杜文才，于生波，夏　輝，宋立民（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林長春130021）

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吉林引松供水工程巖壁梁超挖缺陷處理設(shè)計

杜文才，于生波，夏輝，宋立民
（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林長春130021）

［摘要］巖壁梁超挖缺陷在實際工程中是一種普遍存在的現(xiàn)象，以往多采用工程類比的方法進行設(shè)計，缺少理論依據(jù)，文中以吉林引松供水工程為實例，考慮巖壁梁的抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性，提出了一種利用剛體極限平衡法處理巖壁梁超挖缺陷的設(shè)計方法。

［關(guān)鍵詞］巖壁梁；超挖缺陷；抗滑穩(wěn)定性；抗傾穩(wěn)定性；剛體極限平衡法；引松供水

1　工程概況

開挖施工過程中由于地質(zhì)條件影響，大部分巖壁梁巖臺開挖后達(dá)不到1.3m寬的設(shè)計要求，且?guī)r臺以下存在較大的超挖情況，因此需要對巖臺以下超挖部分進行補強處理。

2　計算原理

要求先進行巖臺下部補強混凝土的施工，待其強度達(dá)到設(shè)計強度的70%時，再進行原設(shè)計鋼筋混凝土巖壁梁的施工，二者在受力上是獨立的結(jié)構(gòu)。假定補強體為獨立的絕對剛性體，依據(jù)剛體平衡法分析其受力特點，將超挖后的斜巖臺視為符合文克爾假定的彈性地基，在荷載作用下，補強體產(chǎn)生平移與轉(zhuǎn)動，根據(jù)補強體抗滑穩(wěn)定性和抗傾穩(wěn)定性計算受拉鋼筋截面積。

2.1補強體與巖壁結(jié)合面的抗傾穩(wěn)定驗算

式中：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.1——設(shè)計狀況系數(shù)，對應(yīng)于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況，可分別取 1.0，0.95，0.85；γd——補強體受拉錨桿承載力計算的結(jié)構(gòu)系數(shù)，考慮錨桿釋放應(yīng)力影響，取1.65；M——單位豎向輪壓、橫向水平荷載、巖壁梁自重、單位梁上軌道附件重力和梁上防潮墻重力所有各荷載的設(shè)計值對補強體受壓錨桿與巖壁斜面交點的力矩和，kN·m；fy——受拉錨桿抗拉強度設(shè)計值，按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，取300 N/mm2；As1，As2——第一、二排受拉錨桿單位梁長的計算截面面積，mm2；Lt1，Lt2——第一、二排受拉錨桿到受壓錨桿與巖壁斜面交點的力臂，m。

2.2補強體與巖壁結(jié)合面的抗滑穩(wěn)定驗算

式中：S（·）——沿巖壁斜面上的下滑力,kN；R（·）——沿巖壁斜面上的阻滑力，kN；Fv——單位梁長豎向輪壓設(shè)計值，kN；Fh——單位梁長吊車橫向水平荷載設(shè)計值，kN；G——單位梁長上巖壁梁自重（含二期混凝土）設(shè)計值，kN；W——單位梁長上軌道及附件重力和梁上防潮隔墻重力設(shè)計值，kN；β——巖壁角，°；αi——第i排受拉錨桿的傾角，°；A——單位梁長巖壁梁斜面的面積，m2；Asi′——第i排受拉錨桿單位梁長的實配截面面積，mm2；fk′——巖壁斜面上抗剪斷摩擦系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，可參照《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》取值，無量綱；γf′——抗剪斷摩擦系數(shù)的分項系數(shù)，取1.3；ck′——巖壁斜面上抗剪斷粘結(jié)力標(biāo)準(zhǔn)值，可參照《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》取值，KPa；γc′——抗剪斷粘結(jié)力的分項系數(shù)，取3.0；γd——抗滑穩(wěn)定結(jié)構(gòu)系數(shù)，不小于1.2；其它參數(shù)同上。

3　計算過程

3.1荷載組合

針對此次超挖缺陷處理，補強體承受的荷載包括豎向輪壓、橋機橫向水平荷載、巖壁梁自重、補強體自重、軌道及其附件自重，其中補強體自重根據(jù)具體的超挖情況進行計算。

企業(yè)1已知政府制定的針對新能源汽車的CAFC得分效率θ1，以及自身續(xù)航里程研發(fā)值s1，決策自身的最優(yōu)產(chǎn)量，企業(yè)1的目標(biāo)利潤函數(shù)為：

