。根据水利水电工程地质勘察规范(GB 504872008)，宜以土的临界水力比降除以 1 5 2 0 的安全系数值作为土的允许水力比降。根据本工程重要程度，安全系数取2 0。因此，闸基土产生流土变形的允许水力比降为 0 48、0 51。本次建议允许水力比降总体按 0 48 考虑。2 4液化闸基全新统低液限粉土层厚 0 4 m，结构松散，工程性质差，不宜作为坝基持力层，需挖除处理。其下上更新统低液限粉土层粘粒含量 12 4%27 4%，平均值 21 8%;低液限粘土层粘粒含量 19 0%40 7%，平均值 31 8%，土层粘粒含量绝大多数大于 17%。工程区位于抗震设防烈度 7区，地震动峰值加速度为 0 15 g。根据 水利水电工程地质勘察规范(GB85内蒙古水利2022 年第 12 期(总第 244 期)504872008)附录 P，可判为不液化。2 5闸基土湿陷性根据闸基处竖井取原状土样试验结果，坝基土湿陷系数为0 001 0 010，均小于 0 015，不具湿陷性。2 6基坑涌水闸基设计于低液限粉土与低液限粘土层，地下水位埋深较浅。闸基开挖施工时，可能存在基坑涌水问题，需采取排水措施。由于土层渗透性弱，闸基开挖深度小，经分析，涌水量不大。3闸室基础处理3 1设计闸室基础处理根据泄洪排沙闸实际运用的可能性，对闸室施工完建期及正常运用期，分别进行地基应力计算。地基应力计算公式如下:Pmaxmin=GA+MW式中Pmaxmin闸室基底应力的最大值或最小值，kPa;G作用在闸室上的全部竖向荷载，kN;M作用在闸室上全部竖向和水平向荷载对基础底面垂直水流方向形心轴的力矩，kNm;A闸室基底面的面积，m2;W闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，m3。根据计算结果，闸室基础地基平均基底应力171 3 kPa，最大基底应力 228 5 kPa，最小基底应力 166 8 kPa，持力层地基允许承载力 100 kPa，承载力不满足要求，需要进行处理。根据 建筑地基处理技术规范(JGJ 792012)，闸基地基处理采用水泥土搅拌桩，对有粘结强度增强体复合地基:fspk=maAp+(1 m)fska=fcuAp式中fspk复合地基承载力特征值，kPa;fsk处理后桩间土承载力特征值，kPa;单桩承载力发挥系数，可按地区经验取值;m面积置换率;a作用在闸室上的全部竖向荷载，kN;桩土间土承载力发挥系数;Ap桩的截面面积，m2;fcu与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下 90 d 龄期的立方体抗压强度平均值，kPa;桩身强度折减系数，干法可取 0 20 0 30;湿法可取 0 25 0 33。根据计算，复合地基承载力特征值 fspk=179 kN，处理后，地基承载力满足规范要求。闸基地基处理采用水泥土搅拌桩，搅拌桩直径 500 mm、有效桩长 6 0 m、桩间距 1 2 m，处理范围为闸基外扩 2 排。在闸底板上游侧做加密桩，加密桩伸入坝底截水槽，与截水槽连接，在坝底形成一个完整的防渗体。3 2闸室施工中基础存在的问题在泄洪排沙闸基础水泥搅拌桩施工过程中，钻孔机械在水闸进水口处钻入一定深度后无法继续钻进。经过多个位置的试钻，仍不能顺利完成钻孔工作，无法进一步施工。建设、设计、监理单位经过现场查看施工单位的试钻后，决定补充坝基及闸室的地勘工作。拟新增 10 个勘探点，新增钻孔沿坝轴线及闸基齿墙布置。施工勘察共完成勘探钻孔 10 个，孔深 10 0 20 0 m。勘察期间，各勘探点孔口标高 769 50 771 22 m，勘探孔最大相对高差为 11 26 m。根据野外钻探及室内土工试验结果，勘探深度范围内地基土自上而下可划分为 4 层。第层素填土(Q2ml4)黄褐色，以粉土为主、含有植物根系，煤屑等，堆积年代短，力学性质不均匀，结构较松散。平均厚度0 57 m，建议地基土承载力 70 kPa。第层低液限粉土(Qal+pl4)褐黄色，含云母、氧化物等，湿，密实状态，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，呈中等压缩性。平均厚度4 2 m，建议地基土承载力 120 kPa。第层砾粒(Qal+pl4)褐黄色，母岩成分以砂岩、灰岩为主，多为亚圆形，一般粒径 3 9 cm，以粗砾填充，中密状态。