坞式闸室是一种用于水电站的混凝土结构闸室。该闸室建造时会配置大量的钢筋，当闸墙高度或底板宽度加大时，闸墙、底板的尺寸和钢筋用量会进一步增加，易出现裂缝且裂缝宽度难以满足规范要求。结构尺寸的增大及钢筋用量的增加，使得结构变得很不经济。

闸室结构方案的选择需综合考虑工程地质条件、总布置要求、闸室输水条件和防渗要求等因素，经过筛选，适合本工程的有钢筋混凝土坞式整体结构、双铰式结构、空箱扶臂挡墙式结构共3种结构型式。闸室结构方案的选择需综合考虑工程地质条件、总布置要求、闸室输水条件和防渗要求等因素，经过筛选，适合本工程的有钢筋混凝土坞式整体结构、双铰式结构、空箱扶臂挡墙式结构共3种结构型式1。

3个方案均为钢筋混凝土结构，由于闸室结构两侧荷载不对称，一侧临土，另一侧临水。在结构设计上，临土侧因挡土需要，可分别采用悬臂式、半重力式或扶壁式结构；临水侧考虑闸室与节制闸引河之间分隔且衔接联系的需要，可统一采用空箱式结构。

1.复合地基上的坞式整体结构方案

(1)结构设计

闸室底板与闸室墙相结合形成整体坞式结构，底板总宽24.5m，底板厚1.6m，墙高8.3m，临土侧墙厚顶部0.5m、底部1.5m；临水侧空箱墙体厚度0.6m。临土侧底板悬挑2.4m，临水侧空箱填土2.0m。

(2)基础处理

采用∅60@110cm水泥土深层搅拌桩，桩长14～18 m，形成复合地基，以满足地基承载力和地基变形要求。

2.桩基上的双铰式结构方案

(1)结构设计

闸室墙的前趾与中间底板铰接形成双铰式结构。双铰式结构主要尺寸为：中部底板宽9.8m，厚1.6m，闸室墙前趾宽3.1m，底板厚1.2m，闸室底板总宽26-3m；墙高与前一方案相同；空箱为满足抗浮和稳定需要填土4.0m。

(2)基础处理

基础为∅60钻孔灌注桩，每侧3排8根，共计48根，临土侧桩长33.0m，临水侧桩长30.0m。跨中底板下为8m深∅60@120水泥搅拌桩。

3.桩基上的挡墙式结构方案

(1)结构设计

临岸侧为钢筋混凝土扶臂式挡墙，临水侧为空箱式挡墙，扶臂式结构由底板、立板和肋板组成，底板顶面高程2.0m，挡墙底板宽8.0m，底板厚0.8m，立板墙身厚0.6m，肋板(扶臂)厚0.50 m，肋板间距3.5m，闸室底板总宽27.9m。

空箱底板宽7.1m，厚0.8m，空箱内填土4.5m，临土侧挡墙后布置排水设施，闸室内设置撑梁，以满足检修期翼墙抗滑稳定需要。

(2)基础处理

两侧闸室墙底板下为∅60钻孔灌注桩基础，各3排8根，共计48根。临土侧桩长为34.0 m，空箱下桩长31.0 m。

(3)闸室防渗设计

闸室内采用钢筋混凝土撑梁间隔支撑和格埂分格的钢筋混凝土透水护底结构，两侧布置反滤层，上做0.4m厚钢筋混凝土铺盖，下做砂石垫层。

检修期闸室承受最大水头为5.8m，闸室防渗采用水平防渗和垂直防渗相结合的方法，水平防渗为两布一膜防渗土工布，自挡墙底板后向外铺设各10m，垂直防渗为防渗板桩，深10m。防渗土工布之上为砌石保护层，厚35cm，瓜子片垫层厚10cm1。

从工程造价、结构技术、施工技术等几个方面进行综合比较后，再按照结构可靠、投资省、施工方便的原则选择并确定闸室结构方案。

1.经济比较

对3个结构方案分别进行工程量统计，分别得出各方案造价。空箱底板宽7.1m，厚0.8m，空箱内填土4.5m，临土侧挡墙后布置排水设施，闸室内设置撑梁，以满足检修期翼墙抗滑稳定需要。

(2)基础处理

两侧闸室墙底板下为060钻孔灌注桩基础，各3排8根，共计48根。临土侧桩长为34.0m，空箱下桩长31.0m。

(3)闸室防渗设计

闸室内采用钢筋混凝土撑梁间隔支撑和格埂分格的钢筋混凝土透水护底结构，两侧布置反滤层，上做0.4m厚钢筋混凝土铺盖，下做砂石垫层。

检修期闸室承受最大水头为5.8m闸室防渗采用水平防渗和垂直防造价比较显示，方案一虽然闸室结构造价较大，但由于闸室为全封闭结构，省去了防渗排水工程费用，且地基应力较小，相对基础处理费用较低；方案三虽然闸室结构较省，但由于闸室为分离式透水结构，增加了防渗排水工程费用，且基础处理费用较高。统计结果表明，整体式结构造价最省。

