赵山渡引水工程沙门渡槽不均匀沉降修复技术方案研究

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(浙江珊溪经济发展责任有限公司， 浙江 温州 325000)

赵山渡引水工程沙门渡槽不均匀沉降修复技术方案研究

金松兰，林孝亮

(浙江珊溪经济发展责任有限公司， 浙江 温州 325000)

沙门渡槽工程1号、2号桩基位置地质条件突变，从而导致渡槽不均匀沉降，致使承台中间部位产生贯穿性裂缝，威胁工程运行安全。本文以赵山渡引水工程沙门渡槽为例，通过对其裂缝成因进行分析，提出增设支座技术处理修复方案，在不影响工程运行安全的前提下完成修复工作，并取得较好的效果。

沙门渡槽； 不均匀沉降； 修复； 赵山渡引水工程

1 概 述

赵山渡水利枢纽工程位于浙江省温州市西北的赵山渡，距温州市区约87km，工程于1997年9月正式开工，2001年12月底完工投入运行，整个工程由引水枢纽和输水渠系两部分组成。

枢纽工程(赵山渡水库)调蓄上游珊溪水库(大型水库，距赵山渡水库40km)下泄水量和拦引珊溪至赵山渡区间来水，属反调节水库，总库容3414万m3，兴利库容427万m3，死水位21m，正常蓄水位22m，设计洪水位22m，校核洪水位(P=0.1%)为23.37m，装机容量20MW，年发电量5250kW·h。

输水渠系工程由渠首进水闸、总干渠、北干渠、南干渠、温州分渠和瑞北分渠等6部分组成，沿飞云江左岸布置，主要建筑物有隧洞、渡槽、倒虹吸、暗渠、节制闸等。设计引水流量36m3/s，年供水量7.3亿m3(其中生活及工业供水6.53亿m3，农业供水0.77亿m3，改善了农田灌溉用地6.58万hm2，经济林地1.1hm2)。

沙门渡槽是输水渠系北干渠上重要的建筑物之一，设计流量为23.4m3/s，位于娄园隧洞和乌岩脚隧洞之间，共有15个槽段，每个槽段顺水流方向长36m，为不等跨双悬臂结构，两侧悬臂均长8m，支座基础从上至下依次为钢筋混凝土墩帽和钢筋混凝土灌注桩。槽身材料为250号钢筋混凝土，垂直水流方向为薄壁矩形箱式结构，截面尺寸为5.2m×4m(总宽×总高)，侧墙、底板厚度为0.3m，顶板厚度为0.2m，底板顶高程高出侧墙底高程0.6m。渡槽内侧顶板与侧墙交界处设0.2m×0.2m的贴脚，渡槽内部底板与侧墙交界处设0.25m×0.25m的贴脚。渡槽外侧侧墙底部宽0.6m，与底板交界处设0.3m×0.3m的贴脚。

2 槽身裂缝基本情况与原因分析

2.1 槽身裂缝基本情况

2010年5月，工程管理部门在日常巡检监测中，发现沙门渡槽第一跨出现不均匀沉降，1号和2号灌注桩间的承台中间部位出现顺水流方向裂缝。为了进一步查明不均匀沉降情况，在渡槽第一跨与第二跨间右侧伸缩缝部位安装了位移计对第一跨不均匀沉降情况进行实时监测。至2012年5月，累计沉降量约为5cm(右侧下沉)，1号和2号灌注桩间的承台中间部位裂缝已发展为贯穿性裂缝。

2.2 资料收集与成因分析

根据现场检测和沉降监测资料计算分析，产生不均匀沉降的主要原因是由于工程建设初期对该位置地质条件突变评估不足，导致上游右侧桩基的实际承载能力略小于设计值，从而导致不均匀沉降(右侧桩基沉降量大于左侧桩基)，而不均匀沉降产生的剪切力，致使1号、2号灌注桩间的承台中间部位产生贯穿性裂缝。

3 技术处理设计方案

根据沉降成因分析，此次技术处理设计重点：ⓐ对1号、2号灌注桩部位附近的承载能力进行补强；ⓑ对1号、2号灌注桩部位需承担的上部荷载进行分荷。即在原灌注桩部位(即支座部位)悬臂侧2m处增设支座，加强原支座部位附近的承载能力。考虑到槽内水深为2m(此时均布荷载设计值为244.17kN/m)，施工过程中，应尽可能降低槽内水深，以减少上部荷载对增设支座的不利影响。

