软土地基翻板闸地基处理方案分析

◇南京市水利规划设计院股份有限公司 杨 蕾 王 宁 付东王

目前城市水系连通工程中，底轴翻板闸被广泛应用。本文结合南京市高淳区横溪河翻板闸工程，对软土地基上翻板闸地基处理方案进行计算对比分析，最终选定高压旋喷桩地基处理方案，可供类似水利项目参考。

1 底轴翻板闸简介

底轴驱动翻板闸是一种新型可调控双向挡水闸，结构简单，调度灵活，广泛应用于城市水系工程中[1]。此种闸型由两侧启闭控制室、带固定轴的钢门叶、止水组件、驱动装置设备等组成，启闭运行时，位于两侧启闭控制室内的液压启闭机通过拐臂驱动底横轴转动，同时使门叶以底横轴中心作扇形转动，实现闸门的开启和关闭[2]。

图1 底轴翻板闸构成及运行原理图

2 工程概况

横溪河，位于南京高淳区，总长5.6 km，河道底宽40 m～100 m，上河口宽度110 m～280 m，水面宽80 m～180 m，平均水深约2.5 m～3.0 m。南京市高淳区水务局于2019年针对横溪河水系不通畅，岸线被侵占，河道存淤积等实际情况进行综合整治，决定在横溪河与四园塘交汇处新建翻板闸，抬高横溪河水位，实现水位分级控制。

2.1 翻板闸概况

横溪河翻板闸为单孔闸，单孔净宽20 m，闸室总宽32.40 m，顺水流方向长度22.0 m，采用20 m×3.6 m底轴驱动翻板闸门，闸顶高程8.10 m；闸室上游底板高程4.5 m，下游底板高程3.2 m，上游底板为空箱结构，内设廊道；闸墩采用双侧钢筋混凝土空箱结构，分为上下两层，上层为配电室，下层为启闭机室，上部设吊物孔、楼梯间、值班室等，地坪标高10.50 m。

2.2 地质概况

根据地质勘察资料，翻板闸工程范围内土层主要参数见表1，桩基设计参数见表2。翻板闸基底位于③淤泥质粉质粘土层。其中，③淤泥质粉质粘土、粉质粘土：广泛分布，灰色，流塑，高压缩性。夹薄层粉砂、粉土。承载力特征值建议值50 kPa，粘聚力13.3 kPa，内摩擦角11.7°（直剪固快）。

3 工程特点和难点

横溪河翻板闸总跨长32.40 m，顺水流方向长度22.0 m，为大跨度翻板闸，又位于③淤泥质粉质粘土层，工程场区地质条件较差，如何提高地基承载力，同时控制沉降，满足水闸安全稳定运行，是本次设计难点。

4 闸室稳定分析

按规范[3]规定，对横溪河翻板闸进行稳定计算，计算成果如下所示。

表1 稳定计算成果表

根据上述计算结果，横溪河翻板闸地基承载力不满足规范要求，抗浮稳定及抗滑稳定均满足规范要求，故需进行地基处理。

5 地基处理方案

按规范，正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土等土层可采用水泥土搅拌桩、旋喷桩、水泥粉煤灰碎石桩复合地基，较深厚的松软地基，或上部为松软土层、下部为硬土层地基可采用桩或沉井基础[3]。

本次结合项目实际情况，拟针对高压旋喷桩复合地基以及钻孔灌注桩两种地基处理方式进行比选。

5.1 地基处理方案计算对比分析

方案一：拟采用d600高压旋喷桩复合地基处理，桩长12 m，梅花形布置，桩中心间距1.5 m，共计365根。

方案二：拟采用d800钻孔灌注桩进行地基处理，桩长13 m，梅花形布置，桩中心间距2.4 m，共计111根。

表2 地基处理比选表

高压旋喷桩复合地基以及钻孔灌注桩地基处理后，承载力及沉降值均能满足规范要求，在横溪河项目淤泥质粉质黏土的土质条件下，采用高压旋喷桩复合地基沉降值较小，同时考虑高压旋喷桩施工机械小、施工速度快、造价低，可以充分发挥桩间土的作用，能够实现地基和上部闸室结构协调变形，避免采用钻孔灌注桩带来的建筑物基础与地基接触面之间的“脱空”现象，故本次横溪河翻板闸工程地基处理方式采用高压旋喷桩复合地基。

5.2 本次地基处理设计

经上述分析，横溪河翻板闸采用d600高压旋喷桩进行复合地基处理，桩长12 m，梅花形布置，间距1.5 m，共计365根。

采用d600高压旋喷桩进行复合地基处理后，横溪河翻板闸地基承载力及沉降值满足规范要求，可安全稳定运行。

6 结语

底轴翻板闸特殊的运行方式使其对地基承载力和沉降值要求较高。结合横溪河翻板闸工程，经高压旋喷桩复合地基，钻孔灌注桩基础对比分析，最终选定横溪河翻板闸采用高压旋喷桩复合地基。经计算，各项指标满足规范要求，可供类似水利项目参考。