某船闸提高承载的措施

新坝船闸提高承载第一节工程概况一、工程综合概况1、新坝船闸是沟通xx水系与xx――xx水系的节点工程，是杭甬运河的重要通航枢纽，船闸建设规模为Ⅳ级（500吨级）通航标准。闸室有效尺度，200×12×2.5m；上闸首边墩标高：－0.30至＋11.90m，底板厚度3.00m；下闸首边墩标高：＋0.30至＋8.00m，底板厚度2.50m。上游设计通航高水位7.08m，设计通航低水位4.72m；下游内河设计通航高水位6.50m，设计通航低水位，5.30m；船闸通航净空为7.00m。上下闸首均为钢筋混凝土（C25）坞式结构，采用短廊道集中输水。闸首边墩上部启闭机房为5层现浇钢筋混凝土框架结构，平板式提升闸门，带平衡重的卷扬机启闭方式。2、船闸区域的地质大都属冲湖积区，区域内地质表层软土厚度一般大于5m，最厚达25m，压缩性高、强度低、边坡稳定性差。在施工图设计中，闸首的基础均为水泥搅拌桩，上闸首桩数为42根，桩长2.0-4.0m，下闸首桩数143根，桩长2.3-8.8米，要求桩端进入承载力较高的粘土层不小于500mm；复核地基设计承载力为每平方米140KN。二、启闭机房的设计过程新坝船闸施工于2003年8月份招标，由于当时启闭机房的施工图设计尚未开始，因此启闭机房也未列入船闸工程的施工范围。2004年5月新坝船闸启闭机房通过多个方案比较，最终选择了浙江大业大学建筑设计研究院参赛的启闭机房2＃方案，使启闭机房具有使用功能的同时还具有景观功能且和周围城镇规划相协调。启闭机房的荷载落在每侧闸首边墩为7000KN（除闸门启闭机械荷载外），原设计院提供的每侧边墩承载力为3500KN（除闸门启闭机械荷载外），闸首边墩承载不足，必须设法提高下闸首的承载力。当时下闸首边墩已施工到＋7.20m标高，闸室完成了中间部分边底板，上闸首还未开工，和下闸首相连的闸室工程尚未进行施工。下闸首及闸室处于大开挖状态，基坑干燥；没有利用井点降水，而是采取了集水井明排水，水量很小。整个船闸在农田中建设，周围没有永久建筑物，周边环境对提高边墩承载力措施的实施影响很小。第二节基础承载力提高方案的选择一、基础承载力提高方案选择的原则由于下闸首已在启闭机房方案确定前进行施工，且下闸首边墩混凝土已浇筑到＋7.20m标高仅预留0.80m的启闭机房立柱插筋高度，根据上述情况，加强基础承载力方案原则如下：费用控制原则：承载力提高的费用比把已完成的下闸首混凝土炸掉，待基础再次加固后重新浇混凝土的费用要低。承载力提高不能对已施工完成的基础造成影响，启闭机房的立柱不能布置在两种不同的基础上，补强后的基础承载力必须留有一定的富裕度和安全系数。措施的实施对上部启闭机房框架施工的影响应尽量小。实施后要达到安全可靠、不留隐患，满足生产和使用要求、施工方便等要求。二、几种基础承载力措施的提出和相关分析利用平移技术：将已基本完成的闸首边墩，利用已被房建工程上广泛运用的、技术成熟的平移技术；移开下闸首后再处理基础，等基础处理加强后平移回原地。仆优点：当时闸傍室及下游翼墙门均处于大开挖认状态，可能省斯去平移的大量绵前期工作；相博比房屋的平移梨，下闸首的结蹈构更适合平移颂；费用省，时肤间短，根据房味屋平移的费用林估算应依在乏2宁0扁万元以内，整狂个平移加上基服础加固时间应妇在趣1域5盛天内可完成；掘加强最彻底、坡受力最明确。亭缺点：该技术想在房屋上运用穿较多，在水运谁工程中不知有茧无成功的先例威；在下闸首平排移基础加固的描过程中上部结垄构的施工必须冒停工，对工期委有一定的影响览。拳2锣、钻孔灌注柱娇托置方案险钻孔灌注桩托秆置方案是在的谣下闸首垂直于勇船闸轴线的两疤侧各打一排（哥或二排）钻孔帐灌注桩。钻孔孕灌注桩轴线距晃闸底板边放线巩1.5湿m驶，桩尼距阁2.0策m课，桩径稳ф索80屈0酬，经计算桩长箩约暮20.0粪m趴（从闸首底板离底标高算起）锯，然后将桩顶娱用立柱接长，肚在闸首顶面用自厚钥1.0据m拔的整体顶板将拥灌注桩和闸首暑边墩浇在一起汉，使灌注桩起逆到托置下闸首摔的作用，提高帝基础的承载力苏。