双摆渡泵站站基防渗加固设计

朱佳莉

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230088)

双摆渡泵站,承担着扁担河两岸61.33km2城区面积的排涝任务。泵站改扩建工程设计抽排流量为101m3/s,自排设计流量22.8m3/s,为Ⅱ等大(2)型泵站,装机容量为9台套10010kW。泵站外河侧为长江,根据地质报告,泵站深层地基为砂层,该砂层与长江干流砂层连通,存在复杂的承压水渗流场,双摆渡泵站为城排泵站,前池建基面低,承压水对泵房及前池部位覆盖层有顶托破坏作用。为保证泵站的安全运行,需对泵站地基进行防渗加固设计。

1 地基防渗加固设计

1.1 站身地下轮廓线布置

根据文[3]站基防渗长度按式(1)计算:

L=H·C

(1)

其中,L为站基防渗长度,m;H为最大水位差,m;C为渗径系数。

双摆渡泵站最大防洪水位差H=10.65-3.1=7.55m,建基面位于②3层砂壤土夹粉质壤土和②4层粉细砂夹砂壤土上,设反滤排水,取渗径系数C=9,计算得:L=68.0m,实际站基防渗长度约185.0m(水平投影长度),远大于需要的渗径长度,满足规范要求。

1.2 站基渗流稳定分析(均质透水地基)

根据地质勘察报告,泵站建基面位于②3层砂壤土夹粉质壤土和②4层粉细砂夹砂壤土上,建基面以下该层厚度5.7m～10.2m,渗透系数k′=i×10-4cm/s;其下卧③ 层细砂层渗透系数k=i×10-3cm/s,厚约33.0m;细砂层以下为砂砾石层。可简化为均质透水地基考虑,站基渗透压力采用改进阻力系数法计算,计算简图如图1所示。

图1 站基渗流计算简图(站身段设双向搅拌桩防渗墙围封)

(1)地基有效深度按下式计算。

(2)

其中,Te为地基有效深度,m;L0、S0为地下轮廓线的水平、垂直投影长度,m。

(2)分段阻力系数的计算。

对进、出口段。

其中，ξ0为进出口段的阻力系数;S为齿墙的入土深度,m;T为地基透水层深度,m。

对内部垂直段。

其中，ξy为内部垂直段的阻力系数。

对水平段。

其中，ξx为水平段的阻力系数;Lx为水平长度,m;S1、S2分别为进口段和出口段齿墙的入土深度,m。

(3)站基水平段和出口段出逸坡降。

(3)

其中,Jk、、Jc分别为站基水平段出允许逸坡降和出口段出逸坡降;h为站身底板段水头损失值m;hc为出口段水头损失值m;L为站身底板长度m;T为地基有效深度m。

泵站地基各工况下渗流出逸坡降计算成果如表1所列。

泵站建基面位于②3层砂壤土夹粉质壤土和②4层粉细砂夹砂壤土上,查文[3]出口段允许出逸坡降为:[J]e=0.4～0.5(设反滤层时数值还可加大30%,取[J]e=0.52～0.65),水平段允许出逸坡降为:[J]s=0.15～0.25。对照表1计算结果,站基渗流出逸坡降基本满足规范要求。

表1 站基渗流稳定计算成果表

1.3 站基渗流稳定加固措施

双摆渡泵站基坑开挖至约-4.0m高程,为②3层砂壤土夹粉质壤土和②4层粉细砂夹砂壤土,开挖到位后该层在站身和前池段剩余厚度仅4.5m左右。其下为深厚的③ 层细砂层,与长江水直接连通。

虽然上述站基渗流计算成果满足规范要求,但总结以往我省沿江典型双层结构地基上兴建泵站、水闸工程实践的经验与教训,为有效降低施工期基坑降水难度、削减基坑降水量,提高施工期基坑开挖边坡稳定性,并进一步提高运行期站基渗流稳定性,本设计考虑对站基(含前池段)进行渗流控制,加固措施为:在站身、前池段地基布置双向搅拌桩垂直截渗墙,构成站基封闭圈,共计816根桩,桩距0.4m,桩径0.5m,设计平均桩长16.5m。同时,在前池内诮梅科降锥蚊坊ㄐ尾忌Φ500@6.6m无砂管深层反滤排水井(共56口),井深深入细砂层内8.0m,井底高程约-16m,以利运行期站基砂层承压水安全导渗。

2 加固效果

双摆渡泵站减压井及截渗墙于2016-03月施工完毕,减压井及截渗墙对泵站在施工期以及泵站建成后减小泵站的扬压力,对站基渗流安全起到重要作用,经观测,没发现渗流问题,防渗处理效果良好。

3 结束语

双摆渡泵站地基防渗加固措施中取得了良好效果,该技术造价低,处理效果好,可供类似水利工程设计时参考。