南水北调东线八里湾泵站翼墙优化设计.pdf

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1、科技论坛it南水北调东线八里湾泵站翼墙优化设计欧勇吴晓荣尚俊伟(中水淮河规划设计研究有限公司蚌埠233001)【摘要】为节省工程投资，对八里湾泵站站下和站上翼墙进行优化设计。以站下翼墙为例，通过分两级平台的布置型式、墙后换填水泥土、设置减压平台等措施，降低了挡土高度，减小了墙后土压力。并通过计算确定了墙后二级平台距挡墙的最小距离、换填水泥土的力学性能指标和回填范围、减压平台的位置和长度，为以后类似工程设计问题积累了实践经验。【关键词】八里湾泵站翼墙凝聚力内摩擦角水泥土减压平台1工程概况度，以减小翼墙的断面尺寸，降低工程

2、投资。根据八里湾泵八里湾泵站南水北调东线工程的第十三级泵站，设计站运行条件，其站下最高调水位为37．0m，故第一级平台高调水流量为100mTs，安装4台机组，单机容量2800kW，总程确定为39．3m。一级平台和站区平台采取两种布置方案。装机11200kW，为I等工程，泵站工程设计防洪标准为30方案一采用垂直挡土墙方案，该方案工程量较大，投资较—1000年一遇。泵站站下、站上设计防洪水位分别为43．80m高，但站区平台顶面积较大，见图1。方案二采用1：3的边和44．80m，采用堤身式布置，站身直接挡洪，泵站建筑物由坡连

3、接方案，见图2。方案二与方案一相比，混凝土工程较泵房(包括副厂房、安装间)、清污机桥、前池、进出水池、站小，可节省816m，，投资节省约80万元，但站区平台面积缩下和站上翼墙、进出水渠、公路桥、堤防与站区平台等组成。小2720m。，经综合分析，确定采用方案二。工程静态总投资约2．7亿元。两级平台的布置型式，最重要的是确定二级平台对一站下和站上翼墙是连接泵站上下游和站区平台的主要级挡墙的墙后土压力的影响，根据朗肯土压力理论，计算一建筑物，级别均为1级，分别布置在泵站的前池、进水池和级挡墙稳定时，需考虑二级平台对墙后土压力

4、的影响，但二出水池两侧。泵站进、出水池底板顶高程分别为27．20m、级平台若在一级挡墙墙后滑动土体之外，则其对土压力的34．26m，站区平台考虑防洪要求高程确定为46．10m，故进、影响较小，工程上可忽略不计。墙后滑动土体的范围计算简出水池与站区平台的高差分别达18．90m和11．84m，若采图见图3。计算公式如下：用常规的思路和方案设计站下和站上翼墙，挡土高度势必9(DL=(H—z0)etg0，z0=——=二二I，0=45。+一会较大，尤其是站下翼墙，结构尺寸也会较大，为了节省工^vVKa程投资，对其优化设计十分必要

5、。因此，本文以站下翼墙为墙后回填土选用粉质粘土或重粉质壤土，回填土容重不例，介绍其优化设计。小于19．5kN／m，抗剪强度指标(直接快剪，下同)不小于2总体布置型式优化c=30kPa、=8o，经计算，最小距离L=8．52m。故只要二级平由于进水池和站区平台高程相差较大，设计经反复研台坡脚位置距离一级挡墙底板末端铅直面的水平距离不小于究，决定采用两级平台的布置型式来降低挡土墙的挡墙高8．52m，其二级平台就不会对一级挡墙产生附加土压力。图1站下翼墙二级挡墙布置方案图2站下翼墙挡墙与边坡结合布置方案图3滑动土体范围计算简图

6、科技论坛】l图4站下翼墙断面图(普通空箱扶壁结构方案)图5站下翼墙断面图(带减压平台结构方案)表1翼墙抗滑稳定计算成果表均布荷麓q水位m)基底应力(kPa)抗滑稳定计算工况安全系数不均匀系数墙后墙前最大最小平均计算值允许值计算值允许值完建期}{266．39217．10241．751．901-351．232．0设计运行工况37．1236．12184．78161-26173．021．391．351．152．0●3结构方案优化杂，为方便计算，将回填土和水泥土抗剪强度指标简化为等在确定了站下翼效内摩擦角。换算时，墙后回填土的凝

7、聚力和内摩擦角计算

8、墙总体布置型式后，值按设计值选取，考虑到水泥土现场拌合的不均匀性，水泥l土的凝聚力计算值按设计值的一半选取，内摩擦角按设计、其挡土净高度由118．9m降低到了值选取。经计算，回填土的等效内摩擦角约为30。，水泥土12．1m，设计研究了普的等效内摩擦角约为60。。墙后土压力分五个部分计算：图6墙后土压力计算简图通空箱扶壁结构方案在减压平台以上的土压力仍然按朗肯主动土压力理论进行计算；减压平台以下，A点以上土压力计算不考虑上部填土和带减压平台结构方案，两方案翼墙断面分别见图4和图自重的影响；B点以下土压

9、力按朗肯主要土压力理论计算5。带减压平台结构方案比普通空箱结构方案节省混凝土并考虑上部填土自重的影响；A点和B点之间过渡段，按直908m，，节省投资约100万元，故站下翼墙采用带减压平台线连接；C点以下取水泥土的抗剪强度指标进行土压力计的空箱挡土墙方案。为了进一步减小翼墙后土压力，优化翼算。墙后土压力计算简图见图6。图中为填土的等