2.结构技术比较

以上结构设计已确定了各方案的结构尺寸，且结构设计均满足规范要求，故技术上3方案均可行；但由于结构型式不同，各方案在结构技术上各有优缺点。

(1)坞式整体结构

该结构具有整体性好、刚度大、地基应力小以及抗渗性能好的优点，且在检修期满足抗浮要求的前提下可有效地解决闸室防渗问题；由于基础处理采用了分节梯级加深的处理方法，加上分期填土、预留沉降和预留二期混凝土后浇带等措施，可较好地满足地基稳定和变形要求。

(2)双铰式闸室结构

该结构具有不透水及抗浮、抗渗性能好等优点，双铰底板使闸室墙与底板共同作用，可提高闸室墙抗滑安全度，节省防渗设施费用；但与坞式整体结构相比，由于双铰结构将闸室分为3个部分，使得闸室结构适应沉降变形的能力较差。

(3)挡墙式结构

该结构的扶臂式挡墙或空箱挡墙结构简单，结构受力(内力)较小，但对地基承载力要求较高；在防渗排水方面，必须另外增加防渗排水工程措施来解决工程运行及检修期防渗及结构稳定问题。

3.施工技术比较

三方案虽无特殊施工技术要求，但工程施工进度和难度因工序和内容繁简不同而不一样：方案一基础处理完成、基坑开挖并封底后，即可进行底板和闸室墙施工，施工内容最少，施工难度最小；方案二较方案一增加了底板企口和分缝接头，施工难度次之；方案三除了灌注桩基础处理和闸墙结构施工外，还有防渗排水工程施工，其施工内容和工序最多，施工难度最大；在施工工期上，整体结构方案工序最少，工期最短，双铰结构次之，挡墙结构工序最多，工期最长。

4.比选结论

经比较，搅拌桩复合地基上的整体结构方案投资最省、结构技术可行、施工难度最小、工期最短，综合优势最大，为推荐采用方案。

虽然复合地基上的坞式整体结构地基应力较小，但由于地基的软弱下卧层较厚，复合地基悬浮于软淤土上，因此，解决好闸室沉降变形问题是设计的关键。

根据复合地基的特性，面积置换率指标控制复合地基的承载力，处理深度(桩长)决定地基变形量，因此，可适当减小面积置换率，加深复合地基的处理深度，尽量减小桩底的悬浮厚度，以做到既能满足复合地基承载力要求，又能将地基变形缩小到规范允许的范围内。由于闸首为灌注桩基础，沉降相对较小，使得闸室与闸首之间仍然存在一定的沉降差，这将影响两者的安全衔接，为此，经进一步研究，可通过以下几个简易可行的技术措施，有效地解决闸室沉降问题。

(1)分期填土：施工期闸室地基应力最大，放水后，整体闸室结构在水的浮托力作用下，地基应力将减小。实际施工中，可分期分批实施土方回填，预留2m的土方在放水之后回填，可减小地基应力，达到减小施工期沉降的目的。

(2)梯级加深基础：位于过渡段的闸室首末各三节基础处理深度呈梯级加深，通过加深第一、二节基础处理深度，在减少其沉降量的同时，将闸首与第一节闸室之间的沉降差分摊到第一、二、三节闸室墙上，以进一步减小沉降差。

(3)预留沉降：施工阶段再留适当的沉降量，使其沉降后的高程更加接近设计高程。

(4)二期混凝土后浇带：在第一节闸室墙与闸首衔接处预留2m宽度的后浇带，以二期混凝土与闸首衔接，让闸室整体沉降后再与闸首衔接，以避免沉降的闸室结构拉坏止水。

(5)加强止水：在闸室墙与闸首衔接处设置两道铜片以加强止水。放水前，再用JSP遇水膨胀橡胶条对接缝进行封闭处理，确保结构防渗效果达到设计要求。

整体坞式结构方案如果采用灌注桩基础，闸室沉降变形可得到有效控制，结构技术优势更大，但工程造价将大幅度增加，综合优势不明显。但由于其地基应力较小，工程设计中，通过墙后土方分期回填、调整复合地基并梯级加深、预留沉降、加强止水和设置二期混凝土后浇带等一系列简易可行的措施，使得该结构的整体优势在基础处理上得以充分显现，综合优势明显提高。

采用搅拌桩复合地基上的整体坞式结构，有效地解决了基础处理、防渗、抗浮、稳定和沉降等结构设计问题，且工程造价较省。工程实测数据显示，闸室之间、特别是闸室与闸首衔接处变形差均小于设计控制值。整体坞式结构方案达到了既经济又能确保结构安全的效果2。

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