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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
  • 浏览:4237
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-02-20 10:23:14
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

小型水利水电工程中岸墙的设计与创新

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 焦文龙
资料简介

摘要: 目前,我国的水利水电工程发展十分迅速,我国的城市建设在不断的加快, 文章以挡土墙的分类开始,通过对岸墙在实际工程中的布设、岸墙的设计以及设计中遇到的问题进行了分析,讨论了较为经济合理的岸墙设计方式。

小型水利水电工程中岸墙的设计与创新

焦文龙

河北省水利水电勘测设计研究院 天津 300250

摘要:目前,我国的水利水电工程发展十分迅速,我国的城市建设在不断的加快,文章以挡土墙的分类开始,通过对岸墙在实际工程中的布设、岸墙的设计以及设计中遇到的问题进行了分析,讨论了较为经济合理的岸墙设计方式。

关键词:水利水电工程;岸墙;设计

引言

岸墙是水闸的闸室与两岸连接和过渡的建筑物,其主要作用是维持岸坡的稳定,减小边坡荷载对闸室的不利影响,优化闸室结构应力,增加侧向绕渗长度等。岸墙一般为钢筋混凝土空箱式结构,上部设桥头堡,能够依靠自身重量维持稳定。由于处理不当,岸墙与闸室间沉降差较大使边孔底板开裂或垂直止水拉裂漏水,甚至闸室变形、启闭困难的实例较多。因此,岸墙与闸室的连接形式事关水闸的安全。因此,合理选择其连接形式是设计师所要考虑的重要问题。

1概述

水闸闸室与两岸连接的建筑物受高度及地基的影响,采用的型式也不同,闸身较高时宜采用空箱式。当地基较好时,水闸采用分离式底板,岸墙兼做闸室的边墩,为钢筋混凝土空箱结构,能够稳定边坡,优化应力分布,增加绕渗长度。空箱岸墙(岸墙联合,下同)主要由前墙、后墙、隔墙、底板、顶板及上部建筑等组成,可利用前墙、后墙、隔墙之间形成的空箱充水或填土来调整地基应力分布,荷载除自重外,主要为土压力、水压力、扬压力等。在设计中常依据经验确定结构尺寸,本文依据规范,分析相同净宽尺寸的空箱,在不同前趾、扶壁长度条件下,空箱岸墙的基底应力、应力不均匀系数、抗滑稳定系数的变化规律,为空箱岸墙结构优化设计提供一些参考。

2小型水利水电工程中岸墙的设计与创新

2.1岸墙的结构型式设计

在水利水电建筑物设计中经常用到的挡墙型式有以下9种,在中小型水利水电工程中,重力式、半重力式、悬臂式挡墙较为常见,以下对其中3种挡墙形式在水利水电工程中的设计与应用进行讨论,起到抛砖引玉的作用。岸墙设计前,首先需要对现状河岸、主体建筑物进行勘测,然后结合技术可行性与经济合理性进行选型。重力式挡墙以自重与地基产生的静摩擦力来维持稳定,防止滑动,是在工程中经常应用到的一类挡墙。一般情况该墙迎水面垂直设置,背水面采用坡度设置,以土压力来辅助维持墙体稳定。挡墙的材料一般可以采用块石,砌石,砖或者混凝土铸成,混凝土式岸墙在施工中,材料用量较大,目前市面上供应的混凝土的造价越来越高,建设的成本较高。但适用范围广,施工与设计较为方便,在大小型的水利工程中都有应用。这种挡墙对地基承载力要求相比其他挡墙更高,土质地基一般采用强夯法处理,或铺设0.1m以上的垫层。悬臂式挡墙相对于重力式挡墙较为单薄,需要通过墙后填土维持稳定,这种挡墙结构也较为简单,主要构件为立壁、趾板及踵板。施工方式为用模板将钢筋混凝土浇筑成L型,钢筋给单薄的墙身提供了足够的抗拉性。悬臂式挡墙比起重力式挡墙更加节省混凝土,且抗拉性能较好。河流,渠道左右岸的地基多为软弱土层,土质相对较差,采用较重的重力式挡墙可能会造成土体的不均匀沉降,此时可采用悬臂式挡墙作为岸墙。扶壁式挡墙可以称为悬臂式挡墙的加强版,高度在6m以上时可采用扶壁式,因墙后填土较高,悬臂式挡墙单薄的力壁无法承受过大的土压力,此时在墙踵悬臂处增设钢筋混凝土结构作为支撑能够有效防止墙体变形。