3.1 原设计工况

沙门渡槽为双悬臂结构，原设计工况(支座均匀受力，不计其他水平力)下的计算简图详见图1，内力计算结果详见图2。

图1 原设计工况计算简图

图2 原设计工况内力计算结果

3.2 现状受力分析

根据现场检测和监测情况可知，渡槽第一跨产生不均匀沉降后，右侧支座所受上部荷载应大于左侧支座。极端情况下：ⓐ左右侧均匀受力，左右侧支座受力均为2198kN；ⓑ左侧支座脱空，上部荷载全由右侧支座承受，承受上部荷载4395kN。右侧支座实际所受荷载应介于两种情况之间。

3.3 增设支座顺序设计

在原支座悬臂侧2m处增设支座，对增设支座后的渡槽受力情况进行复核计算，计算简图详见图3，内力计算结果详见图4。

图3 原支座悬臂侧2m处增设支座后计算简图

图4 原支座悬臂侧2m处增设支座后内力计算结果

由计算结果可知，原支座悬臂侧2m处增设支座后，虽减少了原支座的上部荷载，但跨中部位的弯矩均大于原设计值，故必须先对跨中增设支座。

3.4 跨中增设支座后

为确保渡槽安全，对跨中先行增设支座，并对跨中增设支座后的渡槽受力情况进行复核计算，计算简图详见图5，内力计算结果详见图6。

图5 跨中增设支座计算简图

图6 跨中增设支座内力计算结果

为了防止不均匀沉降加剧，跨中增设支座时，右侧顶托力应大于左侧顶托力，同时，考虑一定的安全余度，控制右侧支座顶托力为400kN，左侧支座顶托力为300kN，同时，以跨中挠度1mm进行双向控制。

3.5原支座悬臂侧2m新设支座后

跨中增设支座后，在原支座悬臂侧2m处增设支座，对增设支座后的渡槽受力情况进行复核计算，计算简图详见图7，内力计算结果详见图8。

图7 原支座悬臂侧2m增设支座后计算简图

图8 原支座悬臂侧2m增设支座后内力计算结果

由计算可知，原支座悬臂侧2m处增设支座后，可极大地降低原支座的上部荷载，为确保顶托时渡槽的安全，留有足够的安全余度，悬臂侧增设支座左右侧顶托力均控制在400kN。

3.6 新设支座设计

新设支座自上而下结构分别为：槽底加固、钢筋混凝土墩台、钢筋混凝土支撑梁、灌注桩。

槽底加固部位采用C30F50自密实混凝土，厚度为40～70cm，通过插筋、槽钢与原渡槽槽身底部进行连接。墩台材料为C30F50钢筋混凝土，顺水流方向宽1m，垂直水流方向长1.25m，墩台顶部留有新设支座基础(二期采用HK-UW-3树脂混凝土浇筑)。墩台座落于C30F50钢筋混凝土撑梁之上，撑梁断面尺寸为1.2m×1.5m(宽×高)，长度为10.8m，底部分别设10cm厚的C10素混凝土垫层和10cm厚的碎石垫层。撑梁每侧下方各设置一根C30F50钢筋混凝土灌注桩，直径为100cm，桩中心矩为9.4m。

4 采用工程技术措施处理后取得的效果

通过大量的观测和技术数据分析，发现造成沙门渡槽第一跨不均匀沉降的主要原因是工程建设初期该位置地质条件突变，桩基的实际承载能力略小于设计值等因数。针对沉降成因，采取了对原1号、2号灌注桩部位附近的承载能力进行补强以及上部荷载进行分荷等工程技术措施进行修复处理。经过处理后，渡槽运行工况良好，节省了改进资金，提高了渡槽的使用寿命，为供水安全和正常发挥效益起到非常重要的作用。◆

Study of Uneven Subsidence Recovery Technology Program of Zhaoshandu Water Diversion Project Shamen Aqueduct

JIN Song-lan, LIN Xiao-liang

(ZhejiangShanxiEconomicDevelopmentCo.,Ltd.,Wenzhou325000,China)

Geological conditions of Shamen Aqueduct Project No. 1 and No. 2 dam foundation positions are suddenly changed, thereby leading to uneven subsidence of aqueduct and penetrating cracks in middle part of cushion cap, and threatening the safe operation of the project. Zhaoshandu Water Diversion Project Shamen Aqueduct is adopted as an example in the paper. Causes of cracks are analyzed, technical treatment recovery program of additionally setting up abutment is proposed, recovery work should be completed under the precondition of not affecting project operation safety, and excellent results are achieved.

Shamen aqueduct; uneven subsidence; repair; Zhaoshandu Water Diversion Project

TV523

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1005-4774(2014)06-0033-04