溢流调压井泄水道结构及基础处理优化设计

摘要：千岛湖配水工程在闲林出口库内设置自由溢流形式调压井，溢流调压井泄水道左侧距离山谷线较近，泄水道顶部及中下部基础出现局部松散土体，基础呈现承载力不足、局部脱空、稳定性差且不均匀沉降等不利情况。结合施工现场及相关工程基础处理经验，通过调整泄水道纵向坡比、回填混凝土、增设盲沟及延伸锚筋长度等措施，对泄水道进行了结构及基础优化设计处理，优化设计后基础处理得当，使工程施工顺利开展并平稳运行，在施工进度管理、质量把控及成本控制上均具备较好的可行性及借鉴性。

关键词：调压井泄水道松散土体基础处理优化设计

中图分类号：TV223;TV651.1

OptimalDesignoftheStructureandFoundationoftheSluicewayofOverflowSurgeChambers

LIUDakang

Zhejiang TongjiVocationalCollegeofScienceandTechnology，Hangzhou，ZhejiangProvince，311231China

Abstract：ThewaterdistributionprojectoftheQiandaoLakesetsupafreeoverflowsurgecamberintheoutletoftheXianlinreservoir.Theleftsideofthedrainagechanneloftheoverflowsurgecamberisclosetothevalleyline，andthefoundationsatthetopandmiddle-andlower-partsofthedrainagechannelhavelocalloosesoilandpresentunfavorableconditionssuchastheinsufficientbearingcapacity，localcavitation，poorstabilityandunevensettlement.Combinedwiththefoundationtreatmentexperienceoftheconstructionsiteandrelatedengineering，thispapercarriesouttheoptimizationdesignofthestructureandfoundationofthedrainagechannelbyadjustingitslongitudinalsloperatio，backfillingconcrete，addingblindditchesandextendingthelengthofanchorbars.Afteroptimizationdesign，thefoundationsisproperlytreated，makingengineeringconstructioncarryoutsmoothlyandrunsmoothly，whichhasgoodfeasibilityandreferenceinconstructionschedulemanagement，qualitycontrolandcostcontrol.

KeyWords：Surgecamber;Sluiceway;Loosesoil;Foundationtreatment;Optimizationdesign

1研究背景

为解决中国某些地区缺水问题，自20世纪80年代开始，中国已经兴建或规划设计了数十项大型跨流域调水工程[]。在长距离输水工程中，为满足输水系统的正常运行及检修，输水隧洞沿线需设置取水控制闸、事故检修闸、溢流调压井等竖井类水工建筑物。

溢洪道建筑物失事而造成灾害的情况也并不少见，较近一次是美国的奥洛维尔大坝溢洪道事故[2]，发生在2017年2月7日，造成18.8万人撤离。我国的一些相关水利学者根据资料分析该事故[3]，认为奥洛维尔大坝溢洪道事故是由于泄槽基础岩石风化严重、地基处理不到位等原因所致，并提倡在设计高水头、高流速溢洪道时，应加强地基处理、保证底板厚度强度、表面设抗冲耐磨混凝土等。

杭州市第二水源千岛湖配水工程从千岛湖淳安县境内取水，通过输水隧洞将水引至杭州市余杭区闲林水库，全长约113.22km，设计流量为38.8m3/s[4-5]。为避免由于闲林控制闸或上游流量控制闸启闭过程中对上游输水系统产生水锤破坏。在闲林出口库内设置自由溢流形式调压井，溢流泄水道基础出现局部松散土体。本文针对溢流调压井泄水道基础开挖过程中出现的问题，结合实际施工现状，以及相关工程的处理处理经验[6-10]，采用了结构优化、局部基础回填混凝土处理、延长锚筋等措施，使得工程施工顺利进行。

2溢流调压井及泄水道设计概况

2.1结构尺寸设计概况

溢流调压井布置在闲林控制闸上游，主洞左侧，由支洞水平段、竖井段和出口泄水道组成，总长为364.9m。调压井溢流口顶部除泄水道侧外，另外三面均布置C30W6F50衡重式挡墙。

溢流泄水道沿溢流口至闲林水库岸坡布置，斜坡段水平投影长约134.05m，泄水道顶高程为106.5m，末端底高程为65.5m，纵向坡比设计分为1∶2、1∶2.5和1∶3.7。泄水道净宽12.0m，底板采用C30W6F50混凝土泄槽底板，厚60cm。泄水道两侧设置C30W6F50混凝土挡坎，除靠顶部20m长范围内为渐变段，高度由4.5m渐变为2.5m，其余段均高约2.5m，采用重力式结构。

2.2基础概况

泄水道底板要求坐落在强风化基岩上，并设C25@2mx2m锚筋，L=3m，底板以下设两道纵向排水盲沟。

3泄水道基础开挖情况

本工程溢流调压井泄水道基础采用爆破开挖。

水道顶部及中下部开挖至设计基础面时，基础出现局部松散土体，经参建四方现场联合查看，考虑大部分区域松散土较浅，要求施工松散土处继续开挖至强风化岩面。

基础开挖时，施工单位应采取预裂爆破和预留保护层等保护建基面的开挖方式，避免泄水道开挖后的基础岩石局部发生开裂或破碎，基础形成超挖。

同时基础开挖清基后应及时封闭，以避免基岩面长期外露导致裸露岩体风化破碎形成超挖。

4设计优化措施

4.1调整溢流泄水道纵向坡比

泄水道纵向坡比设计分为1∶2、1∶2.5和1∶3.7，为尽可能贴合已开挖建基面，减少基础超挖回填量，将泄水道纵向坡比调整为1∶1.72、1∶2.53和1∶4.5。

4.2局部超挖部位回填C20混凝土

对于部分通过坡比依然无法调整的建基面，采用C20素混凝土回填至建基面再进行后续施工。但在基础回填前应先进行底板盲沟施工。

4.3相应延伸底板锚筋长度

对局部超挖部位的锚杆进行加长，保证入岩深度不变。

经优化设计后基础处理得当，使工程施工顺利开展并平稳运行。

5结论

通过溢流调压井泄水道结构及基础处理优化设计，开挖基础较差问题得到较好的解决，工程得以顺利进展，得出的结论如下。

（1）从平面地形上看，泄水道虽然避开了山谷线，但因溢流泄水道底板基础开挖较深（最深约8m），还是受到了山谷线的影响。因此，泄水道应尽量布置在等高线较为平顺的坡面上，并尽可能避开山谷或山脊，且应深入考虑基础挖深后受山谷线的影响，必要时应在影响最为显著的地方进行地质钻孔取芯，对此处岩面线进行精准确定。

（2）采用结构优化、混凝土回填、底板盲沟实施、局部延长锚筋长度等措施后，泄水道的基础得到了有效处理。在施工进度管理、质量把控及成本控制上均具备较好的可行性及借鉴性。

（3）泄水道基础开挖时相关参建方应严格控制开挖质量，基础开挖进行预裂爆破，并预留保护层。设计单位应该加强现场沟通交流，如遇与勘察设计成果不符合的情况，可及时做出调整，以避免后续二次开挖或已开挖建基面难以进行设计调整等现象。

（4）施工单位应合理组织施工，泄水道基础开挖完成清基后，及时浇筑混凝土封闭，以防基础岩体外露引起风化或破坏。