结合实例分析水闸工程的地基处理

结合实例分析水闸工程的地基处理

陈前明

陈前明

浙江华泰市政工程有限公司

摘要：水闸具有挡水和泄洪的功能，是一种控制水位和调节流量的水工建筑物。本文结合实例绍了水闸的施工质量控制，分析了其软基处理方案。

关键词：地基处理；施工控制；质量管理

控制洪涝灾害的重要阀门就是水闸，其施工的关键就是水闸的质量控制，质量体系过硬才能保证环境与经济的相处的和谐，保护水域安全。水闸施工中必须处理好止水、地基处理、混凝土和伸缩缝、预埋件与闸门以及启闭机等，这些主要部位施工质量好了才可以对整个工程的施工质量进行控制。因此，在施工过程中必须严格按有关规范施工，加大质量管理力度避免产生质量问题。

1工程概况

某水闸以分洪为主并兼有蓄水和引水作用，单孔净宽8m设计分洪流量2000m3/8，闸室为钢筋砼胸墙式结构，共分14孔底槛高程15.37m，闸室高10.5m胸墙底高程21.37m，顺水流向长20m，闸室上游采用半径为20m的圆弧型翼墙，采用缓变曲线型翼墙在下游使用且翼墙挡土高度10.5m，运用钢筋砼格仓式结构。

工程位于某冲积平原土，揭露的地层均为冲积、淤积层，具有较为典型的河流相冲淤积地层特征（即颗粒质结构大致呈上细下粗），从钻探资料所揭示的地层来看，闸室底板以下地层分布如下：

第一层：灰黄色淤质量粉质壤土，淤质粉质粘土，流塑、软塑状，饱和、高压缩性。

第二层：黄、棕色重粉质壤土，粉质粘土，硬塑状，中偏低压缩性。

第三层：极细砂、细砂，黄色、中密状。场地地下水有两种类塑。①、②层地下水为潜水，水位高低主要受大气降水、河水位影响，雨季稍高，约18～19.2m；③层以下地下水具有承压性，第二层重粉质壤土为完整的隔水层，据大范围地质钻孔资料分析，该层含水与河槽不直接连通，地下水位主要受潜水越流补给，也下水位约17.5～18.5m。

2施工控制

粉体喷射搅拌法地基加固技术成本低、工效快，曾大量应用于工民建工程，后因其喷粉量、搅拌均匀性等不易控制，一般重要建、构筑物特别是水平荷载较大的水利工程均不再推荐采用。

2.1工艺性试桩

为保证工程桩的成桩质量，在正式实施粉体喷射搅拌法之前，均应按设计确定的初步施工工艺设置工艺试验桩。

该闸共布置了10根工艺性试桩，两根为一组，分别进人硬土层0.5m和1.0m，半程复搅和全程复搅。以不同的钻进速度和提升速度、喷灰时间、钻机电流等参数成桩，试桩7天内，在搅拌桩d/4位置钻孔取芯，重点观察桩底与硬土层结合面、桩进人硬土层质量、桩身的均匀性，最后确定了详细的成桩工艺：1.桩身进人下卧硬土层0.5m，此时钻机电流约65A；2.钻进和提升速度不大于lm/min；3.成桩采用全程复搅；4.钻头到桩底时原地旋转lmin，开启灰罐，再间隔10s后，钻杆提升工艺性试桩所确定的参数，为施工、监理单位提供了操作性很强的量比指标，为保证二程质量提供了可靠的依据。

2.2工程桩施工

粉喷桩的质量除设计因素外，关键还在于施工质量该闸为Ⅰ级构筑物，在整个实施过程中，经对根101桩的抽样轻便触探试验和静载试验，施工质量满足设计要求，达到了预期目的。

3.3加固效果

该闸天然地基承载力仅为70kpa（试验值为72kpa），而闸室、岸墙及上游翼墙基底压力分别达100kpa、190kpa和200kpa，该闸完工近一年，采用粉体喷射搅拌法固桩后，经沉降观测，闸室最大沉降量为13mm，岸墙为18mm，闸室与岸墙沉降差仅为5mm，且从沉降曲线分析，已趋于稳定，超预期达到了加固效果。

3混凝土施工的质量管理

施工过程中要层层控制质量：把好测量关和各种材料关、严把质量关控制好材质和强度、控制配料计量和施工工艺、加强对土方工程的开挖部位并做好质检工作、以及混凝土工程等重点施工部位的管理措施。

