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摘要：针对子牙河北分流井水池底板抗浮问题，分别对配重抗浮、锚固抗浮和降水抗浮进行比较，提出采用抗拔桩方案，解决检修期水池底板抗浮问题。
关键词：子牙河北分流井、抗浮设计
Abstract: aiming at the son tooth hebei tap the well bottom pool anti_floating respectively, the counterweight anti-uplift, anchor anti-uplift and precipitation anti-uplift comparison, the paper proposes the resistance to pull out pile project, solve the maintenance period pool anti_floating floor.
Key words: the son tooth hebei shunt well, anti-uplift design
中图分类号：TU991.34+3文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
1.1 工程简介
南水北调中线一期工程天津干线西起河北省保定市徐水县西黑山村，东至天津市外环河西，线路全长155km。子牙河北分流井是天津干线是天津干线最大的分水口门，同时也是天津干线事故退水通道。子牙河北分流井主体建筑物长131m，包括进口闸、水池及出口闸三部分。主体建筑物布置见图1。
图1 子牙河北分流井主体建筑物布置图
1.2水文地质
建筑物场区地面高程为2.7～4.0m；本区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存于alQ41砂壤土和细砂层中，勘察期间钻孔揭露的地下水埋深1.50～1.82m，地下水位高程1.04～1.71m。地下水中SO42-含量为1309.75mg/L，对普通混凝土有硫酸盐型结晶类强腐蚀。
工程区地震动峰值加速度0.15g，相当于地震基本烈度为Ⅶ度。工程区封冻期为每年11月至翌年2月，最大冻土深度为0.58m。
子牙河北分流井主体建筑物基础高程为-3.37m～-6.8m均坐落于第三层全新统中段海相沉积层（mQ42），该层为壤土，液性指数（IL）0.80，呈软塑状态，压缩系数（a0.1-0.2）0.30MPa-1，孔隙比（e）0.91，内摩擦角（φ）15.0º，凝聚力（c）17.7kPa，承载力标准值为120kPa，强度较低，工程地质性质较差。
2水池底板抗浮设计
2.1方案比选
目前，抗浮设计方法主要有抗与放两种方式。所谓抗主要是指配重抗浮、锚固抗浮；所谓放主要是指降水抗浮。分流井水池底板为分离式结构，现根据工程具体情况对以上抗浮设计方法进行比选如下：
2.1.1配重抗浮
配重抗浮一般有三种方法：①底板上部设混凝土压重；②利用混凝土底板自重；③底板下部设混凝土挂重，该方法施工复杂，当地下水对钢筋有侵蚀性时，需谨慎使用。
由于分流井水池底板为分离式结构，且场区地下水位较高，结构自重与浮力相差较大，若采用配重抗浮，经计算水池底板需最大厚度为4.5m才能满足抗浮要求。由于厚度大工程造价高，且结构布置不合理，本工程不予考虑。
2.1.2锚固抗浮
锚固抗浮一般有两种方法：锚杆和抗拔桩。
锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆经济简便。但锚杆存在以下缺点：①锚杆在反复拉压状态下工作性能有待实验研究；②施工需有专门机械，施工难度大；③当地下水对钢筋有侵蚀性时，细锚杆耐久性不易保障，适用性受到限制。由于该工程地下水位较高，可能对锚杆产生腐蚀，因此锚杆方案也不适用于本工程。
抗拔桩是利用桩侧摩阻力和自重来抵抗浮力。桩型一般为灌注桩，桩距不宜过大，桩端最好伸入相对较硬的土层。抗拔桩施工简单、可靠，耐久性较锚杆容易得到保证，但工程造价相对较高。对于本工程抗拔桩方案技术上可行。
2.1.3降水抗浮
降水抗浮一般方法为内排水或外排水。
内排水是底板设排水孔，底板下设反滤层，建筑物周围设降水井，降水井与反滤层之间以盲沟相连。该方法优点是工程造价低。缺点是反滤层易堵塞；若内水位长期高于地面，存在浸没周边地面的可能性。由于本工程设计正常高水位运行工况水位4.64m高于地面高程2.80m，该方法不适用。
外排水即在建筑物外设置专门的排水通道，当建筑物需检修放空时，内外水同时抽排。一般是在自来水水池或污水池等隔离要求较高的工程中采用。外排水方案是也一种较为经济的抗浮措施，最大限度减小底板厚度、简化施工过程，长期运行中还可避免抬高地下水位、浸没周边地面。因此，该方案技术上可行。
2.1.4分析与结论
综上所述，配重抗浮、锚固抗浮和降水抗浮各方法都有一定的可行性和局限性。就本工程而言，抗拔桩和外排水抗浮方案技术上均可行；从工程投资上看，外排水方案明显优于抗拔桩方案。但外排水方案在检修放空工况下，水池内外同时排水，该过程中地下水可通过排水井预留孔向水池内渗水，内水水质会受到影响。抗拔桩方案不存在此问题。
鉴于南水北调天津干线为Ⅰ等引水工程，全线采用无压接有压箱涵输水型式，为保证引水水质安全，分流井水池底板抗浮设计选用抗拔桩方案。
2.2抗拔桩设计
（1）抗拔桩为钢筋混凝土灌注桩，由于场区地下水位高且对普通水泥有硫酸盐型结晶类强腐蚀，桩体混凝土标号采用C30。
（2）抗拔桩桩径为600mm，桩长分别为6.5m～9.0m。抗拔桩采用矩形布置，桩距为1.9～2.2m，最大单桩抗拔承载力特征值为233.78kN。
3 结语
目前子牙河北分流井工程建筑物已基本完工，地下水位已基本恢复，水池底板抗浮设计能滿足要求，但工程安全运行仍有待时间检验。作为设计人员我们应不断积累经验，为日后的工程设计工作打下坚实的基础。
作者简介：张立娟（1979－），女，工程师
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：子牙河北分流井、抗浮设计
Abstract: aiming at the son tooth hebei tap the well bottom pool anti_floating respectively, the counterweight anti-uplift, anchor anti-uplift and precipitation anti-uplift comparison, the paper proposes the resistance to pull out pile project, solve the maintenance period pool anti_floating floor.
