软土地基上水闸空箱倾斜原因及处理办法

摘要：水闸是一种常见而又重要的水工建筑物。在实际水闸工程中由于闸边荷载对于高压缩性地基沉降的影响在设计工作常被忽视，使部分水闸因此出现了工程缺陷。因此对边荷载对水闸的沉降不得不被引起重视。结合工程案例对软基水闸水闸连接空箱倾斜的原因进行了分析，提出合理的加固处理方法，为类似工程提供借鉴。

关键词: 软基水闸；不均匀沉降；裂缝；倾斜；加固处理

中图分类号： TV66 文献标识码： A 文章编号：

1、工程简介

七姓涂围涂工程位于北仑区梅山乡南部海域，象山港口门区，本工程的建设为梅山岛的发展提供土地资源和发展空间；同时通过水利基础设施建设，进一步提高梅山岛的防洪（潮）标准，将其目前不足5a一遇标准的排涝能力提高到20a一遇，是梅山岛成为具备生产要素聚散、重要物资中转等功能的国家重要区域性资源配送中心的重要基建建设起步阶段。

东排闸为本工程的重要组成部分，是围区内部三个重要排涝出口之一，根据初步设计批复，本工程为三等工程，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。水闸的闸顶高程按50a一遇潮位与相应的风浪组合确定，排涝设计标准：开发前20a一遇暴雨36h排出；开发后20a一遇暴雨24h排出不受淹。高程系采用85国家高程系统，宁波市独立坐标系坐标。

东排闸建在堤线软土基础上，为开敞式内胸墙水闸，采用整体式平底板，两侧空箱岸墙与闸底板分离。底板顶高程为-1.87m，水闸净宽5×4m。顺水流方向尺寸按上部布置要求为14m，垂直水流方向尺寸考虑了闸室的稳定和侧向绕渗及整体布置要求，闸室总宽度（不包括空箱）宽度为25.7m，平底板的厚度为1.2m；闸墩顶高程为8.80m，上部建筑与闸墩、启闭机房底板现浇成整体。

2、水闸施工及空箱倾斜过程

东排闸工程自2008年11月开始施工，陆续完成钻孔灌注桩、闸室底板、上游铺盖、消力池闸墩、胸墙、空箱岸墙灌砌石护底、海漫、抛石防冲槽、上部结构上、下游翼墙的施工，至2009年8月启闭房已结顶。2009年7月堤闸连接段开始施工，随着堤闸连接段土方不断加高， 10月底发现启闭机室顶（16.03m）原10cm宽的预留缝在扩大，经业主、设计、监理及施工四方至现场查看后，初步分析了破坏缘由，并经施工单位将堤闸连接段土方挖除，挖除后经观察空箱仍继续倾斜，初步研究决定将堤闸连接段施工完毕待空箱变形完毕后再进行处理。

3、裂缝对水闸结构及功能的影响

针对本水闸的具体情况，首先考虑空箱倾斜对水闸功能产生的负面影响，主要有以下几个问题：

3.1、水闸止水坡坏造成漏水，影响水闸运行期间自身结构安全及正常挡潮功能。

3.2、空箱倾斜造成水闸上部建筑物倾斜，影响到整个水闸的美观。

3.3、交通桥部分空箱段与闸室段之间的分缝拉开影响桥面铺装。

4、空箱倾斜的原因分析

从整个水闸的施工过程及空箱倾斜发生的过程来分析，原因主要有以下几点：

4.1、本闸室桩基检测显示Ⅱ类桩较多，其中闸室及空箱检测53根，Ⅰ类桩20根、Ⅱ类桩33根。桩基质量不能保证完全达到设计要求，空箱地基承载力会受一定的影响。

4.2、闸室连接段由于整体闭气要求需填筑防渗土方，而本工程区域闭气土方土质较差，含水量高，沉降变形大，对空箱产生的负摩阻力较大。

4.3、本工程由于保税港区封关影响，施工进度加快，堤闸连接段填筑速率过快，原先需分层夯实填筑并需间歇稳定期的要求不能满足，这对堤闸连接段可能造成了土体破坏。

5、空箱倾斜的处理办法

5.1、处理原则

首先必须保证本水闸建筑物运行期间的必要功能：挡潮、排涝。其次要考虑到本水闸所处为梅山保税港区，整体外观美观的重要性。

5.2、处理方案

根据本工程水闸空箱裂缝处理原则，经建设各方商讨，提出处理方案如下：首先对止水进行修复，保证防渗体系，再对水闸外观进行必要的装修，不影响美观。

5.2.1、空箱处理

在空箱外边缘侧开孔，浇筑一根梁两端加设牛腿，牛腿底部打设钻孔灌注桩，由其承担空箱上部荷载，从而防止空箱继续向外倾斜。

5.2.2、止水修复处理办法

由于空箱倾斜导致闸室与空箱之间止水遭到破坏，需要对止水进行修复处理。

3.0m高程以下部分止水被拉裂，在分缝处灌注沥青，内夹铜丝。外海侧3.0～8.8m高程段止水破坏严重，大部分已起不到止水作用，且在外，本段凿除重做，8.8m高程以上部分无止水段采用铝板遮挡。

5.2.3、交通桥及防撞栏杆处理

交通桥闸室段和空箱段连接处分缝已拉开，导致新海堤侧空箱防撞墙与交通桥防撞墙连接错位较严重，闸室和空箱上的交通桥连接处采用沥青杉木板填塞。

交通桥的防撞护栏在2009年已全部完成，因空箱的侧偏下沉，不能满足设计防护高度，加高钢管护手的高度使其达到设计防护高度。

6、结论与建议

6.1、结论

引起水闸空箱倾斜的直接原因就是边荷载同水闸、空箱结构两者之同的荷载不均匀。本工程在空箱外边缘侧开孔，浇筑一根梁两端加设牛腿，牛腿底部打设钻孔灌注桩，由其承担空箱上部荷载，从而防止空箱继续向外倾斜。

6.2、建议

在实际水闸工程中由于闸边荷载对于高压缩性地基沉降的影响在设计工作常被忽视，使部分水闸固此出现了工程缺陷。因此对边荷载对水闸的沉降我们不得不引起重视。边荷载所引起的闸底板地基沉降两端大、中间小，边孔不均匀沉降差较大，其直接原因就是边荷载同闸体结构两者之同的荷载不均匀。在工程实践中，可采用闸体两侧采用空箱过渡处理及对闸体两侧边荷载作用区域进行地基加固等方案进行处理。

对于水闸工程地基而言，边荷载同闸体结构荷载两者之间存在不均匀。荷载的不均匀必然会造成闸体底板地基沉降的不均匀，从而导致分缝张开、上部结构裂缝等工程缺陷。这种现象对于高压缩性的地基表现尤为突出。工程设计人员在设计工作须予以重视，可采用复合地基加固填土区域地基和空箱过渡等方案进行处理。另外，闸体两侧土压力计算建议采用有限元将闸体与地基、填土作为一个整体，考虑三者的相互作用进行确定。

参考资料：

1、北仑区七姓涂围涂工程初步设计报告，[R]，宁波市水利水电规划设计研究院，2007。

2、水闸设计规范(SL265―2001)，中华人民共和国水利部，2001。

3、钱家欢．土力学．南京：河海大学出版社，1998

4、刘振林．永定河滞洪水闸退水闸边荷栽引发的问题及处理措施。水利水电I 程设计，2004(1)

作者简介：

孙尧， 1981.07，女，工程师，本科，研究方向：水利工程设计