该方案的实骑施难度不大，嫩造价也较低，各是可行的方案帜之一。盆优点：钻孔灌侄注桩的单柱承祖载力高，经过螺设计合理布桩愿，提高承载力动较大，使加固初后的基础承载录力有一定的富竹裕度，安全系艳数较高。下闸丘首边墩上部已艳预罚留腾80c推m真尚未施工，凿笼除呀20c桌m畜后可以布置厚构约业1.0串m甚的加强顶板，牌顶板的刚度大浅，抗弯能力好榴，可保证灌注衰桩和原基础共兴同作用；施工犹工艺成熟，施盾工周期较短，艘对工期造成的揉影响较小；工败程费用较适中昂。纸缺点：水泥搅锹拌桩是浅基础缩，钻孔灌注桩模是深基础，在手已有的闸底板虎边上施工钻孔槽灌注桩可能会鸡对原有地基造姓成影响，为防亭止钻孔的影响胃，可采用杯钢护筒跟进法宣钻孔，将钢护伪筒随着钻孔进箭尺同时打下去筛，以保护孔壁孔。督3确、扩大基础底朴板方案沉扩大基础底板加的方案是在垂脊直于船闸轴线皆的下闸首底板贵两侧再补打一凶排水泥搅拌桩虹，使新打的水熊泥搅拌柱和原偏底板外预留的列一排水泥搅拌捕桩形成扩大的刷水泥搅拌桩基把础，然后将下叨闸首底板在垂唉直于船闸轴线衣的两侧各拼长宽律3.2隆m蓝，形成每一铅侧异51m虎2盆的加宽底板，矛根据水泥搅拌扰桩基础的设计邪承载力为每平私方心米凭1弄4足吨，扣除回填名土的自重荷载电，也可基本满高足要求。但为曾确保加宽的底床板与原底板共捎同受力，应将跳原底板的钢筋谨垂直于闸室轴尊线的钢筋每边骨凿喇出丧20c趋m母并接长，再用寨混凝土将加宽跨底板和原底板运连在一起；该罩方案实施难度鸦大。退优点：在已有花的水泥搅拌桩处外侧再补打一洒排水泥搅拌桩侍，二者同属浅曲基础，且补打融水泥桩施工时蜂受已有的水泥鸭搅拌桩保护，辫不会对原基础伯造成影响，施于工安全性较好脱；打水泥搅拌竟桩施工难度不瞒大，且底板加腊宽不影响闸门他安装和上部结案构施工，对工室期造成的影响暴较小；工程费芦用较省。发缺点：对原基浴础底板有影响节，底板拼接施球工有难度，且寇质量难以保证鹊。居4保运用托换技术肯：浙托换技术：是易指解决对既有撤建筑物的地基裕需要处理、基赤础需要加固等谨问题，和对既爬有建筑物基础缝需要修建地下还工程及其邻近龄需要建造工程递而影响到既有章建筑物的安全他问题的技术总落称。贱桩式托换法：汇是采用桩进行音基础托换方法荡的总称。是在体基础结构的下摆部或两侧设置选各类桩，在桩务上搁置托梁或白承台系统或直卡接与基础锚固辛，来支承被托换换的墙和柱基垂。适用于软弱适粘性土、松散叛砂土、饱和黄郊土、湿陷性黄丑土、素填土和疾杂填土等。以岸坑式静压桩托茧换法为例：在滚墙基或柱下开悟挖竖坑和横坑嫌，在基础底部弱放直径为秒ф歇15丸0宪――驳ф景20虎0挽的钢筋混凝土薄预制桩，每节挂桩长可素按托换的净空驾高度和千斤顶闸的行程确定（酿一般术为食1距—贵2m递），桩顶上安胖放钢垫板，在串其上再设置行具程较大虚的巾1会5虏―范―梨3胶0农吨的油压千斤条顶，千斤顶上丹放压力传感器测，用钢垫板顶颗住基础底板作委为反力支点，取分节将钢管或呼钢筋混凝土预阴制方桩压入。恐桩分段压入，兽对钢管桩分段桃接头可采用焊剃接，对钢筋混鲜凝土桩分段接扔头可采用硫磺俭胶泥或焊接接萍桩。桩顶应压惧入到压桩力兔达些1.蹦5畜倍单桩承载力各标准值相应深略度的土层内，项桩压至设计深烈度后，拆除千榆斤顶，对钢管欢桩可根据工程使要求在管内灌粒注混凝土；最鼠后应用混凝土恢将桩与原有基熔础灌注成一个穴整体。在闸首溜承载力提高中逃可由设计经计末算确定，在框扣架柱下方设置屿静压桩应可解驱决问题。利优点：根据整热个下闸首的受翻力特点，两边哭墩荷载大，中壶间受水压力荷槐载小，因此可童可用托换技术瓣对下闸首边墩途进行基础承载仇力加强；技术洋成熟，房建上岸运用较多；费为用最小，同时坊不影响上部结滋构物的施工。本缺点：托换技布术对条形基础福比较适用，对才闸首这样的大蒙基础有它的局驻限性，使得底吐板受力复杂。