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水利建筑结构建设分析

2012-03-27 13:52 来源:建筑工程 人参与在线咨询

 

1工程概况

 

内河码头位于两条河流相汇处,修建的主要目的之一是为了适应附近市区的工业化发展要求,但由于日常往来所需运送的货物繁多,来往车辆均为重型机械,因此,对于码头结构设计提出了很高的要求。根据地质勘查报告,施工现场的地层主要为沉积层,由下至上分别为粉质粘土、粉细砂、淤泥质粘土、淤泥。通过对各方面因素的综合比较,对码头的结构、防波堤和护岸类型进行了合理选择,现分析如下。

 

2水工建筑物的结构设计方案

 

2.1结构选型(1)码头。首先对内河码头工程的码头所在区域的地质环境进行了分析。内河码头工程表层土质为淤泥质粘土,强度低、有极强的压缩性、含水量比较高,位于其下部的砂层和粘土层起伏变化较大,分布也不够均匀,地基的承载力严重不足。土层和粉质粘土层的承载力较高、厚度较大,可以作为持力层,但是相对较深,因此码头建筑应采用桩基结构作为基础。另外,在该码头停靠的大多为载重型货船,因此对于桩基的承载力提出了很高的要求,在综合考虑了桩型的特点、成本、技术指标、对附属设备和施工的需求后,工程设计人员选用了钢管桩。内河码头工程的上部结构主要由空心板和梁系组成,在进行结构选型时,为了最大幅度的减少波浪作用、最大程度的提高耐久性,在综合考虑有关技术指标后,设计人员将其修改为钢筋混凝土结构。

 

(2)防波堤、护岸。码头处于两个正在活动的河口三角洲之间,并且有多条支流共同汇集到此,当雨季到来时,河流会带来大量的泥沙,这也是地区河床泥沙的主要来源。根据观测数据,当风浪较小时,近岸浑水的宽度能够达到0.5km,所以防波堤工程必须要具备防沙功能。防波堤所在位置的淤泥层厚度达10余m,经过技术人员的反复权衡和讨论,最终选择实体斜坡型式,基础部分采用插纸板的方式进行固结。为了便于施工,工程技术人员还利用了当地丰富的林木资源,以打入木桩簇的方式代替了插纸板,进一步增加了软基的早期承载能力。根据有关观测数据,防波堤在建成后防沙、防浪的效果极佳。

 

2.2码头结构设计方案

 

内河码头工程主要由装卸平台和引桥两部分组成,其中装卸平台采用的是高桩墩、高桩梁板的组合结构,长306m,宽24m。其中,高桩梁板部分的长度为285m,排间距为8m。排架的基础部分由直径为862.7mm的钢管桩组成,其上部结构主要由空心板和横纵梁系组成。转运站采用的是高桩墩式结构,长21m,宽24m,基础部分由与装卸平台规格相同的钢管桩组成,其上部结构主要由现浇混凝土实体墩组成。引桥采用的是高桩梁板结构,长36m,宽12m,桩基与前两者相同,其上部结构主要由横梁和空心板组成。

 

2.3防波堤结构设计方案

 

内河码头工程的防波堤主要为实体斜坡堤结构,东西两侧的防波堤总长度为1612m,坝顶的高程按照允许少量越浪设计,竣工后沉降的预留值为4~6m。在综合考虑了陆域推进施工、防护面块体的安防、堤坝自身稳定之后,堤顶的宽度被设定为5.5~6.25m,斜坡的坡比设定为1∶1.5。堤心质量由的10~300kg的开山石构成,为了适应波浪和水深的变化,堤头的护面结构由两层重量为1.5t的扭工字块组成,堤身的护面结构由一层重量为2t的四脚空心方块组成,其下部设置了重量为100~200kg的块石垫层。防波堤的护底物为大块开山石,在堤头部位的护底长度为10m。

 

根据工程的地质勘探数据可知,防波堤所处位置的淤泥层深达10余m,并且具有承载力低、压缩率高、含水量大的特点,因此在施工过程中对防波堤的基础部分进行打塑料排水板处理。各板间距为1m,呈正方形分布,均穿过了淤泥质软土的软弱层,在排水板的上方抛填了厚度为1.5m的砂垫层,并在砂垫层的上方分别加设1层土工隔栅和土工布。但是,当塑料排水板的铺设进行到防波堤根部的潮间带段时,施工却困难了,工程技术人员立即对有关情况进行了了解,最后选择了当地较为流行的打入木桩簇的方式来提高软基的初期承载能力。木桩簇由3根Φ约10cm的圆木捆扎而成,桩长根据打入部位的软基厚度进行合理选择,簇间距约0.5m,然后在其顶部铺设土工格栅。2.4护岸结构设计方案内河码头工程的护岸结构设计总长为1044m,根据实地测量和工程的实际需求,工程采用了实体斜坡式和直立式这两种结构形式。采用实体斜坡式时,将其顶部高程设计为2.8m,坡比高设为1:3,护栏一面为重量在100~300kg之间的整体石块,同时还设置了由20~40kg块石组成的厚度为0.45m的垫层。在采用实体斜坡式的同时,也为护岸结构设置了高程为4m的防浪墙,墙体采用混凝土材质,在设计标准下,正常状态不越浪。墙体堤心由10~100kg的块石组成,根据码头实际情况,还设置了0.4m厚的碎石倒滤层,堤顶采用块石护面。

 

直立式护岸采用的是桩排式地连墙的结构,桩的直径为1m,墙后2m范围内的软土利用直径为0.7m的水泥搅拌桩加固。初期设计,工程采用灌注桩与搅拌桩,而灌注桩与搅拌桩之间是使用高压静力注浆,由于施工条件的限制,在实际操作中将灌注桩与搅拌桩改为树根桩。锚定方式为拉杆锚定墙,其中拉杆间距为2m,直径为7cm,在拉杆顶部设置了防压罩进行保护。护岸结构的整体稳定性是护岸结构计算中一项非常重要的环节,是否能合理选择护岸结构的土体抗剪强度指标,是否能客观地计算出护岸上部的荷载值将会直接对护岸结构的整体稳定性的计算精度和项目投资造成深层的影响,所以设计人员结合科学理论和工程的实际情况对护岸结构的相应指标进行合理的科学设计。一个完美的护岸结构,要求有一个优秀的承台变位,而能够对承台变位的因素造成影响的主要有以下几个方面的因素:承台底板宽度、高程、基桩断面的尺寸等。

 

(1)承台底板的摆放位置。如果将承台底板放到尽可能靠近地下水位的位置,那么基桩断面尺寸的受力和水平变化就会比较合理,而如果一味降低承台底板的高程,那么反而会造成桩力增加,使桩长加大。

 

(2)承台底板的宽度。增加承台底板的宽度可以降低基桩的水平变位,使桩力分布更加均匀,但是如果宽度过大,那么平衡桩力的效果就会随之降低,同时工程费用也会随着开挖面的增大而增加。

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