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摘要：根据藏木水电站厂房枢纽布置特点，厂房上游紧邻挡水大坝混凝土，不具备布置施工门机条件。施工门机须布置于厂房下游尾水渠覆盖层基础上。为解决覆盖层基础的沉降对门机安全运行影响的问题，本文采取对覆盖层进行灌浆固结的基础处理方法，通过对地基承载力、基础沉降量、轨道基础抗滑抗倾覆、轨道基础抗压抗剪强度及混凝土基础配筋等方面进行设计与计算，确保2台MQ900门机轨道基础的安全性、经济性。
关键词：藏木水电站；高原；覆盖层基础；MQ900门机轨道设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1概述
藏木水电站是雅鲁藏布江干流中游桑日至加查峡谷段规划5 级电站的第4 级，工程位于西藏自治区山南地区加查县境内。工程所在位置为青藏高原南部，海拔3200m左右，是目前雅鲁藏布江干流上第一座正在建设的大型水电站。
根据厂房混凝土浇筑需要，需在厂房下游尾水渠布置两台MQ900高架门机，门机轨道中心线桩号为厂（纵）+42.00m，上游侧轨道中心线桩号为厂（纵）+47.25m，下游侧轨道中心线桩号为厂（纵）+36.75，轨道安装高程EL3229.00m。河床尾水渠处覆盖层厚14.8～43.4m，由冰水堆积的含漂砂卵砾石层、冲积含漂砂卵砾石层和崩坡积块碎石层组成，MQ900高架门机基础即布置于该覆盖层上。根据现场开挖后揭示的地形及厂房结构布置，上游侧基础布置在上游齿槽回填混凝土上，下游侧门机基础布置在1:4坡比的覆盖层上。
2地基承载力计算
2.1荷载条件
MQ900门机一侧2组小车，一组小车4个轮子，轮子间相互间距为1.03m，两小车中心间距10.5m，根据《水利水電工程施工组织设计手册》第五卷结构设计P611页中30t高架门式起重机支点反力图表所示内容，施工中最大垂直轮压为1970/4=490KN，最大侧向轮压41KN；进行下游侧覆盖层上地基承载力验算，基础采用C25混凝土，另为保证地基承载力和基础结构强度特采用60cm厚C25底板混凝土换填部分基础下方覆盖层地基，对混凝土底板进行配筋处理，截面如下图所示：
图2.1 覆盖层上基础断面图
图中尺寸以cm计，，混凝土容重取24KN/m3，覆盖层土容重取20KN/m3，混凝土抗压强度设计值fc=11.9×103kN/m2，Ⅱ级钢筋：fy=3×105kN/m2。
2.2地基承载力计算
轮压按45°扩散到基础底部。，可不考虑轮压的应力叠加，考虑钢轨扩散作用：
基底净反力
据公式，其中r=20KN/m3，D=0.6，
。
考虑到侧向轮压起到的偏心作用，计算基底最大和最小应力：
故要求地基经处理后承载力达到250KPa才能满足要求，安全系数K=250/188=1.33。
又因：
所以满足偏心荷载作用下要求。
2.3地基承载力特征值修正
当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，由荷载试验得到的地基承载力特征值需按下式进行修正：
由公式可知修正后的承载力特征值大于试验所得地基承载力特征值，所以本计算不考虑地基承载力修正的有利因素，作为实际施工中地基承载力的安全储备。
3地基沉降量计算
地基沉降量根据分层总和法计算并经修正，经计算最终沉降量S=53.7mm，为避免地基沉降量过大，而影响门机运行，采取对覆盖层基础无压灌水泥浆，预先固结的措施，以减少地基沉降。经措施处理后，将已处理地基层与基础看做整体，再次验算下方未经处理的覆盖层基础沉降，得最终沉降量S=30.4mm。所以在门机基础浇筑时，可将下游覆盖层上基础顶部混凝土预先浇高10mm，以满足地基变形后，门机运行要求。
为保证轨道安装后轨面高差满足门机运行要求（7m范围轨面标高偏差包括轨面沉降，新装时不大于15mm，使用时不大于30mm），必须做好地基处理工作，防止地基的不均匀沉降。
4门机上游侧基础抗倾覆计算
经计算，为保证上游侧基础抗倾覆及抗滑动稳定，同时为保证基础下方尾水渠混凝土稳定，对尾水渠混凝土与下方基岩接触面开挖成反坡台阶，并布置插筋进行连接。
5轨道基础抗压、抗剪强度验算
