浦东机场薛家泓泵闸地基基础设计探究

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1、浦东机场薛家泓泵闸地基基础设计探究　　摘要：薛家泓泵闸是上海浦东国际机场二级排水工程的一部分，主要保证机场第四、第五跑道建成后的防汛除涝安全，且位于上海市一线海塘上，属一等工程。泵闸采用闸+泵+闸型式，泵站设计装机流量60m3/s，每孔水闸净宽12m，总净宽24m。本工程主体结构采用分离式，泵、闸之间设置分缝，两边闸首采用整体坞式结构，结构对闸首的沉降位移变形要求较高。要准确分析泵闸结构的沉降及内力，不仅需统筹考虑上部结构、基础、地基三者间共同作用，而且还需考虑墙后高填土产生的影响，常规的经验计算方法已经不能满足优化设

2、计要求，本文通过岩土有限元分析软件Plaxis对工程进行了数值模拟，介绍了本工程泵闸地基与基础设计思路和分析方法，并最终取得了理想的成果，很好的辅助了本工程的优化设计。本文提出的总体设计思路、分析方法可对类似工程具有一定的借鉴意义。关键字：泵闸地基基础不均匀沉降数值模拟Plaxis中图分类号：TU47文献标识码：A文章编号：1前言9上海浦东国际机场位于浦东新区濒海地区，整个机场分两期实施，一期第一、二、三跑道已经投入运行，二期新建第四与第五跑道，浦东机场需东扩，为了保证第四、第五跑道建成后的防汛除涝安全，需调整相应的二

3、级排水规划，并与跑道同步建成投入使用。新建薛家泓泵闸是二级排水的一部分。根据平面布置推荐方案，泵闸工程布置采用闸+泵+闸布置型式，即泵站居中、水闸分居两边的结构型式。其中泵站设计装机流量60m3/s，泵站站身长29m，宽31.6m；水闸分两孔分别布置在泵站南北两侧，每孔水闸净宽12m，总净宽24m，闸首长29m。本工程与1线海塘相接，工程等别为Ⅰ等。本工程地基处理应统筹整个泵闸工程的结构布局，地基处理结合基坑围护从主体结构地基承载控制要求，沉降变形控制要求、防渗安全要求及避免闸首和进水池翼墙墙后高回填土等几方面考虑，通

4、过对已有地质资料的详细分析，针对地基处理系统中的各部分分别提出了相应的处理措施。2地质条件根据工程总体布置，泵闸采取“闸+泵+闸”的平面布置型式，泵、闸底板间分缝，主体结构分为三块底板，底板总宽度60.8m（14.6m+31.6m+14.6m）。水闸闸室底板底高程-2.65m，泵站站身底板底高程-3.7～-5.45m。泵闸底板以下土层由上往下分别为第②3层、第④层、第⑤1-1层、第⑦1层、第⑦2层土。整个水闸将坐落于第②3层粘质粉土层，闸室底板下第②3层厚度较薄，最薄处仅约1.3m，而下伏的第④层淤泥质粘土为软弱下卧层

5、，土质比较差，厚度很大，达到109m左右。第⑤1-1层为粘土，层厚较薄，层厚10m左右，呈饱和，软塑状态，高等～中等压缩性，土质一般。第⑦1层砂质粉土，层厚5m左右，土质较好。第⑦2层粉砂土，未穿，土质较好。表1土层主要物理力学性质参数表闸基下第②3层砂质粉土的渗透系数KV=3.7E-04cm/s，KH=5.94E-04cm/s，渗透性较大，抗冲刷能力差，为防止渗透和冲刷破坏，应采取必要的防渗及防冲刷措施。闸室底板下第②3层厚度较薄，最薄处仅约1.3m，而下伏的第④层淤泥质粘土为软弱下卧层，土质比较差，厚度很大，计算地

6、基承载力时需考虑软弱下卧层。由于软弱下卧层厚度很大，闸首基础采用天然地基变形一般难以满足规范要求，需进行地基处理。根据上述分析，本工程泵闸地基处理需重点解决地基承载力、沉降变形、防渗等问题。3总体思路与研究方法3.1总体思路本工程重点研究泵闸主体结构地基处理的基础上，统筹考虑进水池、出水池及内外河翼墙等部位，确保各部位地基承载力满足要求的同时，关键使各部位自身沉降位移变形、不同部位间不均匀沉降差满足使用要求，且满足泵闸整体防渗要求等。93.2研究方法要准确分析泵闸主体结构的沉降及内力，不仅需统筹考虑上部结构、基础、地基

7、三者间共同作用，而且还需考虑墙后高填土产生的影响，常规的经验计算方法已经不能满足优化设计要求，需采用整体有限元计算方法统一考虑上部结构、基础、地基及墙后高填土间的相互作用，比较真实反映泵闸实际工作状态和加载过程。本工程采用了大型岩土有限元分析软件Plaxis对本工程进行数值模拟分析，并通过对比分析的方法研究整体结构受力和变形情况，为结构及地基处理方案优化提供相应的依据并进一步指导方案的优化。4地基基础设计研究根据类似工程经验，泵闸主体结构地基处理不仅与自身结构地基处理方案关系密切，同时墙后填土情况对主体结构的影响也十分

8、大。本工程所处位置属近年来新促淤，地基土为欠固结土，墙后高填土将引起场地出现较大沉降量，也可能使泵站主体结构产生不均匀沉降。为选取合理经济的地基处理方案，本阶段对主体结构地基处理方案与墙后地基处理（兼顾基坑围护）不同组合情况进行对比分析，根据分析成果，选取科学、合理、经济的地基处理方案。9根据上海地区沿海软土地质的特性，对泵闸进行