系第三节最终评措施的确定选府择装综合平移加强堪方案、钻孔灌泽注桩托置方案如、扩大基础底迹板方案、托换烈技术方案，各装有优、缺点；唱其中以托换技两术的优点尤为养明显，但托换鸟技术在条形基冒础中运用广泛眼，在闸首边墩梨的加强中，受举力计算难度大顺。根据基础加滥强处方案应达味到安全可靠、阀不留隐患，满言足施工要求的劲原则，几家设克计部门和业主击最终采用了被杂基础工程学称赌之刚为长“笑万能式桩基伏”风的桩箱基础运抚用于船闸边墩野的基础加强。敞桩箱式基础是货：由具有底、届顶板、外墙和胀若干纵横内隔绳构成的箱型结虫构，把上部荷声载传递给桩的判基础形式。是爷箱型基础和桩劣基础的复合型杨基础，由于游刚度很大，具尽有调整各桩受龄力和沉降的良利好性能，因此谈在软弱地基上睡建造高层建筑抚时较多采用桩广箱基础，它适库用于包括框架娘在内的任何结疗构形式。桩箱腾基础是一种可披以在任何适合宴于桩基础的地抱质条件下建造阁任何结构形式萍的高层建筑物讲；因此，在基说础工程学中沫有迟“续万能式桩唤基恋”按的称号，但它暂也是各种桩基巷中费用最大的筋，但就其安全探性能来说是最钱强的帽。唇5堆0洒年的房屋恐，丈10烦0枪年的桥梁，千传年的古运河，愧我们的船闸要木用多少年狡？艇―蜓―陕只要结构情况腊允许，即使远拒远超过设计使愤用年限，也还换可能发挥作用湖。因此现在多道花一点资金在另基础上是完全绪值得的。苹桩箱式基础在恩新坝船闸下闸殃首承载力提高河的做法是：首嫌先在闸首边墩捏外侧各打两排惯Ф疯60嘉0内的灌注桩（每口侧韵2刃0恶根，单根桩承衬载力籍为尸650K睡N讯），再在桩的涛顶部设置钢筋猴混凝土空箱（冻每侧空箱用料即体部积幼220m梁3冰，孔计聚5500K呼N当，采匠用裂C3历0关钢筋混凝土）忌。空箱短从乒+0.3盼0煤至伟7.00幕m些（原已浇筑完巨成的混凝土边磁墩凿饺除淘20c乘m晨）和原闸首边恶墩翅用赌2c孝m虹的油浸软木板钟分隔；空箱将从群+7.0岛0统至欣8.00战m叠和原闸首边墩质用低1.0正m箩厚的钢筋混凝沿土斑（许C3吉0恭）梁板连成整罢体（见闸首边陪墩的加强简图披）。从受力来芝分析看，启闭纸机房的荷载由辉整个坞式闸首红及已和闸首形榨成整体的、有掩着高承载力的地两边的桩箱基拳础共同承载。毅从中可以看出完桩箱基础在闸健首承载力提高抚的运用中是相以对合理的结构阵形式。逃相关力学设计日算假设：闸首平自身的自重荷减载可由闸首底冻部的复合地基府承当，而启闭籍机房绍的阅7000K调N劳荷载全部由桩悦箱基础承当；只由此来作为设勒计的指导思想柱。尘1晕、垂直承载校雁核：撑650救╳壮2铲0遍－贿700纯0享－荐550必0朽＝粮500K勺N啊＞签0程拒说明仅桩箱基木础就能承载启箭闭机房传下来制的竖向荷载。冈2主、从结构及受教力分析，断面乒图上善的析J卵－葵J费断面最有可能踏受剪破坏，有量必要进行抗剪某破坏验算象：悠V涨C皂S妖棍＝旷0.7f峡t滋bh阻0猛+1.25f促yv丰*A吊sv揉*h苦0惠/s健(上V删CS败：构件斜截面行上混凝土和箍婆筋的受剪承载怠力设计值；净0.柿7免计算系数钻；色f缝t酷：混凝土轴心王抗拉设计值辅，堡C3啄0岔的胸f筋t赖＝押1.43挂；计b与、宰h古0舟酿为截面尺寸抢，辨1.25f姿yv某*A洋sv腊*h玉0撇/秘s铸为箍筋提供的盲抗剪承载力计底算公式。由于燥截面尺寸较大栋，先计算仅由民混凝土提供的咽抗剪承载力，明即令箍筋的抗服剪承载力绿为袄0冤。机)月V恭C吴S奉向＝菊0.7f割t榜bh急0揭＋柿0撞=使0.7奋╳宫1.4倘3幅╳帜1瓜6缝＊洽10喜3桂╳场1列＊陷10承3虎＋脚0营＝征16016K惊N截＞户＞晋7000K豆N茎即而J竭－惯J架断面仅由混凝许土提供的抗剪择承载力就足以拆满足要求，箍巧筋配置只需按喇照构造要求即批可。痒3急、空箱程从衣+7.0特0牢至膛8.00m教和原闸首边墩两用梅1.土m级厚的钢筋混凝撇土梁板的受力龟钢筋可通过抗但弯设计配筋，扰通过受力简图雁不难计算得出傅；