3.2設(shè)計思路

不同樁號巖壁梁巖臺的超挖情況不盡相同，對不同樁號段應(yīng)該采用不同的處理方案。通過對混凝土補強體的受力特點進行分析，發(fā)現(xiàn)對受拉錨桿截面影響最大的因素是吊車豎向荷載和吊車水平荷載。所以，在初步確定處理方案時，僅考慮這兩種荷載作用，假定設(shè)置單排直徑25 mm螺紋鋼作為受拉錨桿，水平間距1 m，錨桿入巖位置為巖壁梁頂面設(shè)計高程以下70 cm處，上傾15°錨入巖石。

首先編寫簡單的excel計算程序進行各樁號段處理方案的初步試算，然后對試算結(jié)果中布設(shè)單排鋼筋不滿足要求的樁號段加密至2~3排受拉錨桿，同時適當(dāng)調(diào)整補強體的垂直高度，最終確定4個處理方案。方案1：補強體垂直高度3 m，2排錨桿，水平間距1 m，垂直排距0.6 m；方案2：補強體垂直高度2.5 m，2排錨桿，水平間距1 m，垂直排距0.6 m；方案3：補強體垂直高度2 m，2排錨桿，水平間距1 m，垂直排距0.6 m；方案4：補強體垂直高度3 m，3排錨桿，水平間距0.7 m，垂直排距0.6 m。

3.3推薦設(shè)計方案

根據(jù)上述思路編制excel計算表格，對每一樁號段進行計算。通過計算，針對不同部位的超挖情況采用如下不同的處理方案，不同樁號段與處理方案的對應(yīng)情況見表1，各方案的處理措施典型斷面見圖1，此處僅給出1，2兩種方案的典型斷面，其它類推。

表1　樁號段與處理方案對應(yīng)表

處理方案1：巖臺下部3.0 m范圍都存在較大超挖

1）在原設(shè)計巖壁梁巖臺下部超挖處增加2排準(zhǔn)25，L=5.0 m錨桿，水平間距1 m，豎向間距0.6 m，加強錨桿與水平交角15°，錨桿的外露長度以保證錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接長度為宜。

2）原設(shè)計巖壁梁巖臺下部三角體澆筑C25素補強混凝土填充，混凝土澆筑高度為3.0 m，邊界以原設(shè)計支護邊界為限。素補強混凝土外側(cè)布單層準(zhǔn)20@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，混凝土保護層厚5 cm，要求鋼筋網(wǎng)與外露錨桿端頭焊接。

處理方案2：巖臺下部2.5 m范圍都存在較大超挖

1）在原設(shè)計巖壁梁巖臺下部超挖處增加2排準(zhǔn)25，L=5.0 m錨桿，水平間距1 m，豎向間距0.6 m，加強錨桿與水平交角15°，錨桿的外露長度以保證錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接長度為宜。

2）原設(shè)計巖壁梁巖臺下部三角體澆筑C25素補強混凝土填充，混凝土澆筑高度為2.5 m，邊界以原設(shè)計支護邊界為限。素補強混凝土外側(cè)布單層準(zhǔn)20@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，混凝土保護層厚5 cm，要求鋼筋網(wǎng)與外露錨桿端頭焊接。

圖1　巖壁梁巖臺缺陷處理典型剖面圖

處理方案3：巖臺下部2.0 m范圍都存在較大超挖

1）在原設(shè)計巖壁梁巖臺下部超挖處增加2排準(zhǔn)25，L=5.0 m錨桿，水平間距1 m，豎向間距0.6 m，加強錨桿與水平交角15°，錨桿的外露長度以保證錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接長度為宜。

2）原設(shè)計巖壁梁巖臺下部三角體澆筑C25素補強混凝土填充，混凝土澆筑高度為2.0 m，邊界以原設(shè)計支護邊界為限。素補強混凝土外側(cè)布單層準(zhǔn)20@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，混凝土保護層厚5 cm，要求鋼筋網(wǎng)與外露錨桿端頭焊接。

處理方案4：巖臺下部3.0 m范圍以下仍都存在較大超挖

1）在原設(shè)計巖壁梁巖臺下部超挖處增加3排準(zhǔn)25，L=5.0 m錨桿，水平間距0.7 m，豎向間距0.6 m，加強錨桿與水平交角15°，錨桿的外露長度以保證錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接長度為宜。

2）原設(shè)計巖壁梁巖臺下部三角體澆筑C25素補強混凝土填充，混凝土澆筑高度為3.0 m，邊界以原設(shè)計支護邊界為限。素補強混凝土外側(cè)布單層準(zhǔn)20@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，混凝土保護層厚5 cm，要求鋼筋網(wǎng)與外露錨桿端頭焊接。

［參考文獻(xiàn)］

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［3］DL5108-1999,中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［中圖分類號］TV222.2

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A

［文章編號］1002－0624（2016）03－0001－02

[收稿日期]2015-06-12