常州新闸防洪控制工程沉井岸墙设计.pdf
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1、J IA N G S U WA T E R R E S O U R C E S2 0 0 3 . No . 9 干建忠 1 设计标准和基本资料 I 工程等级和标准 太湖流域湖西引排常州新I Y 1 防 洪控制_ 程是太湖流域武澄锡西控 制线 _ 的土 要控制1 程. 位于常州市 新闸镇境内苏南运河上。 常州新闸工 程为n 等工程,卞 要建筑物节制闸按 2 级建筑物设计,其它按 3 级建筑物 设计, 故沉井按2 级建筑物设计 12设计水位 常州新IV 防洪控制工程土要特 征水位如下:上游历史最高水位 5 . 9 8 . ; 上 游规划水位5 . 3 8 . ; 下游常 州警戒水位4 . 3 0
2、. 结合本工程实际 情况设计水位组合见下表 节制闸设计水位组合表 上游水位 1 1 ) 卜 游水位 L ,n 7禁) 备注 5 3 84 . 3 01 . 0 8 设计工况 5 . 9 84 _ 3 04 1 01 . 6 9 校核 1 _ 况 黄色重粉质壤土, 室内试验垂直渗透 系 数1 0 “ . 1“ , 2工程设计 2 . 1 主要尺寸的确定 浮箱门所承受的水压力 均传给两 侧 岸墙, 若采用常规结构, 岸墙的 稳定 很难满足,加之闸址位置两侧地形所 限, 不能采用大开挖, 为此选定沉井作 岸 墙的结构方案 沉井卞 要承受外力为水压力 ( 顺 流向) 和土压力( 垂直流向) 1 经验算
3、, 沉井平面尺寸主要由侧向防渗及闸 底板防渗长 度决定 沉井t( 顺流向) 取2 0 .; 考虑北侧机场路临时改道 1 程量尽可能少, 沉月 一 宽( 垂直流向) 取 1 2 . 。由于0 1 塘内 土 方系 水下 开挖, 最 深可能达高 程一 3 . 5 n , 以 下, 考虑以 上 囚素及为与闸室底板下防渗钢板桥衔 一 I . 5 .以上井壁厚取0 . 8 - , 沉井为孔 格 式, 顺水流向分为4 格 垂直水流向分 为2 格, 隔 墙 厚 为。G n , 山于沉井高度较大, 且要作为浮 箱门的 边墩, 上设门轨, 囚此施工 精 度要求较高, 采取三次制作两次 卜 沉 的方案 第一次制作高
4、 度8 . 5 . 下沉 到位时,底高程控制在一 55 .以 上、 , 第二次制作高度3 . 5 献下沉到 位时, 底高程达 一1 0 . 0 .) , 进行水 厂 混凝土封底 待 封底混凝土达到强度 后, 再将沉1 内水抽干, 绑扎钢筋, 进 行结构封底, 最后接高至设计标高, 以此进行下沉稳定计算。 沉井N il 面图 见图1 、 图2 2 . 2下沉施工方法 由于沉井要穿过粉砂、 极细砂十 层, 涌水量很大, 为防止因在沉井内 朋书 上 门脚4 1 0 13工程地质 场地区面 高程在6 . 5 n左右, 钻 探深度范围内 所揭示的土层, 层为 堆填或耕作上层 此外, 苏南运河河 底为浅灰
5、色轻粉质壤上或重粉质砂 壤十,一 般厚0 . 5 一 2 . 1 ,n , 为近代河 流冲积其下 层为灰黄、 揭黄、 棕 黄色粉质粘土、 粘十. 含铁锰质结核 ( 斑 , 层厚0 . 6 一 5 . 5 - 层为灰 黄、 棕ft 色重、中粉质壤土,层厚 0 . 6 一 I . 5 m (药I ( S 层为上部承 压水层,同时也是IM底板的持力层, 该层为粉砂、 极细砂十, 宝内渗透试 验垂直渗透系数为 1 0 - 0 c m / s , 具中等 透水性, 层底高程在一 1 5 . 5 m左右。 层为灰、 灰黄色粉质粘土、 重粉质 壤 1 , 层厚5 . I 一 7 . 8 rn, C , 2
