曹煒倫

(遼寧省石佛寺水庫管理局, 遼寧 沈陽　110166)

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石佛寺水庫啟閉機(jī)室兩側(cè)設(shè)備樓沉陷問題的探析與處理

曹煒倫

(遼寧省石佛寺水庫管理局, 遼寧 沈陽110166)

【摘要】本文對(duì)石佛寺水庫泄洪閘啟閉機(jī)室及兩側(cè)設(shè)備樓和電梯樓沉陷問題進(jìn)行了分析，在結(jié)構(gòu)分縫處鋪設(shè)了搭接式鋼板便于日常安全通行，另外在檢修門吊安場(chǎng)地鋪設(shè)厚30cm的鋼筋混凝土底板，增大受力面積，減低吊安閘門帶給設(shè)備樓上游的局部剪應(yīng)力，對(duì)類似問題處理具有較高的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】沉陷；探析；處理

1工程概況

石佛寺水庫泄洪閘啟閉機(jī)室布置在攔河主壩右端的主河道的工作橋上，結(jié)構(gòu)型式為鋼結(jié)構(gòu)，每6.5m設(shè)一∩形鋼拱梁(35a工字鋼)，墻面和頂棚均為20cm厚的晨灰色壓型彩鋼保溫板，總長248.50m，寬9.00m，地面高程62.20m，室內(nèi)設(shè)有16臺(tái)2×630kN固定同軸式卷揚(yáng)機(jī)及電氣設(shè)備。在68.20m高程拱形梁上布設(shè)一套5t橋式啟閉機(jī)，軌道延伸到設(shè)備樓，便于設(shè)備檢修時(shí)的垂直和水平運(yùn)輸，供電采用滑觸線結(jié)構(gòu)。啟閉機(jī)室兩端與設(shè)備樓及電梯樓采用搭接式混凝土蓋板連接，設(shè)備樓和電梯樓均為磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為10.09m×12m，共計(jì)4層，其中2層地面與啟閉機(jī)室地面高程一致(62.20m)， 2004年開始承建，2005年竣工，到目前為止工程已運(yùn)行11年，其中設(shè)備樓及電梯樓局部已出現(xiàn)沉陷、裂縫等情況，見表1。

表1　修補(bǔ)處理工程量

2工程地質(zhì)條件

2.1原始地貌

啟閉機(jī)室基礎(chǔ)位于遼河左岸沖洪積而成的低漫灘上，右側(cè)為現(xiàn)遼河主河床，河床寬度約50m；左側(cè)位于沖洪積而成的高漫灘上，呈上游窄下游寬分布形式。河床中心地面高程為40.10～40.40m，呈V形分布，河床左岸為河流側(cè)蝕而成的陡坎，高度約1m，并以此與低漫灘相接；低漫灘部位呈右低左高，斜坡狀，地面高程在43.20～45.97m之間；高漫灘與低漫灘之間以陡坎狀相接，陡坎高約1m，高程在46.0～46.5m之間，地勢(shì)較平緩。場(chǎng)區(qū)內(nèi)高漫灘部位現(xiàn)為旱田，其余部位為空地。

2.2現(xiàn)狀工程地質(zhì)

閘墩基礎(chǔ)覆蓋層為粉細(xì)砂，部分地段表層為較薄的粉質(zhì)黏土層，其下部依次為細(xì)砂、中砂、粗砂及礫砂強(qiáng)透水層，深度50~60m。啟閉機(jī)室基于工作橋上，工作橋橋墩又基于泄洪閘墩上，閘墩工程地基現(xiàn)狀為碎石振沖樁，樁徑0.9m，樁排距2.2m，水下約8m，樁體布置形式為雙排正方形滿堂紅。設(shè)備樓及電梯樓基礎(chǔ)為回填的黏土，厚度為8m,，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板為0.6m厚鋼筋混凝土。

3沉陷與裂縫調(diào)查

2005—2009年水庫未蓄水(平常水位41.5m左右)，設(shè)備樓及電梯樓沉陷影響較小，電梯樓及設(shè)備樓與啟閉機(jī)連接處無明顯變化。

2009—2012年生態(tài)蓄水后(蓄水位46.2m,水頭5.2m)，設(shè)備樓及電梯樓沉陷累計(jì)約15cm，電梯樓與啟閉機(jī)室底板連接處出現(xiàn)塌陷裂縫(臨時(shí)采用橡膠板鋪設(shè)),頂棚連接處扭曲變形漏雨。