5.1轴心抗压强度验算
轴心受压计算：
其中：K—混凝土结构构件强度设计安全系数，K=1.65；
N—计算纵向力；
A—截面面积；
Ra—混凝土轴心抗压设计强度；
—混凝土构件纵向弯曲系数；
5.2局部承压强度的验算
局部承压强度验算：
K—混凝土构件局部承压强度设计安全系数，取1.65；
NC—考虑局部承压时的纵向力；
ω—荷载分布影响系数，当局部承压区内的荷载均匀分布时，取1.0，当局部承压区内荷载为非均匀分布时，取0.75；
β—混凝土局部承压时的强度提高系数，；
Ac—局部承压面积；
Ad—局部承压时的计算底面积；
满足要求。
5.3直接抗剪强度验算
直接抗剪强度验算：
τj—直接剪应力；
Q—由水平作用力产生的剪力；
A—受剪截面面积；
N—垂直于验算截面的纵向力；
μ—混凝土间计算摩擦系数，取0.4；
[τj]—混凝土容许直接剪应力，1.2MPa；
不考虑垂直轮压的有利因素，
；满足要求。
6受冲切承载力验算
由于，所以无需进行抗冲切验算。
7门机下游侧基础底板配筋计算
7.1内力计算
按倒梁法计算，以轮子作用点为支座，基底反力作为荷载，跨度取轮子长度加2.55*2=5.1m。在扣除基础自重及其上的土重的荷载设计值作用下得基底净反力Pn=1.4*490*4/2/8.39=167KPa，所以均布荷载，计算简图如下图所示：
基础受力图
7.2正截面受弯计算
有效高度h0=h-0.03=0.57m=570mm；混凝土标号为C25，轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm2；宽度b=2m。
属于适筋破坏；
故断面配置12Φ32钢筋，查表可知：
7.3斜截面承载力计算
所以按照构造配置双肢箍筋Φ12@300，即可。
参考文献
【1】《建筑地基基础设计规范》 GB50007—2002；
【2】《水工混凝土结构设计规范》 DL/T 5057—2009；
【3】《土力学地基基础》陈希哲 清华大学出版社出版；
【4】《水利水电工程施工施工组织设计手册》第五卷 结构设计；
【5】《建筑施工计算手册5地基与基础工程》 中国建筑工业出版社出版；
【6】《水工钢筋混凝土结构学》 中国水利水电出版社出版；
【7】《挡土墙图集》 GJBT—750。
【8】《MQ900B/30/20/10t高架门座式起重机使用说明书》 水利部杭州机械设计研究所
关键词：藏木水电站；高原；覆盖层基础；MQ900门机轨道设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1概述
藏木水电站是雅鲁藏布江干流中游桑日至加查峡谷段规划5 级电站的第4 级，工程位于西藏自治区山南地区加查县境内。工程所在位置为青藏高原南部，海拔3200m左右，是目前雅鲁藏布江干流上第一座正在建设的大型水电站。
根据厂房混凝土浇筑需要，需在厂房下游尾水渠布置两台MQ900高架门机，门机轨道中心线桩号为厂（纵）+42.00m，上游侧轨道中心线桩号为厂（纵）+47.25m，下游侧轨道中心线桩号为厂（纵）+36.75，轨道安装高程EL3229.00m。河床尾水渠处覆盖层厚14.8～43.4m，由冰水堆积的含漂砂卵砾石层、冲积含漂砂卵砾石层和崩坡积块碎石层组成，MQ900高架门机基础即布置于该覆盖层上。根据现场开挖后揭示的地形及厂房结构布置，上游侧基础布置在上游齿槽回填混凝土上，下游侧门机基础布置在1:4坡比的覆盖层上。
2地基承载力计算
2.1荷载条件
MQ900门机一侧2组小车，一组小车4个轮子，轮子间相互间距为1.03m，两小车中心间距10.5m，根据《水利水電工程施工组织设计手册》第五卷结构设计P611页中30t高架门式起重机支点反力图表所示内容，施工中最大垂直轮压为1970/4=490KN，最大侧向轮压41KN；进行下游侧覆盖层上地基承载力验算，基础采用C25混凝土，另为保证地基承载力和基础结构强度特采用60cm厚C25底板混凝土换填部分基础下方覆盖层地基，对混凝土底板进行配筋处理，截面如下图所示：
图2.1 覆盖层上基础断面图
图中尺寸以cm计，，混凝土容重取24KN/m3，覆盖层土容重取20KN/m3，混凝土抗压强度设计值fc=11.9×103kN/m2，Ⅱ级钢筋：fy=3×105kN/m2。
