摘要：沙坪水閘左岸翼墻采用鋼筋混凝土扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)，并采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，本文通過對沙坪水閘左岸翼墻水平抗滑安全復(fù)核與分析，并提出解決翼墻在填土主動土壓力作用下水平滑動的處理方案。經(jīng)實踐證明，該處理方案取得了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：水閘；翼墻；安全分析；處理措施

中圖分類號：TV66文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1工程概述

鶴山市沙坪水閘位于西江右岸一級支流沙坪河下游出口約1km處，距沙坪鎮(zhèn)（市府駐地）東北方向6km。沙坪水閘是西江鶴山大堤上的一座重要水閘，與鶴山大堤一起是鶴山市城區(qū)與古勞、沙坪、龍口、桃源、雅瑤等五鎮(zhèn)防御西江洪水的第一道防線，是一座以防洪為主，結(jié)合蓄水灌溉、改善航運等綜合利用的中型水閘。水閘主要水工建筑物有：泄水閘7孔，每孔凈寬8m，船閘1孔，凈寬10m，總凈寬66m，總寬度88.04m。

該水閘建于1958年底，鑒于當(dāng)時的歷史條件，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，結(jié)構(gòu)型式不甚合理。同時運行至今已40多年，受損嚴(yán)重。2005年起對沙坪水閘進(jìn)行全面的除險加固達(dá)標(biāo)工作，加固工程中包括新建水閘上游左岸翼墻。

水閘上游左岸原為土堤，自然放坡至河床底。為美化水閘兩岸環(huán)境及水閘上游左岸場區(qū)的有效利用，在水閘上游左岸新建長約102m的翼墻。翼墻設(shè)計采用鋼筋砼扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計翼墻頂及墻后回填土高程為7.5m（珠基，以下同），翼墻底板底高程為-3.0m，底板寬9m，一個分縫段長15m?；A(chǔ)處理采用φ400AB型預(yù)應(yīng)力管樁，橫向樁間距為3.50m，縱向樁間距為2m，翼墻設(shè)計斷面如圖1。

工程位于珠江三角洲沖積平原上，沖積層厚度較大，地基軟弱。根據(jù)鉆孔揭露，墻址管樁深度內(nèi)各土層自上而下分層為：

①淤泥質(zhì)土：γ＝18kN/m3，c=12kPa，φ=10o，E=4MPa；

②殘積砂質(zhì)粘性土：γ＝20kN/m3，c=15kPa，φ=25o，E=30MPa。

2005年12月14日上午對左岸翼墻樁號0-015.71～0-030.71段開挖至設(shè)計要求的-3.0m高程，準(zhǔn)備下午澆墊層，中午該開挖段邊坡發(fā)生滑塌。經(jīng)開挖后發(fā)現(xiàn)因邊坡滑塌擠壓拱起部分淤泥，靠近邊坡兩排樁都發(fā)生了不同程度的位移，補樁后繼續(xù)施工。

2006年1月8日，水閘上游左岸翼墻墻后在回填砂過程中，當(dāng)?shù)谌龎K(樁號0-000.71～0+014.29)墻體回填砂到底板上時，墻體產(chǎn)生了位移，根據(jù)施工單位測量最大水平位移達(dá)38mm。

2翼墻水平抗滑安全復(fù)核與分析

由于翼墻基礎(chǔ)采用了剛性基礎(chǔ)，翼墻上部的荷載基本由樁基承擔(dān)，而建基面下土層與基礎(chǔ)底板之間有部分脫離，使得翼墻底板和其下地基土之間的摩擦力減小，墻后填土產(chǎn)生的水平土壓力大部分由樁基承擔(dān)。因此須對φ400AB型預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的抗水平承載力進(jìn)行分析計算。

1）計算方法

取單樁作為計算單元，把單樁看作一豎放的彈性地基梁，采用文克勒模型的橫向荷載作用下樁、土共同作用方法計算管樁的內(nèi)力和位移。

2）計算結(jié)果

原設(shè)計斷面：翼墻頂及墻后回填土高程為7.5m，翼墻底板底高程為-3.0m，底板寬9m，一個分縫段長15m?；A(chǔ)處理采用φ400AB型預(yù)應(yīng)力管樁，樁橫向間距為3.50m，共3排，樁縱向間距為2m，共7排，合計21根樁，具體見圖1。

根據(jù)地質(zhì)及翼墻設(shè)計斷面參數(shù)計算得，當(dāng)單根管樁樁頂荷載為65kN時，管樁的計算最大彎矩為63kN.m，等于φ400AB型預(yù)應(yīng)力管樁的抗裂彎矩，水平荷載不能再增加，因此單根管樁的水平承載力為65kN。此時，管樁的最大位移約11mm。

3）翼墻水平抗滑驗算

該墻后設(shè)計填中粗砂，根據(jù)土力學(xué)知識可計算得相應(yīng)的單位寬度范圍的填土主動土壓力為228.8kN。根據(jù)樁基布置，沿水流方向每15m范圍布置21根樁，因此平均每米1.4根。1.4根樁能抵抗的水平荷載為91kN。偏保守考慮，完全不計翼墻底板和地基土之間的摩擦力，總水平抗力為91kN，小于228.8kN，因此翼墻樁基難以滿足翼墻水平抗滑穩(wěn)定的要求。