平均厚度2 8 m，建议地基土承载力 300 kPa。第层低液限粉土(Qal+pl3)褐黄色，含云母、氧化物等，湿，密实状态，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，中等压缩性。局部夹有低液限粘土透镜体或薄层。建议地基土承载力 140 kPa。根据补充的地质勘察资料，闸室底板下 766 0 764 86 m高程内为全新统冲洪积低液限粉土。该层建议地基土承载力120 kPa，承载力不满足要求;其下 764 86 760 66 m 高程内存在砂砾卵石夹层，该层承载力建议值为 300 kPa，承载力满足要求，存在渗漏的问题。3 3闸室基础处理方案比选闸室底板下全新统冲洪积低液限粉土厚1 14 m，其下砂砾卵石夹层厚 4 2 m。3 3 1砂砾石换填方案因全新统冲洪积低液限粉土承载力不足，可利用砂砾卵石夹层作为闸室地基持力层。采用砂砾石换填全新统冲洪积低液限粉土层，闸底板迎水侧设旋喷桩形成混凝土防渗墙进行防渗。3 3 2混凝土旋喷桩方案采用混凝土旋喷桩对整个闸室地基进行处理，旋喷桩有效95汾阳花枝水库泄洪排沙闸施工过程中闸室地基存在的问题及处理张磊【设计与施工】阳江抽水蓄能电站厂用电系统及其相关设备布置设计谢焕锋(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635)摘要 文章介绍了阳江抽水蓄能电站的厂用电系统接线形式结构、厂用电设备及厂用电导体布置方案。关键词 抽水蓄能电站;厂用电;桥架;设备布置中图分类号:TV74文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0060 031工程概述阳江抽水蓄能电站位于广东省阳春市与电白县交界处的八甲山区，距阳江市60 km。电站规划装机规模2 400 MW，电站分2 期建设，近期建设规模为 3 400 MW，上、下水库挡水、泄水建筑物在近期一次建成，输水系统、地下厂房分期建设。近期电站由主副厂房、主变洞、母线洞、尾水闸门室、高压电缆洞、交通洞、排风竖井、排水廊道等地下厂房系统以及地面开关站等组成。近期电站出线采用 1 回交流 500 kV 电压等级接入阳江蝶岭开关站，并预留间隔与远期电站连接。2厂用电接线2 1厂用电电源引接方式厂用电主电源从主变低压侧引接，机组发电工况时，由发电电动机机提供电源，停机、水泵工况通过主变压器由电网倒送电。备用电源引接自地区 10 kV 电源，并设置 10 kV 柴油发电机组作为电站保安电源。2 2厂用电接线厂用负荷中无高压电动机，厂用变压器如果采用 20 kV 一级降压至 0 4 kV 配电，厂用变压器低压侧 0 4 kV 的电流太大，难以选择载流导体，且电站负荷分布范围较广，负荷类型较直径 1 2 mm、孔距 2 0 m，深入砂砾石层下不透水层 1m，闸底板迎水侧设旋喷桩形成混凝土防渗墙进行防渗。3 3 3比选结果以上 2 个方案均能解决闸室地基承载力及闸室渗漏问题。闸室底板下全新统冲洪积低液限粉土较薄，换填施工方便，且换填方案更为经济。综合考虑后，闸室基础处理采用砂砾石换填方案。3 4闸室基础处理将闸基下 764 86 m 高程上部低液限粉土层挖除，采用砂砾石换填，利用砂砾卵石夹层作为闸室地基持力层。闸底板迎水侧齿墙下设 1 排旋喷桩，形成混凝土防渗墙，高喷防渗墙旋喷桩有效直径 1 2 mm，孔距1 0 m，底部深入砂砾石层下不透水层1m。高喷防渗墙采用三管法，分2 序施工。高喷灌浆液选用水泥浆，水泥选用 42 5#普通硅酸盐水泥，水灰比初选为 1 1，墙体渗透系数 106cm/s，抗压强度 3 0 MPa。砂砾卵石夹层除存在闸基范围外，还向两侧坝基延伸一定距离。根据砂砾卵石夹层的具体位置，旋喷桩防渗墙沿轴线方向向左岸、右岸分别延伸 47、68 m，以截断渗漏层，形成完整的防渗体，坝体段防渗墙顶高程高于坝基开挖高程 1 m。4结论闸室基础水泥搅拌桩施工过程，因遇到砂砾卵石夹层，同时，钻孔机械钻头较小，钻入一定深度后无法继续钻进，施工遇到困难。闸室基础通过砂砾石换填方法解决问题，既能满足闸基承载力要求，又能截断闸基及坝基可能存在的渗漏通道。因此，新闸室基础处理方案合理、可行。参考文献 1 盛芳，砂砾石与淤泥交互复杂地基水闸基础处理设计 J 四川水力发电，2010，29(5):21 24 2 张惠军，金泽水库取水闸基础设计及优化J东北水利水电，2019(4):