Key words: the son tooth hebei shunt well, anti-uplift design
中图分类号：TU991.34+3文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
1.1 工程简介
南水北调中线一期工程天津干线西起河北省保定市徐水县西黑山村，东至天津市外环河西，线路全长155km。子牙河北分流井是天津干线是天津干线最大的分水口门，同时也是天津干线事故退水通道。子牙河北分流井主体建筑物长131m，包括进口闸、水池及出口闸三部分。主体建筑物布置见图1。
图1 子牙河北分流井主体建筑物布置图
1.2水文地质
建筑物场区地面高程为2.7～4.0m；本区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存于alQ41砂壤土和细砂层中，勘察期间钻孔揭露的地下水埋深1.50～1.82m，地下水位高程1.04～1.71m。地下水中SO42-含量为1309.75mg/L，对普通混凝土有硫酸盐型结晶类强腐蚀。
工程区地震动峰值加速度0.15g，相当于地震基本烈度为Ⅶ度。工程区封冻期为每年11月至翌年2月，最大冻土深度为0.58m。
子牙河北分流井主体建筑物基础高程为-3.37m～-6.8m均坐落于第三层全新统中段海相沉积层（mQ42），该层为壤土，液性指数（IL）0.80，呈软塑状态，压缩系数（a0.1-0.2）0.30MPa-1，孔隙比（e）0.91，内摩擦角（φ）15.0º，凝聚力（c）17.7kPa，承载力标准值为120kPa，强度较低，工程地质性质较差。
2水池底板抗浮设计
2.1方案比选
目前，抗浮设计方法主要有抗与放两种方式。所谓抗主要是指配重抗浮、锚固抗浮；所谓放主要是指降水抗浮。分流井水池底板为分离式结构，现根据工程具体情况对以上抗浮设计方法进行比选如下：
2.1.1配重抗浮
配重抗浮一般有三种方法：①底板上部设混凝土压重；②利用混凝土底板自重；③底板下部设混凝土挂重，该方法施工复杂，当地下水对钢筋有侵蚀性时，需谨慎使用。
由于分流井水池底板为分离式结构，且场区地下水位较高，结构自重与浮力相差较大，若采用配重抗浮，经计算水池底板需最大厚度为4.5m才能满足抗浮要求。由于厚度大工程造价高，且结构布置不合理，本工程不予考虑。
2.1.2锚固抗浮
锚固抗浮一般有两种方法：锚杆和抗拔桩。
锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆经济简便。但锚杆存在以下缺点：①锚杆在反复拉压状态下工作性能有待实验研究；②施工需有专门机械，施工难度大；③当地下水对钢筋有侵蚀性时，细锚杆耐久性不易保障，适用性受到限制。由于该工程地下水位较高，可能对锚杆产生腐蚀，因此锚杆方案也不适用于本工程。
抗拔桩是利用桩侧摩阻力和自重来抵抗浮力。桩型一般为灌注桩，桩距不宜过大，桩端最好伸入相对较硬的土层。抗拔桩施工简单、可靠，耐久性较锚杆容易得到保证，但工程造价相对较高。对于本工程抗拔桩方案技术上可行。
2.1.3降水抗浮
降水抗浮一般方法为内排水或外排水。
内排水是底板设排水孔，底板下设反滤层，建筑物周围设降水井，降水井与反滤层之间以盲沟相连。该方法优点是工程造价低。缺点是反滤层易堵塞；若内水位长期高于地面，存在浸没周边地面的可能性。由于本工程设计正常高水位运行工况水位4.64m高于地面高程2.80m，该方法不适用。
外排水即在建筑物外设置专门的排水通道，当建筑物需检修放空时，内外水同时抽排。一般是在自来水水池或污水池等隔离要求较高的工程中采用。外排水方案是也一种较为经济的抗浮措施，最大限度减小底板厚度、简化施工过程，长期运行中还可避免抬高地下水位、浸没周边地面。因此，该方案技术上可行。
2.1.4分析与结论
综上所述，配重抗浮、锚固抗浮和降水抗浮各方法都有一定的可行性和局限性。就本工程而言，抗拔桩和外排水抗浮方案技术上均可行；从工程投资上看，外排水方案明显优于抗拔桩方案。但外排水方案在检修放空工况下，水池内外同时排水，该过程中地下水可通过排水井预留孔向水池内渗水，内水水质会受到影响。抗拔桩方案不存在此问题。
鉴于南水北调天津干线为Ⅰ等引水工程，全线采用无压接有压箱涵输水型式，为保证引水水质安全，分流井水池底板抗浮设计选用抗拔桩方案。
2.2抗拔桩设计
（1）抗拔桩为钢筋混凝土灌注桩，由于场区地下水位高且对普通水泥有硫酸盐型结晶类强腐蚀，桩体混凝土标号采用C30。
（2）抗拔桩桩径为600mm，桩长分别为6.5m～9.0m。抗拔桩采用矩形布置，桩距为1.9～2.2m，最大单桩抗拔承载力特征值为233.78kN。
3 结语
目前子牙河北分流井工程建筑物已基本完工，地下水位已基本恢复，水池底板抗浮设计能滿足要求，但工程安全运行仍有待时间检验。作为设计人员我们应不断积累经验，为日后的工程设计工作打下坚实的基础。
作者简介：张立娟（1979－），女，工程师
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。