2012年9月12日，由于需要更換減速機(jī)，發(fā)現(xiàn)橋機(jī)運(yùn)行不到設(shè)備樓處，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)橋機(jī)行走機(jī)構(gòu)于設(shè)備樓和電梯樓的第二個(gè)∩形鋼拱梁起拱處卡阻，實(shí)測(cè)設(shè)備樓及電梯樓相對(duì)啟閉機(jī)室沉陷量均為20cm左右，見圖1。

2015年5月20日，安全防汛檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備樓1~4層的樓梯主次梁及踏步板出現(xiàn)穿透性裂縫，最大縫隙約為3mm左右。其中結(jié)構(gòu)梁裂縫為左右對(duì)稱分布，約成45°角，一樓和二樓之間的樓梯臺(tái)階及平臺(tái)均出現(xiàn)了1~3mm不同程度的裂縫。

圖1　啟閉機(jī)室與設(shè)備樓及電梯樓地面沉陷情況

4成因分析

經(jīng)對(duì)2005—2015年泄洪閘閘墩沉陷觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料分析，石佛寺水庫泄洪閘啟閉機(jī)室沉陷主要是兩側(cè)設(shè)備樓和電梯樓沉陷引起的，見表2。

表2石佛寺水庫泄洪閘墩沉陷觀測(cè)記錄

單位：m

4.1設(shè)備樓及電梯樓沉陷(自重靜荷載引起的沉陷)

石佛寺水庫泄洪閘閘墩基礎(chǔ)是經(jīng)過碎石振沖處理的，而電梯樓和設(shè)備樓沒有進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)處理。經(jīng)過多年運(yùn)行，特別是水庫蓄水后(蓄水位46.2m,水頭5.2m)，滲流浸入到兩側(cè)翼墻回填的黏土中，從而使該處黏土達(dá)到飽和狀態(tài)，密實(shí)度降低，電梯樓和設(shè)備樓發(fā)生了不均勻沉降，產(chǎn)生垂直方向的剪力，導(dǎo)致與啟閉機(jī)室邊梁銜接處的兩條懸挑梁及搭接板產(chǎn)生弧形的斷裂縫，位于上、下游兩側(cè)。此外受其他結(jié)構(gòu)體約束影響，樓板在上、下游部位產(chǎn)生了較多的不規(guī)則的裂紋。

4.2樓梯主次梁及踏步板出現(xiàn)的穿透性裂縫(檢修門吊安回轉(zhuǎn)動(dòng)荷載引起的瞬間剪切)

2005—2012年設(shè)備樓和電梯樓樓梯沒有發(fā)生裂縫現(xiàn)象，2012年10月為了既保證生態(tài)蓄水位不變，又能滿足泄洪閘閘門檢修，石佛寺水庫實(shí)施了檢修門安裝工程；檢修門功能：既要負(fù)責(zé)日常工作門檢修，又要充當(dāng)冬季過流圍堰。由于受兩側(cè)設(shè)備樓和電梯樓制約，檢修門沒有門庫，每年冬季安裝，春季吊出，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，汽車吊只能就位于泄洪閘左岸上游導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)，起重設(shè)備為100t的汽車吊(自重58.9t)，檢修閘門重量17t/扇(大門)，即吊車工作重量為75.9t。

經(jīng)分析判斷：樓梯裂縫是由于吊車左前支點(diǎn)距設(shè)備樓較近(約為3.5m),使設(shè)備樓上游樓梯處局部面積上的荷載超過設(shè)計(jì)允許范圍，樓梯結(jié)構(gòu)垂直方向受剪而產(chǎn)生的。

4.3左右岸翼墻回填時(shí)的施工質(zhì)量缺陷影響

2004年4月翼墻施工完畢，由于回填部位不規(guī)則，局部位置振動(dòng)碾無法施工，而且按照技術(shù)要求，應(yīng)與翼墻保持一定的安全距離，為此只能靠蛙式夯或鏟車碾壓，回填的壓實(shí)度很難達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

