常州市横塘河北枢纽主体建筑物基础处理设计

韩巧丽

(上海勘测设计研究院，上海200434)

1 工程概况

常州市横塘河北枢纽为横塘片横塘河北端的控制水利枢纽，主要功能是满足横塘片低洼地区的防洪排涝，其次是为城市景观及改善水生态环境。枢纽主要建筑物为一座设计流量为40.0m3/s的双向泵站及2 ×10.0 m的节制闸。泵站及节制闸地面(6.5 m高程) 以下采用钢筋混凝土整体坞式结构，泵闸上部厂房为综合性建筑，地面1 层为主厂房，2、3 层为生产管理用房，地面以上建筑总高度为19.9 m，采用钢筋混凝土框架结构，7 度抗震设防，泵闸垂直水流向剖面图见图1。泵站采用4 台单机流量10 m3/s的双向贯流泵，共一块底板，底板垂直水流方向总宽度28.40 m，顺水流方向长28.30 m，底板底面高程－2.60 m。节制闸工作门采用升卧式平面钢闸门，共一块底板，底板顺水流方向长26.00 m，垂直水流方向总宽度23.30 m，底板底面高程－1.50 m。泵闸底板布置图见图2，图中LD6、LD7、LD14、LD15 为泵站沉降观测点位置，LD17、LD18、LD24、LD25 为节制闸沉降观测点位置。

2 工程地质

场区30.0 m深度范围内分为9个工程地质大层，地震基本烈度为7 度，场地区地质剖面图见图3，土层物理力学指标见表1。

图1 泵闸剖面图

图2 泵闸底板布置

图3 场地区地质剖面

表1 地基土物理力学性质指标

3 泵房、节制闸基础处理设计

3.1 整体稳定分析

根据《泵站设计规范》( GB/T50265—97) 、《水闸设计规范》( SL265—2001) 的规定，泵站、节制闸的稳定分析按下式进行:

3.1.1 泵房、闸室沿基础底面的抗滑稳定计算

计算公式为:试验值( ④2 层φCφ=6 KPa，φ=28°) ，并控制折算的综合摩擦系数

3.1.2 基础底面应力的计算

泵站、节制闸闸室基底应力根据其结构布置及各种运行工况的受力状况计算确定，其计算公式如下:

泵站稳定计算结果见表2，节制闸闸室稳定计算结果见表3。

表2 泵站整体稳定计算结果

表3 节制闸整体稳定计算结果

由表2、表3 计算结果可见，在各种工况下，泵站、节制闸基底平均应力均小于表④2层粉土的允许承载力140 kPa，最大应力小于④2层粉土允许承载力的1.2 倍，虽然节制闸地震工况的应力比大于2.0，但根据《水闸规范》表7.3.55 的注2，

根据地勘部门建议，为了安全，经研究设计中φ0采用0.9φ，C0采用0.2 C; C、φ 分别为地基土室内饱和固结快剪可认为应力比在允许范围，抗滑稳定安全系数均大于允许值，因此，泵站、节制闸整体稳定均能满足规范规定的要求。应力比也在允许范围，稳定安全系数也满足要求，因此，泵站、节制闸整体稳定均能满足规范规定的要求。

3.2 地基沉降分析

地基沉降计算采用水闸规范第8.3 节规定的分层求和法进行，地基的最终沉降量按下式计算:

计算中，考虑边荷载的影响，地基沉降量修正系数取1.20，地基压缩层计算深度按计算层面处土的附加应力与自重应力之比0.15 确定，最终沉降量考虑结构刚性的影响进行适当的调整。泵站、节制闸底板中点的最大沉降量不大于15 cm。基础底面下附加应力根据水闸规范附录J.0.4 和J.0.5 规定计算。沉降计算控制工况按正常运用工况下的不利组合，泵站为基本组合反向挡水，节制闸为基本组合正向挡水，泵站基底应力见表2，节制闸基底应力见表3，泵站沉降计算结果见表4，节制闸沉降计算结果见表5。

表4 泵站地基沉降计算结果

表5 节制闸地基沉降计算结果

从表5 看出，地基最大沉降量满足规范规定的要求，节制闸与泵房之间的最大沉降差为3.06 cm，均小于规范规定的5 cm。故泵站、节制闸基础不须进行专门的处理。

4 监测成果

泵闸主体结构于2006年8月施工完成，在闸室、泵站底板上四角各布置1个沉降观测点，沉降观测点位置图见图1。泵站沉降观测初始值采集于2005年8月10日，至2008年9月26日，沉降过程线已经收敛且稳定。泵站累计沉降量最大位于测点LD7 处，沉降量为79 mm; 沉降量最小的位于测点LD6 处，沉降量为14 mm。泵站南北向差异沉降最大为39 mm，东西向差异沉降最大为41 mm。泵站累计沉降量及差异沉降均小于规范允许值。

节制闸沉降初始值采集于2005年11月4日至2008年9月26日，沉降过程线已经收敛且稳定。节制闸边墩累计沉降量最大位于测点LD24 处，沉降量为60 mm; 沉降量最小的位于测点LD17、18 处，沉降量为24 mm。节制闸南北向差异沉降最大为2 mm，东西向差异沉降最大为36 mm。节制闸累计沉降量及差异沉降均小于规范允许值。

5 结 论

1) 泵闸主体建筑物基础座落在④2 层灰色粉土上，该层厚度有9 m左右，承载力140 KPa，基础未做专门处理的设计方案是合理的，沉降观测数据与理论计算数据虽有出入，但规律是一致的。

2) 合理的施工组织设计为本工程基础处理设计提供了有利的保障。

3) 本工程的长期跟踪监测为以后类似工程的设计提供了改进依据。

［1］上海勘测设计研究院. 常州市武澄锡横塘片洼地治理北枢纽工程初步设计报告［R］. 上海:上海勘测设计研究院，2004.

［2］上海勘测设计研究院. 常州横塘河北枢纽运行期安全检测报告［R］. 上海:上海勘测设计研究院，2011.