对水闸进行基础托换或纠偏,技术难度大,结果又难以预料,而且费用又高,所以实施方案至今少见。
在条件允许时,通过结构措施调整水闸地基应力,最终达到控制和调整不均匀沉降的目的,是简单可行、经济适用的方法。结构措施主要有调整荷载分布和加强底板刚度两类方法。
(一)调整荷载分布
这类方法是通过调整闸墩上荷载的位置,调整边墙回填土荷载,调整进出口铺盖、护坦长度以改变闸底板扬压力分布等方法改变闸基应力分布,使基础沉降趋于均匀和稳定,从而实现闸室控沉和纠偏。水闸悬臂式边墙纠偏就是利用这一原理。
水闸边墙在墙后填土作用下,常常由于墙基后侧的地基沉降大于墙基前侧,边墙不仅不前倾,而且后仰。解决这种倾斜的经济有效的办法是改钢筋混凝土悬臂式边墙为空箱式,以减轻墙后填土重量,使边墙基底的平均荷载强度接近闸室基底的平均荷载强度,减轻不均匀沉降,并最终实现纠偏。现简单介绍其实施步骤。
边墙改空箱式见图2-2。
图2-2 边墙改空箱式示意图
(a)边墙布置;(b)边墙改空箱式
1.边墙卸荷
在闸室无水情况下,挖除边墙后的回填土,观测边墙因卸荷地基反弹,直到反弹稳定的复位情况。如果反弹复位能满足要求,则进行改边墙为箱形结构的施工。如果地基卸荷反弹稳定后,边墙仍不能满足复位要求,可采取下述纠偏措施,使边墙复位。
2.边墙复位
(1)压桩顶升纠偏。分两步实施:①在底板上钻孔,利用边墙底板自重,将顶升用的桩一根接一根(不能同时进行)压入底板桩位孔内,全部压完后,停止15~20d;②在每根桩上安装顶升装置,利用各桩承受拉力共同将边墙底板抬升复位,然后快速将桩与基础锚固在一起。顶升过程中,用千斤顶调整各部分的顶升量来达到按预定目标复位的目的。
(2)侧向顶回纠偏。在边墙经计算复核允许时,可在悬壁墙上设支撑系统将边墙顶回原位,加力装置可用千斤顶或其他加力设备。
3.地基加固
边墙复位后,用低压灌浆充填密实底板和地基之间的空隙。
在边墙卸荷后,也可用压力灌浆直接使边墙复位并加固地基,即先在边墙后底板上布孔钻孔灌浆,然后用控制灌浆压力的方法使边墙顶升复位。此法难点是灌浆压力控制,可能要经过从小到大,多次灌浆,才能达到纠偏目的。
4.改悬臂式挡土墙为箱形结构(www.xing528.com)
按设计立模、绑扎钢筋、浇筑箱体混凝土。新老混凝土的结合部位一定要采取凿毛、增设锚杆等措施。箱体混凝土浇筑完并达到一定强度后,进行箱体后填土,并分层压实。
(二)加强刚度法
通过改变闸底结构形式。如将分离式闸底板联成整体式底板等,以减少和调整基底压力,达到控制和调整地基土不均匀沉降的目的。
改分离式为整体式是水闸控沉和纠偏经济可行的方法。分离式水闸结构改为不分缝的箱柜式结构后,由于闸室变成一个整体,两侧荷载对称,利用胸墙和闸墩加强了闸室的刚度,可以有效地抵抗两侧边荷载,不再产生明显的整体倾斜。该法适用于总宽度在20~30m之间的中小型水闸。
分离式水闸改整体式,结构受力条件完全改变,所以在实施前,必须复核水闸现状结构(特别是闸底板)对改建后应力重新分配的适应能力。如不满足要求,应提出加固设计方案。
分离式水闸分缝有两种形式:底板分缝和缝墩。
将分离式水闸改为整体水闸需要将底板分缝或缝墩进行刚性连接。
1.底板分缝的刚性连接
(1)缝两侧混凝土拆除。①拆除缝中止水带以上部分沥青模板或其他充填的止水材料;②用膨胀破碎拆除法拆除分缝两侧止带水以上部分混凝土;③拆除止水带及止水带以下缝中止水填料;④拆除下部混凝土,凿除松动的混凝土块并清理冲洗干净。拆除混凝土断面应是上宽下窄,分成2~3个台阶,宽度按连接钢筋的搭接长度确定。
(2)钢筋焊接。①混凝土拆除时,底板钢筋应予保留并洗刷干净;②用直径等于或大于原底板主筋的钢筋将底板两侧钢筋焊接,焊接长度应满足规范要求,并可适当增设一些锚筋。
(3)混凝土浇筑。用强度高于原底板1级且不低于C20的混凝土将拆除断面浇填并振捣密实。
2.缝墩的连接
缝墩的连接可采用对穿锚杆或对穿预应力锚杆,预应力锚固施工应符合SL46—94《水工预应力锚固施工规范》规定。
(1)钻孔。按设计孔位水平钻孔,水平钻孔难度较大,一定要搭设好钻孔平台。
(2)锚杆的制作。锚杆可采用预应力钢绞线、精轧螺纹筋或冷拉钢筋。锚杆采用钢筋时,按要求长度切割钢筋,杆体外露端部加工成螺纹以便安装螺母。
(3)安放锚杆。安放锚杆时,要对锚杆螺纹妥善保护,严防损伤;应设置阻塞器,防止浆液外流,并采用先放束后灌浆的施工方法。
(4)张拉。张拉可采用千斤顶从一端或两端张拉,张拉按设计提供的程序进行。
(5)锚杆的保护。可采用纯水泥封孔灌浆,封孔灌浆应保证不出现连通气泡、脱空现象,并密封孔口,使浆液不漏出孔外。锚杆应套管保护;无粘结锚杆防护措施是在钢绞线表面涂防腐材料,套塑料管,再在套管与孔壁之间灌水泥浆。防护还要包括孔口装置和锚夹具、垫板等,孔口设启闭方便的防护罩。
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