2.2灌注桩施工过程监测

沿基坑顶,基坑两侧每隔10m设置水平位移、沉降观测点一个。基坑周边的建筑物的变形监测内容应包括垂直位移、水平位移、倾斜、裂缝等,观测点应布设在建筑物角点、中点,沿周边布置间距宜为6~20m,或每隔2~3个柱基设点,面点范围应能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降,每栋建筑物的变形监测点不少于3个。在基坑降水期间,应进行水位观测和沉降观测,在基坑外测布设地下水位观测孔,其布置原则应以基坑为中心,沿着地下水的流向相平行及垂直的两个方向各布置一排观测孔,从基坑中心至基坑降水区处延伸2~3倍降水深度的范围,每排观测孔不宜少于3个,若基坑邻近有建筑物,应在其附近设置适当的水位观测。在基坑开挖和降水的同时,对邻近已有建筑物、地下工程、道路等应进行沉降观测,评价降水造成的影响。观测精度满足二等精度要求基坑开挖前设置好观测点,并至少测2次初值;基坑开挖后0~5m,其余观测点每7d观测一次;深度5.0m至基坑开挖完毕7d以内,其它观测点每2d观测一次,开挖完成任务后7d至底板浇好,其它观测点7d测一次;底板结构浇注好后,其它观测点每15d一次,一直至基坑回填土完成,在此期间,若变形值很小,基坑已稳定,可适当减少观测次数。

2.3工程施工

为了减小边墩和空箱边墙间的相互影响,其间设置过渡带,即两者间相隔一定距离(净距1.0m以上,以方便施工)并采用耳墙相连,上、下游侧及中部均设耳墙,其间设置垂直止水,墙间回填黏性土,厚度2.0~3.0m,即使底板内的水平止水破坏也可使地基不产生渗透破坏。先进行岸墙施工,闸室后施工,闸室侧的耳墙在垂直止水位置设二期混凝土(见图1),待工程接近竣工、地基沉降达到一定程度后再浇筑二期混凝土,使相邻基础间的后期有效沉降差大大减小。对于软土地基,为了减小边荷载的不利影响,岸墙后也需进行地基处理,如采用换土、复合地基及桩基等,垂直水流向处理1倍的岸墙底板长度。另外,岸墙后可布设土工格栅减小水平土压力,降低岸墙前趾基底压力,以减小与边墩间的沉降差。

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图1分离式布置平面图、剖面图

2.4岸墙的抗渗性设计

挡墙在水利水电工程中的抗渗性能也是设计中必须考虑的问题。在岸墙设计中,较为常用的材料为混凝土、浆砌石、或环保砖等,不可采用干砌石等无法挡水的材料用作岸墙。若需要采用渗透性较强的材料作为基础,则需对挡墙外侧进行防水处理。在龙门地区,境内多年平均气温21.7℃,多年平均蒸发量1220.9mm,多年平均陆地蒸发量797.7mm,多年平均降雨量2156.6mm。降雨量较大的季节,降水会淤积于墙后,在岸墙设计中,需设置排水管,可采用梅花形布置,间距和管径可根据当地集雨面积进行调整,排水管口用反滤料和土工布进行包裹,防止土体流失。

2.5受力状态分析

受两岸地质条件及边荷载的影响,不同时期空箱岸墙的受力状态均不同。施工期、完建期及运行早期,由于受两岸土压力的作用,岸墙向前(河道内)倾斜,后期受地基沉降和边荷载的影响,其可能后仰。软土地基沉降量大,易使岸墙后仰。也就是说完建期岸墙的闸室侧沉降量大于墙后侧,以后随着墙后填土固结度的增加会逐步回调,甚至可能倒挂。

结语

在一些项目中,岸墙作为一种附属建筑物,起到保证主体工程正常运行的作用,但在设计中需要考虑的内容并非比主体工程要少。墙的设计从人类起源开始就应用于各类建筑物中,从用有机物的草、木,到采用无机物的泥土、石块,再到混合材料的混凝土,技术在更新迭代,作为城市河道、渠道的标志性建筑,岸墙的设计不仅应坚固耐用也应朝着绿化加美观的方向发展。生态环境和功能实用同时兼顾的岸墙设计,是人与自然和谐相处的标志。

参考文献

[1]SL379--2007,水工挡土墙设计规范[S].

[2]天津大学林继镛主编.水工建筑物.5版.北京:中国水利水电出版社,2009.

[3]张俊杰.水工混凝土挡墙设计相关问题的分析与探讨[J].中国水运(下半月),2011,11(07):171-172.

[4]王冬梅.挡土墙在水利水电工程中的应用浅析[J].科技与企业,2015(10):157.

[5]高青松.重力式浸水挡土墙的稳定问题[J].山西建筑,2018,44(33):48-49.