4）翼墻水平滑動原因分析

左岸翼墻樁號0-015.71～0-030.71段由于基坑開挖后會形成高邊坡，且基底淤泥質(zhì)土承載力較低，因此，在土壓力的作用下，邊坡側(cè)填土出現(xiàn)下沉，并且擠壓墻底的淤泥質(zhì)土層，使該土層產(chǎn)生深層滑動，以致基坑滑塌、淤泥拱起和靠近邊坡的兩排樁都發(fā)生了偏移。

左岸翼墻樁號0-000.71～0+014.29段由于墻后填土較高，墻后土壓力較大，而管樁的抗水平力小于墻后填土主動土壓力，導(dǎo)致了沿翼墻基底面發(fā)生剪切破壞而滑動，翼墻出現(xiàn)水平位移。

3處理措施

通過對翼墻水平抗滑安全分析可知，填土產(chǎn)生的主動土壓力遠(yuǎn)大于管樁的水平承載力，因此必須對翼墻原設(shè)計方案進(jìn)行修改或降低翼墻后回填土高度。但從使用功能上考慮，翼墻后的地面標(biāo)高考慮到場地的利用和環(huán)境問題已沒有太大降低空間。同時，修改方案應(yīng)考慮施工工期、造價、行洪影響等因素。

綜合以上因素的影響和考慮汛期即將來臨，工期非常緊迫，最后決定采用了以下處理措施：

1）提高翼墻底板高程?？紤]到由于開挖后會形成高邊坡，對相鄰建筑物有影響，而通過提高翼墻底板高程，即可以相對降低墻高和墻后填土高度，降低墻后填土的土壓力。設(shè)計對左岸翼墻作如下變更：將擋土墻底板底高程提高1m，即由-3.0m提高至-2.0m，墻前趾增加齒墻，寬500mm，高1m，即做到-3.0m。

2）盡量降低墻后填土頂面高程。由于擋土墻墻后土壓力的大小與土壓力的高度成平方關(guān)系，因此，通過降低墻后填土頂面高程，可以大大減小墻后土壓力。考慮到其使用功能，翼墻后的地面標(biāo)高已沒有太大的降低空間，最多只能將翼墻內(nèi)側(cè)填土標(biāo)高降低至6.50m高程左右，因此墻后填土標(biāo)高由原設(shè)計的7.50m降至6.50m高程。

3）在不影響行洪斷面前提下，在翼墻外側(cè)增加干砌石反壓平臺。根據(jù)行洪要求，反壓體的頂標(biāo)高不宜超過1.0m。經(jīng)計算反壓體頂面標(biāo)高為1.0m時，翼墻水平抗滑安全系數(shù)能滿足規(guī)范要求，因此翼墻前反壓平臺頂高程取1.0m高程。如果在墻前直接砌筑干砌石反壓平臺，摩擦系數(shù)較小，反壓的寬度需要19.6m，由于反壓平臺寬度太寬，難以滿足水閘的行洪要求，因此需要增加反壓體與地基土的摩擦系數(shù)，以增大反壓體與地基的阻滑力，減小反壓平臺的寬度。針對這一摩擦系數(shù)較小的問題，采用了在反壓體范圍打杉木樁，間距0.50m，樁長6m，并在木樁頂澆筑一層厚0.50m的鋼筋混凝土板。經(jīng)此措施處理后，反壓體寬度可縮短至11.80m。但考慮到通航、排洪等使用要求的問題，1.0m標(biāo)高的反壓平臺不宜超過7m，而0.0m標(biāo)高的反壓平臺可適當(dāng)加寬。采取上述措施后，重新計算確定，反壓體1.0m標(biāo)高處頂寬為9m，0.0m標(biāo)高處頂寬8.5m。翼墻外側(cè)反壓體的設(shè)計斷面如圖2。

4）在翼墻內(nèi)側(cè)底板外施打木樁。以上三種處理措施解決了抵抗填土主動土壓力的水平抗滑問題。但由于翼墻墻后填土荷載還將在軟土層產(chǎn)生水平側(cè)向力，為保證內(nèi)排樁基的安全，在翼墻內(nèi)側(cè)底板外施打木樁，將填土荷載通過杉木樁盡可能傳至深處，以減少軟土側(cè)壓力，具體如圖2。

結(jié)語

通過采取上述方案對翼墻進(jìn)行處理后，幾年來運行良好，到目前為止，沙坪水閘左岸翼墻再未出現(xiàn)水平滑移的現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著提高。

參考文獻(xiàn)

[1]江門市水利水電勘測設(shè)計院有限公司.鶴山市沙坪水閘除險加固達(dá)標(biāo)工程初步設(shè)計報告[Z].2004

[2]廣東省水利水電科學(xué)研究院.鶴山市沙坪水閘左岸翼墻設(shè)計咨詢[Z].2006.