5處理措施

5.1裂縫處理

對(duì)于石佛寺水庫出現(xiàn)的電梯樓及設(shè)備樓連接板破碎及裂縫、電梯樓及設(shè)備樓連接板與啟閉機(jī)室搭接縫、設(shè)備樓樓梯結(jié)構(gòu)梁裂縫、臺(tái)階及平臺(tái)裂縫等各類混凝土缺陷的修補(bǔ)處理，經(jīng)過多次討論，最后確定修補(bǔ)處理原則如下：

a.處理方案必須能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況，能夠適應(yīng)該地區(qū)的冷熱溫度變化，適應(yīng)凍脹、凍融環(huán)境。

b.對(duì)于裂縫，選取能夠適應(yīng)較大變形的柔性材料進(jìn)行表面封堵處理，選取能夠適應(yīng)環(huán)境變化的灌漿材料進(jìn)行內(nèi)部封閉。裂縫內(nèi)部化學(xué)灌漿處理工藝見圖2。

c.對(duì)于搭接縫的處理，應(yīng)一律選取適應(yīng)較大變形的柔性材料進(jìn)行內(nèi)外處理。選取能夠適應(yīng)環(huán)境變化的柔性嵌填材料進(jìn)行嵌縫填充處理，搭接縫經(jīng)過修補(bǔ)處理后，應(yīng)不影響其發(fā)揮正常的變形作用。

d.結(jié)構(gòu)梁裂縫內(nèi)部應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，外部適當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)加固處理。

5.2橋機(jī)運(yùn)行卡阻處理

一是在設(shè)備樓上增設(shè)一臺(tái)同規(guī)格橋機(jī)，負(fù)責(zé)垂直運(yùn)輸及水平運(yùn)輸?shù)娇ㄗ璨课?水平距離約為4m)，然后由原橋機(jī)進(jìn)行二次接力；二是對(duì)∩形鋼拱梁卡阻部位進(jìn)行切割處理。

石佛寺水庫啟閉機(jī)室頂棚為20cm厚的壓型彩鋼保溫板，結(jié)構(gòu)自重對(duì)啟閉機(jī)室∩形鋼拱梁產(chǎn)生的壓力較小，為此采用切割處理更為經(jīng)濟(jì)合理。具體工序如下：首先對(duì)∩形鋼拱梁卡阻部位外側(cè)補(bǔ)強(qiáng)，然后用割槍切除卡阻部位(應(yīng)有富余3cm左右)，其次按沉陷線性方程調(diào)整軌道梁沉陷量，保證無卡阻。

5.3檢修門吊安平臺(tái)改造

首先根據(jù)吊車位拆除原地面水泥磚，然后進(jìn)行土方開挖，深度為40cm,其次鋪設(shè)10cm厚的碎石墊層，最后鋪設(shè)長15m、寬15m、厚0.3m的鋼筋混凝土底板，擴(kuò)大受力面積，減低吊車荷載分布應(yīng)力。

6結(jié)語

黏土地基容易受水的影響發(fā)生變化，造成濕陷與不均勻沉降，致使建筑物沉陷或裂縫，但隨著時(shí)間變化，逐漸趨于穩(wěn)定。經(jīng)過處理的裂縫質(zhì)量基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求；橋機(jī)運(yùn)行通暢。另外增設(shè)的吊安平臺(tái)，基本上解決了吊安導(dǎo)致的瞬間集中應(yīng)力影響，目前啟閉機(jī)室及兩側(cè)設(shè)備樓和電梯樓運(yùn)行正常。

參考文獻(xiàn)

[1]董福君.生態(tài)建設(shè)對(duì)石佛寺水庫閘門控制運(yùn)用產(chǎn)生的影響[J].水利建設(shè)與管理，2014(1).

[2]姜灝.石佛寺水庫生態(tài)景區(qū)建設(shè)對(duì)防洪的影響分析[J].中國水能及電氣化，2014(1).

Analysis and treatment of sinkage problem of equipment buildings

on both sides of Shifosi Reservoir hoist room

CAO Weilun

(LiaoningShifosiReservoirAdministration,Shenyang110166,China)

Abstract:This paper analyzes sinkage problems of Shifosi Reservoir sluice hoist room as well as equipment buildings on both sides and elevator building. Joint steel plate is paved on the structure parting for daily safety access. In addition, reinforced concrete floor as thick as 30cm is paved on the access door hoisting and installation field, thereby increasing force bearing area, and lowering local shearing force on the upstream part of equipment building by lifting and installation gate. A great reference significance is provided for handling similar problems.

Key words:sinkage; analysis; treatment

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.018 10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.012

中圖分類號(hào)：TV698.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8241(2015)11-0037-03