2.2地基承载力计算
轮压按45°扩散到基础底部。，可不考虑轮压的应力叠加，考虑钢轨扩散作用：
基底净反力
据公式，其中r=20KN/m3，D=0.6，
。
考虑到侧向轮压起到的偏心作用，计算基底最大和最小应力：
故要求地基经处理后承载力达到250KPa才能满足要求，安全系数K=250/188=1.33。
又因：
所以满足偏心荷载作用下要求。
2.3地基承载力特征值修正
当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，由荷载试验得到的地基承载力特征值需按下式进行修正：
由公式可知修正后的承载力特征值大于试验所得地基承载力特征值，所以本计算不考虑地基承载力修正的有利因素，作为实际施工中地基承载力的安全储备。
3地基沉降量计算
地基沉降量根据分层总和法计算并经修正，经计算最终沉降量S=53.7mm，为避免地基沉降量过大，而影响门机运行，采取对覆盖层基础无压灌水泥浆，预先固结的措施，以减少地基沉降。经措施处理后，将已处理地基层与基础看做整体，再次验算下方未经处理的覆盖层基础沉降，得最终沉降量S=30.4mm。所以在门机基础浇筑时，可将下游覆盖层上基础顶部混凝土预先浇高10mm，以满足地基变形后，门机运行要求。
为保证轨道安装后轨面高差满足门机运行要求（7m范围轨面标高偏差包括轨面沉降，新装时不大于15mm，使用时不大于30mm），必须做好地基处理工作，防止地基的不均匀沉降。
4门机上游侧基础抗倾覆计算
经计算，为保证上游侧基础抗倾覆及抗滑动稳定，同时为保证基础下方尾水渠混凝土稳定，对尾水渠混凝土与下方基岩接触面开挖成反坡台阶，并布置插筋进行连接。
5轨道基础抗压、抗剪强度验算
5.1轴心抗压强度验算
轴心受压计算：
其中：K—混凝土结构构件强度设计安全系数，K=1.65；
N—计算纵向力；
A—截面面积；
Ra—混凝土轴心抗压设计强度；
—混凝土构件纵向弯曲系数；
5.2局部承压强度的验算
局部承压强度验算：
K—混凝土构件局部承压强度设计安全系数，取1.65；
NC—考虑局部承压时的纵向力；
ω—荷载分布影响系数，当局部承压区内的荷载均匀分布时，取1.0，当局部承压区内荷载为非均匀分布时，取0.75；
β—混凝土局部承压时的强度提高系数，；
Ac—局部承压面积；
Ad—局部承压时的计算底面积；
满足要求。
5.3直接抗剪强度验算
直接抗剪强度验算：
τj—直接剪应力；
Q—由水平作用力产生的剪力；
A—受剪截面面积；
N—垂直于验算截面的纵向力；
μ—混凝土间计算摩擦系数，取0.4；
[τj]—混凝土容许直接剪应力，1.2MPa；
不考虑垂直轮压的有利因素，
；满足要求。
6受冲切承载力验算
由于，所以无需进行抗冲切验算。
7门机下游侧基础底板配筋计算
7.1内力计算
按倒梁法计算，以轮子作用点为支座，基底反力作为荷载，跨度取轮子长度加2.55*2=5.1m。在扣除基础自重及其上的土重的荷载设计值作用下得基底净反力Pn=1.4*490*4/2/8.39=167KPa，所以均布荷载，计算简图如下图所示：
基础受力图
7.2正截面受弯计算
有效高度h0=h-0.03=0.57m=570mm；混凝土标号为C25，轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm2；宽度b=2m。
属于适筋破坏；
故断面配置12Φ32钢筋，查表可知：
7.3斜截面承载力计算
所以按照构造配置双肢箍筋Φ12@300，即可。
参考文献
【1】《建筑地基基础设计规范》 GB50007—2002；
【2】《水工混凝土结构设计规范》 DL/T 5057—2009；
【3】《土力学地基基础》陈希哲 清华大学出版社出版；
【4】《水利水电工程施工施工组织设计手册》第五卷 结构设计；
【5】《建筑施工计算手册5地基与基础工程》 中国建筑工业出版社出版；
【6】《水工钢筋混凝土结构学》 中国水利水电出版社出版；
【7】《挡土墙图集》 GJBT—750。
【8】《MQ900B/30/20/10t高架门座式起重机使用说明书》 水利部杭州机械设计研究所