張 祥

(安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院有限公司,安徽 合肥 230088)

菜子湖影響處理工程，以菜子湖線輸水期間對湖水位及持續(xù)時(shí)間的影響分析為依據(jù)，以減輕或消除工程運(yùn)行對湖區(qū)周邊圩區(qū)的不利影響為目標(biāo)任務(wù)，按照影響類型對湖泊周邊堤岸及穿堤建筑物分類進(jìn)行梳理，并結(jié)合現(xiàn)有工程情況及地方上報(bào)資料進(jìn)行摸排復(fù)核，進(jìn)而確定影響處理工程的建設(shè)內(nèi)容，拆除重建練潭河排澇站是影響處理工程之一。

1 概 況

練潭河排澇站位于桐城市雙港鎮(zhèn)，主要功能為自排和抽排，承泄區(qū)為長河，設(shè)計(jì)抽排流量3.3m3/s，自排流量4.1 m3/s。泵站采用井筒式安裝的潛水軸流泵，總裝機(jī)2臺(tái)，水泵型號為800ZQB-85(-2°)，配2臺(tái)YQGN520L2-10電機(jī)，單機(jī)功率180kW，總裝機(jī)功率360kW。根據(jù)文[1]規(guī)定，工程等別為Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級。

根據(jù)《地勘報(bào)告》，練潭河排澇站站身、涵洞底板均坐落于②4層粉細(xì)砂、砂壤土層，層厚1.0m～3.0m，垂直和水平滲透系數(shù)為9.0×10-4cm/s，下臥層自上而下依次為⑤層重、中粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土、⑤5層重壤土夾細(xì)砂、⑥層含礫粘土。建基面粉細(xì)砂、砂壤土層普遍分布，直通長河，構(gòu)成站基強(qiáng)透水層，極易產(chǎn)生滲透破壞。

2 接觸滲流分析及布置設(shè)計(jì)

本站滲流初步分析取最不利工況下的運(yùn)行條件，外河側(cè)設(shè)計(jì)洪水位14.88m，內(nèi)河側(cè)最低運(yùn)行水位8.00m，滲徑系數(shù)取10。根據(jù)文[2]，防滲長度計(jì)算公式如式(1)：

L=△H·C

(1)

其中，L為站基防滲長度,m；△H為最大水位差,m；C為滲徑系數(shù)。計(jì)算滲徑長度68.8m，設(shè)計(jì)滲徑長度83.0m，站基實(shí)際滲徑長度大于計(jì)算滲徑長度，滿足規(guī)范要求。

3 深層滲流分析及布置設(shè)計(jì)

本站為堤后式布置，站基滲流穩(wěn)定按多層地基考慮，采用有限元方法求解二維滲流[3]，計(jì)算軟件為Autobank滲流計(jì)算軟件。

前池滲流最不利工況為檢修期，天然地基滲流水頭計(jì)算成果如表2所列。根據(jù)文[2]，粉細(xì)砂層允許滲流坡降值Jsp為0.05～0.10，Jck為0.25～0.35，因?yàn)闈B流出口設(shè)置了反濾層，相應(yīng)允許滲流坡降值可以加大30%，即Jck為0.325～0.455。計(jì)算成果如表1所列,水平段滲透坡降不滿足要求，需要采取防滲措施。

表1 天然地基滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

根據(jù)以往我省沿江地區(qū)興建泵站、水閘工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為滿足檢修期站基滲流穩(wěn)定性，本次設(shè)計(jì)需對站基采取滲流控制措施，具體為：

(1)水泥土換填。對泵站前池翼墻、站身、壓力水箱、涵洞及消力池下砂壤土土層進(jìn)行水泥土換填，以加強(qiáng)地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性，水泥土墊層厚0.8m，水泥摻入量10%。

(2)防滲墻。在站身、前池段地基布置水泥土雙向攪拌樁垂直防滲墻，構(gòu)成圍封。為解決繞滲問題，在涵洞出口段設(shè)置50m寬水泥土雙向攪拌樁防滲墻。

(3)排水孔。在前池近泵房段按照梅花形布置排水孔，間距1m，孔徑0.1m，以利于站基深層承壓水安全導(dǎo)滲。

增加截滲處理措施后地基滲流水頭計(jì)算成果如表2所列。

表2 截滲處理后站基滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

計(jì)算結(jié)果表明，采取防滲措施之后，滲透坡降大大減小，站基滲流穩(wěn)定滿足要求。

4 水泥土攪拌樁截滲墻設(shè)計(jì)

練潭河排澇站地基處理平面布置圖如圖1所示。水泥土攪拌樁樁徑0.5m，最小成墻厚度為0.4m，樁體間搭接長度不小于0.2m，樁身至少進(jìn)入相對不透水層1m。攪拌樁水泥摻入量18%，采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。

施工時(shí)使攪拌機(jī)就位、調(diào)平，水泥土攪拌樁在成樁過程中，利用雙向水泥土攪拌樁機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，帶動(dòng)分別安裝在內(nèi)外同心鉆桿上的兩組攪拌葉片，同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土。按照上述程序完成該樁攪拌后，鉆機(jī)前進(jìn)至下一樁位，再次調(diào)平樁機(jī)，重復(fù)攪拌成樁過程完成下一樁位施工，如此循環(huán)直至全部樁體完成攪拌，并最終形成沿滲透面的全部截滲墻體[4]。

成墻后，截滲墻滲透系數(shù)不大于i×10-6cm/s(1≤i≤10)(28天齡期)，抗壓強(qiáng)度大于0.5MPa(28天齡期)，允許滲透坡降大于50(28天齡期)。

圖1 練潭河排澇站地基處理平面布置圖

5 結(jié)束語

粉細(xì)砂地層在穿堤建筑物工程中因?yàn)槠渫杆詮?qiáng)，土壤顆粒之間無凝聚力或凝聚力很小，在上下游水位差的作用下，地基滲流出口將會(huì)產(chǎn)生較大的水力坡降，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)滲透破壞。在穿堤建筑物基礎(chǔ)防滲處理中，一般可采用增加水平防滲(如鋪蓋)和垂直防滲(如齒墻、板狀、防滲墻等)措施，延長滲徑，以減小下游水力坡降。本工程站身及涵洞均坐落于粉細(xì)砂層，其滲透系數(shù)較大，在站身、前池段基底布置水泥土雙向攪拌樁截滲墻形成圍封，并在涵洞出口段設(shè)置0.4 m厚水泥土雙向攪拌樁防滲墻避免出現(xiàn)繞滲。計(jì)算結(jié)果表明截滲體系滿足地基深層滲透穩(wěn)定要求，但在施工過程中要嚴(yán)格控制材料配合比及施工工藝，以確保成墻質(zhì)量合格，才能達(dá)到預(yù)期的防滲效果。