6、层为 下部承压水层, 灰sa 色轻砂壤土, 棕 0 i m 4 器工不预 互画 Wi l l 囚 u . 一 1知 ”又几 n 尹 一飞气夕 荤 尸 l n ”, . u o 件伙以 e- p a n 板桩 保护钢柯 OC0 补 芍 比 少 水不沌筑 t Z 口瓜脸十 L “卜 11 . 1 一 _ 4 1 一 . “ Al 一 4 5 0 一 1 1 2 0 1 i h o 一 . 图 I 沉井纵剖面图单位 : 二 理 接的 要求. 沉井底高 程取一 M O n , 根据以 往经验, 井壁的 厚度并 不根 据9 纠 勾 受力的 需要而 是权据沉井下 ),?f的 要求, .高 程一 7 . O
7、 n以 下 井壁 厚取1 . 2 n 高程一 1 . 5 以卜 井壁厚取1 . On, 高程 排水而产牛流砂, 破坏地基, 沉井下 沉必须采用不排水下沉法施工 此外, 沉井位于岸边下沉施 土 _ 时沉井临背水面所受的压力不均衡. 可能会发生歪斜或偏沉为保证下沉 万方数据 2 0 0 3年第 9期江苏水利 娜翻姗数业 图 2沉井横剖面图竿位: 。 n 精度, 考虑采取筑岛 施上 _ 的方 法. 即 在沉井外围5 。 飞 左右的何中打钢板桩 围堰, 围 堰内填上至预制场面高程井 压实, 以平衡两侧的压力, 再进行下 沉施五 , 经证明 此措施是有效的 2 . 3 4 1 定计算 231 整体稳 定
8、计算 因为 沉井同时承受两个方向( 顺 流向飞 垂直流向) 荷载作用, 沉井的稳 定按 下 式计算 计 值, k 1 . ; t 份砖垫架底部长度, m ; fl -砂pf 层的压力扩散角,取 2 2 . 5 0 a 经日 算, 砂垫层敷设厚度h 。 , 按构造要求取s o - , 宽度取2 . 5 . ( 2 ) 下沉安全系数计算 式中: K 一 U _ RT + R P o. = A C * 半 t黔 式中: E G 一 沉井总重力A N ; EM., FM, 作用在沉井 _ 的全部竖向和水平向荷载对于基底 形心轴二 、 y 的 力矩, k N , ; W 、 W 、 沉井基底面对该底 面
9、形心轴的截面矩 m , 稳定计算卞要考虑二种计算 1 _ 况: ( 1 ) 闸门 不关闭, 河道内水位为 最 低通航水位( 水位高时对稳定计算不 控制) : ( 2 ) 运行期( 挡水设 计水位) ; ( 3 ) 运行期( 挡水校核水位、 。 经i 算, 三种工况条件 卜 沉井稳定均满足要 求 232 施工计算 ( 1 ) 砂垫层计算 由十沉井制作时,开 挖至高程 2 . 0 . , 位于, 层土上, 地基承载力 高, 不设垫木, 采用砖垫架 砖垫架底 宽2 . 2 0 , 砂华层厚度计 算采用如下 K 一沉井下沉安全系 数; Q 一沉井自 重及附加荷重, k N ; R -被井壁排出的水量,
10、 k N ; T -沉井与土问的摩擦力, k N ; R 刃脚反力, k N 1 二 U ( f i 一 2 . 5 ) f 式中: U -沉井周长 叫 H 一沉井总入土深度, 明 f 一 一 沉井井壁与土的摩擦系数 即 单位II G 积的 摩擦力的加权平均值 k P a , 按 水闸设计规范 取偏小值 ( 3 ) 下沉稳定系数计算 、 饭不 GK , _ R , + R , + R , 公式 G / f - L2 tg fl 式 巾b - L + 2 h 吵 h -砂垫层厚度, , 1 1 ; L -砂垫层宽度, 明 G 一沉井第一节单位民度的重 力, k N / m; ( 一砂垫层底部土层
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