淤泥地基上土石围堰的设计方案.doc

淤泥地基上土石围堰的设计方案 2005年10月第5期跺观代救第127期 淤泥地基上土石围堰的设计方案 关春霞 (江门市水利水电勘测设计有限公司,广东江门529100) 摘要:探讨淤泥地基上围堰型式的选择及土石围堰设计. 关键词:淤泥;地基;围堰;计算 1工程概况 江门市新会区金牛头水闸枢纽工程中的 五孔闸每孔净宽为6.0m,闸底高程为一2.5m, 闸顶高程为4.4m.外围堰底部高程为一3.5m. 堰顶高程根据水文计算为2.3m.堰体总高为 5.8m.围堰地基主要是淤泥层,呈灰黑色, 流塑,含粉细砂,间有贝壳,属于软弱地基. 其主要技术指标见表1. 表1淤泥层主要技术指标 2围堰型式选择 针对外围堰地基淤泥层厚,水深较大的 特点,围堰设计考虑了松桩围堰,管桩围堰, 砂围堰及土石围堰四种方案.并从经济条件 及施工技术条件作比较 2.1经济条件 取每延长米堰体进行经济比较①松桩 围堰采用尾径为120mm,长为4m的松桩, 间距为0.5m,用西12的钢筋绑扎,两侧土 体用硬竹围围护.②管桩围堰采用300mm 的预制管桩,间距为1m.两侧土体用硬竹围 围护.③砂围堰采用空底船进行施工,两侧 土体用尼龙布围护④土石围堰是清基后用 空底船回填石粉.然后在石粉面层铺设土工 布,最后回填土方.根据以上各围堰的做法, 计算出每延长米(最大断面)的造价为:松 桩围堰1757.60元.管桩围堰4524.16元 (未含打桩船进退场费),砂围堰5639.67元, 土石围堰4170.02元 2.2施工技术条件 a)松桩围堰由于堰体两侧均有松桩并 用硬竹围围护.其设计断面多为矩形或梯形. 可采用较小的断面尺寸松桩容易购买且所 需费用不高,从经济上来说比较合理.但围 堰总高度为5.8m.而一般的松桩只有4～5m. 难以满足施工需要.且在水深较大的情况下 进行打桩,绑扎钢筋和固定竹围等施工也比 较困难. b)管桩围堰.其原理与松桩围堰相似, 是用管桩代替松桩.适用于围堰较高的情况. 围堰两面垂直,断面小,整体稳定性强,产 生滑动的机会较小.但水路运输条件受到限 制.大型打桩船无法进场.另外管桩费用也 较高. c)砂围堰比较适用于工程附近河床有 可利用的砂,能用吸泥船吸砂喷填的情况. 但因砂比较松散.填筑围堰的边坡要求大(1: l0以上).所需基底范围广,受到地形条件的 限制另外砂的粒径比较均匀,级配不良, 容易渗漏.且本工程附近河床可利用的砂不 7 多.又受闸孑L尺寸的限制,吸砂船难以进人 施工现场 d)土石围堰.土石围堰适用范围大,材 料来源广.机械化施工程度高.且施工场地 附近有符合设计填土要求的土料场,可利用 自卸汽车推进施工.其设备要求不高,施工 方法简单.进度较快,经济合理. 经综合比较.土石围堰造价较低.施工 可行.因此最后选用此方案. 3土石围堰的设计 土石围堰的设计主要从稳定,变形和渗 漏三个方面考虑.本围堰的地基为较厚的淤 泥层.含水量大,压缩性强.承载力低.针 对此.提出了以下的设计方案: 3.1基础处理 先在高程一5.5—一3.5m之问大面积回填 砂或石粉.对基础进行处理.以保证围堰稳定 性. 根据现有施工条件.若采用回填砂方案. 砂粒的磨圆度较好,缺少棱角.粒径大小均 匀.级配不良,难以冲填密实,必会产生渗 水通道:细颗粒在水流作用下容易被带走, 给工程安全埋下隐患.若采用回填石粉方案. 因石粉粒径大小不～.级配较均匀,且多呈 棱角状.易于冲填密实:围堰建成后在水压 作用下细颗粒容易将围堰内的孑L隙充填密实. 减少了渗水通道,因此选用此方案. 回填石粉作用主要有:①石粉垫层作为 上部填土的基床.围堰底部的应力先作用在 石粉垫层上.然后传到淤泥层地基上去.起 到应力扩散作用.从而改善了地基的受力状 况:②由于石粉垫层向两侧延伸的范围较宽, 增加了水流的渗径长度.减少了堰体渗透变 形的机会:③回填石粉的范围相对于围堰底 部大得多.从而起到反压平台的作用,增强 了围堰的稳定性. 3.2铺设土工布 在石粉面上铺设高强机织土工布(230 g/m2,抗拉强度≥58kN/m,顶破强度gt;5000 N),再在土工布上填筑符合要求的土料.土 工布与填土形成的混合建筑材料——加筋土. 8 在荷载作用下.填土与土工布之问产生相对 位移和剪切应力.增加了对土的横向变形的 限制.使得处于受拉土工布下面的土中应力 均匀.从而提高土体的强度和稳定性. 3.3防渗措施 因为水头差大.坝体出现渗漏的机会还 是很多本设计从三个方面考虑堰坝体的防渗 问题:首先是坝体土料的选择,要求土料中的 粘土含量大于15%.粉土含量大于30%:其次 是在堰体迎水坡铺设防水土工布:最后是施 工方法.要求堰体采用双向推进的施工方法. 减少堰体出现纵向变形的机会.增加施工机 械碾压的次数.从而