浅谈节制闸深基坑支护设计与研究论文
在我国水利工程领域 尤其是城市水利工程中地下连续墙仅用作水工建筑物的防渗 抗冲刷以及浅基坑的支护 因城市水利工程深基坑一方面具有市政工程周围环境复杂的特点 另一方面又具有水利工程在河床中施工且水工建筑物闸门要开启泄流的特点 因此城市水利工程无法像市政 交通等工程深基坑支护.那样采用支撑 拉梁等逆作法施工.限制了地下连续墙在水利工程深基坑中应用 目前大型水利工程深基坑支护采用地下连续墙尚不多见 尤其适合城市水利工程深基坑支护的双排格式地连墙应用则更少 与传统的支护结构技术相比 该结构具有施工低噪音 对周围环境影响小 支护结构变形较小 墙身具有良好的抗渗能力 投资较省等优点 淮安市北门桥节制闸南侧深基坑采用的双排格构式地连墙结构设计为其他类似工程设计提供借鉴 在紧临高层建筑 施工场地狭小 对沉降变形及地下水控制要求高的大型城市水利工程深基坑中 具有较大的工程应用价值和和推广价值
工程概况
北门桥控制工程是淮安市里运河防洪控制工程之一 位于淮安市主城区北门桥处的里运河上 工程任务是御淮河洪水于主城区之外 减轻城市防洪压力 保证城市防洪安全 改善城市交通 改善城市水环境 工程主要内容为 座孔径的节制闸和宽度为3的交通桥 采用上桥下闸的闸桥结合方案 满足挡洪 蓄水 水上旅游 城市景观城市交通及市政管线穿越等要求 节制闸底板与两侧边墩均采用空箱结构 单孔净宽 底板顺水流方向长 闸室底板顶面高程33 交通桥面中心高程 宽3 桥面设计荷载标准为公路级 闸门采用 扇底轴式翻板闸门 相应配置 套 YGT液压启闭机
工程特点与难点
淮安市北门桥节制闸工程为大 型水利工程 防洪安全等级高 挡水防渗要求高本工程南侧基坑周边环境复杂 靠近主城区西大街 有中小学校 沿河多为高层商务楼和居民小区 各种管线较多 对楼房地基 道路和管线地基 基坑地面等沉降变形要求高以及施工期安全级别较高- 基坑施工场地狭窄 交通人流密集 对施工期临时交通组织及施工工场布置要求高 根据建筑物总体布置 本工程基坑大且深 基坑范围为长Y宽 开挖深度较大最大深度达十五米 为大型城市水利深基坑工程在河床中施工 无法采用逆作法施工3 基坑土质比较复杂 粘土与砂性土互夹浅层砂性土较差 为稍密状 均为中等透水性 局部地段浅层夹淤泥质粘土-深基坑开挖后 基坑要长时间疏干 势必对周围地下水水位有较大影响 周边地下水向基坑处补水引起外围地下水骤降 引起地面不均匀沉降 造成楼房等开裂 因此严格控制地下水水位尤其重要且难度较大 双排格构式地连墙在水运码头市政.3偶有应用 在大型城市水利工程中应用较少 其结构布置 结构计算模式尚不成熟 结构设计有一定难度 有待实践中进一步完善
支护方案比较
由上述工程特点可知 北门桥节制闸南侧基坑受地形限制 无法向两侧放坡 只能采取深基坑垂直支护 基坑支护设计重点控制地面沉降变形和地下水位 为保证基坑开挖和邻近建筑的.安全 需要设置截渗和支护措施 根据目前基坑支护设计水平和施工经验 基坑垂直支护考虑以下种 方案双排灌注桩加防渗墙 方案 双排钢板桩 方案双排格构式地连墙 方案多层锚杆地连墙
考虑北门桥节制闸深基坑的重要性 现场土质 临时与永久相结合 工期 周边环境等因素认为双排格构式地连墙具有施工低噪音 对周围环境影响小 支护结构变形小 墙身具有良好的抗渗能力
结构计算模式
平面二维计算模式 采用机算或手算 分别把前后排连续墙看作是竖放的弹性地基梁 利用幂级数法结合桩端边界条件求出开挖面以下桩身的内力及变形 然后由连系梁中间截面的变形协调条件 建立力法方程 求解出连系梁中间截面的内力 进而求出前后排桩各截面的内力 采用三维空间有限元法.-以弹塑性的摩尔.库伦模型模拟基坑开挖过程中土体的非线性特性线弹性模型模拟地下连续墙.2全面分析北门桥节制闸深基坑开挖过程中双排格构式地连墙的应力及变形 墙后地表纵横向水平位移与竖向沉降等基坑变形和应力分布及其对附近十几层高楼的影响
结语
通过对双排地下连续墙支护体系模型进行三维空间有限元数值模拟 分析了前后排连续墙的位移变化 以及同一排连续墙的不同断面的位移变化 得出的双排地连墙的横向变形和竖向变形值均在控制标准范围内 根据监测成果显示 所有监测点数值均小于报警值 说明双排地下连续墙的支护体系能够更好的控制墙体变形及减少对周边建筑物的影响 但是从各种监测点数据可知实际变形值较计算值小得多 一方面说明双排地连墙分级控制地下水位效果好 另一方面说明结构设计偏保守 安全余地还有待进一步挖掘 这为类似大型城市水利工程深基坑支护积累宝贵经验
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