3.1开挖工程

水闸工程往往长度长且断面较大，因此土石方开挖阶段开挖的质量关系到水闸的质量和投入，这是水闸施工的重要时期，开挖断面过大时用的混凝土也越多，开挖断面小时水闸的强度也不能保证。因此开挖过程中必须使开挖与设计相符，且严格按照中腰线施工。开挖工程结束后，进行检查验收开挖工程按设计图纸。

3.2混凝土工程

3.2.1原材料的质量控制

原材料的质量及其波动，对混凝土质量及施工工艺有很大影响。在混凝土生产过程中，对原材料的质量控制，除经常性的检测外，还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律，并拟定相应的对策措施。

3.3科学配制混凝土是保证质量的先决条件

3.3.1混凝土施工配合比的换算。试验室所确定的配合比，其各级骨料不含有超粒径颗粒，且为饱和面干状态。因此应根据实测骨料超粒径含量及砂石含水率，将试验室配合比换算为施工配合比。

3.3.2混凝土施工配合比的调整。试验室所确定的混凝土配合比，其和易性不一定能与实际施工条件完全适合。为保证混凝土和易性符合施工要求，需将混凝土含水率及用水量做适当调整。

3.3.3混凝土配合比。需满足工程技术性能及施工工艺的要求，才能保证混凝土顺利施工及达到工程要求的强度等性能。通过科学配制其技术、经济综合效益十分显著。

3.4混凝土试件合格，结构物混凝土不一定全部合格混凝土的质量是依靠混凝土试件的强度来评定，还必需对结构物的混凝土施工全过程进行妥善控制，对关键部位的结构物，有必要进行钻芯取样检查试验，以确保混凝土结构物的质量。

3.5和易性是决定混凝土质量的主要因素和易性是混凝土拌和物的流动性、粘聚性、保水性等多种性能的综合表述。当混凝土的和易性不良时，则混凝土可能振捣不实或发生离析现象，产生质量缺陷。混凝土的和易性良好，混凝土易振实且不发生离析，能够获得均质密实良好的混凝土浇筑质量。

3.6混凝土浇筑振捣过程是混凝土质量控制的主要环节混凝土配合比设计、原材料的质量、配料准确、搅拌均匀运输、浇筑振实成型、养护等整个施工环节中，浇筑振实成型是主要的环节。但由于振捣不良，所产生的内部蜂窝、孔洞所导致的内在质量问题，人们容易忽视。而混凝土内在质量缺陷，同样会引起混凝土结构物的破坏。所以，混凝土振捣应引起施工人员足够重视，质检员应采取相应的有效措施，使混凝土振捣良好。

4地基处理方案比较

钻孔灌注桩优点方面：由于桩基达到持力层，水闸的沉降量小，由于沉降、特别是不均匀沉降而引起的水闸通病，可以避免。施工设备相对较轻型，对于在淤泥上施工，需要填筑的施工平台垫层较薄，桩机移动对已施工的桩的影响小。桩的成桩质量比较容易控制，桩的质量更加有保证。施工工期容易控制，可以通过增减桩机来调控施工进度；缺点方面：由于水闸的荷载全部由桩基承担，水闸的沉降与地基的沉降不协调，有可能造成水闸底板与地基脱空，对水闸的防渗要求提高，另外，施工中如果碰到流塑状的淤泥，成孔困难，需加设钢护筒，增加施工费用。

预制砼管桩有施工方便、施工进度快、水闸沉降小，造价适中的优点。缺点其一是施工设备比较重型，施工时容易对已施工的桩造成移位等影响；其二是预制砼管桩属于挤土桩，在高饱和度的流塑型软土中，闸基大面积、高密度的打进群桩，先打进桩会受后打进桩的挤出，影响桩基承载力。另外，跟钻孔灌注桩同理由于水闸沉降小，当地基产生沉降时，闸室不能随地基一起沉降，会造成闸底脱空，引起接触冲刷，所以对防渗要求比较高。

水泥搅拌桩施工设备简单，工程造价相对低些，水闸适应地基变形能力强，但水闸沉降较大，需控制好不同结构之间的不均匀沉降量。

从经济上比较，搅拌桩方案明显优于另外两种方案。

综合以上各方面的因素，本工程采用水泥搅拌桩方案作为河水闸的地基处理方案。河水闸目前已经完成施工并且各方面运行良好。

5结语

水闸的地基施工中，要从设计、工程桩和加固效果等方面着手，保证质量安全。在完美的技术基础上，还要保证过硬的质量，这样才能确保使用性和经济性的双赢。