珠海市西区海堤小林联围大门口水闸施工技术探讨

珠海市西区海堤小林联围大门口水闸施工技术探讨

王福兵

珠海市城乡防洪设施管理和技术审查中心

摘要：本文主要对珠海市西区海堤小林联围大门口水闸施工技术要点进行了分析与探讨，以供参考。

关键词：大门口水闸；施工技术

一、前言

随着国民经济的发展，珠海市防洪问题越来越突出，成为珠海市城市发展和经济建设的重要制约因素。根据珠海市城市总体规划，为保护人民群众的生命财产安全，按照珠海市经济可续性发展和城区建设的需要，结合我省水利现代化建设安排，加固珠海市城市防洪工程已成为珠海市基础设施建设的迫切要求，木乃南堤段应急工程是小林联围防洪工程的重要组成部分。木乃南堤段珠海市西区海堤小林联围中一部分，为新建海堤，起于红旗镇小木乃，向南延伸到三牙石后向东与青洲连线，跨过大门口水道后止于三灶岛横石基房间石，堤段总长度5.376km，在大门口水道上和在矿山电厂附近各新建水闸一座。本文主要对大门口水闸施工技术要点进行探讨，以供参考。

二、工程概况

大门口水闸位于木乃南堤段桩号MN3+898～MN4+012m段，包括7孔排水闸和一孔通航孔。通航孔在排涝时参与排涝。排水闸闸孔宽度8m，闸孔总净宽56m，水闸结构型式为胸墙式水闸，闸室底板为平底板，底板高程-2.0m，闸顶高程5.40m。闸顶设交通桥，桥面高程4.00m。胸墙底部高程2.5m。通航孔布置在水闸左侧，孔口宽度12m，闸室长12m，底板高程-3.50m；下游引航道长38m。通航高度8.0m。考虑将来航运发展及满足通航安全要求，内河侧设部分闸室，闸室宽度16m，长50m。水闸采用复合地基（粉喷桩）处理。

三、粉喷桩复合地基设计

粉喷桩复合地基采用格栅状布置，处理范围为闸室底板及上下游翼墙基础，并在其范围以外打两排保护桩。桩长初步选定为5m，粉喷桩桩径0.5m，以粉喷桩在地基中连成一个封闭的整体，从而提高复合地基的整体刚度。

（1）单桩承载力计算

粉喷桩单桩承载力计算理论尚不成熟，工程上对这类桩的设计思路主要是通过分别根据桩体材料强度和土对桩的支撑力来计算单桩的标准承载力。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）规定，单桩承载力标准值按下列公式计算，并取其中较小值：

1）据粉喷桩桩体材料强度来确定单桩的标准承载力计算公式为：

式中：PU1-粉喷桩单桩标准承载力（kN）；

FCU-与粉喷桩桩体配方相同的实验室内水泥土试块（边长70.7mm的立方体试块）在标准养护下，龄期为90d的抗压强度标准值（kPa）；

AP-粉喷桩桩体的设计截面积（㎡）；

n-粉喷桩桩身强度折减系数，（在漯河地区粉喷桩复合地基的设计中通常取0.35）。

2）据桩周土对桩体的支承力来确定的单桩标准承载力计算公式为：

式中：PU2-粉喷桩单桩标准承载力（kN）；UP-桩身截面周长（m）；fi-桩周第i层土的平均摩阻力（KPa）；Ii-桩周第i层土的厚度（m）；qP-桩端土标准承载力（KPa），在不考虑桩端土对单桩标准承载力的贡献时，qP=0。

依据粉喷桩承载机理分析可知，当仅采用（2）式对粉喷桩单桩承载力进行设计时，应当考虑粉喷桩的有效桩长，否则确定的承载力有可能是偏高的，不安全的。故在进行粉喷桩单桩承载力设计时，粉喷桩承载力的设计计算值需要满足。对以上两种方法分别计算后粉喷桩单桩承载力选取较小值为118KN。

（2）复合地基承载力的计算

式中fck-复合地基承载力标准值（kN）；m-面积置换率取23.1%。AP-粉喷桩桩体的设计截面积（m2）；β-桩间土承载力折减系数，取0.75；fS-桩间土天然承载力标准值。

经计算复合地基的承载为145kp，大于水闸上部承载力125kp，满足工程要求。根据计算结果，粉喷桩复合地基固化材料为强度等级42.5的水泥，水泥掺入量为15％，面积置换率23.1％，桩径0.5m，有效桩长5m。

四、粉喷桩施工工艺技术

（1）粉喷桩施工工艺流程（如图1）

图1、粉喷桩施工工艺流程图

（2）施工工艺要点

1）施工前组装架立喷粉桩机，检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、喷粉系统各部分安装调试情况及灰罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，方可进行操作。灰罐装满料后，进料口应加盖密封。

2）搅拌钻进。桩机定位经检查通过后，启动传动系统，调至三档速度送风边旋转边钻进，直至达到设计要求深度。开钻前应用钢尺丈量钻具总长，并用红漆标注设计孔深位置，以便质监人员查核。

3）喷粉、搅拌、提升。经核实达到设计要求深度及钻具管路通畅后，启动传动系统调至二档速度反转，同时启动送粉系统，当灰量达到设计掺灰量的三分之二时，开始边旋转边提升。

4）往下复搅。喷粉、搅拌、提升至停灰面（设计桩顶高程）时，停止提升，将传动系统调至正转，停止喷粉，以二档速度由停灰面往下进行复搅。

5）复喷、复搅、提升。复搅至设计桩底标高时，将传动系统调至反转，启动送粉系统，当灰量达到设计掺灰量的三分之一时，开始以二档速度边旋转边提升，直至达到停灰面终止。

6）往下复搅。喷粉、搅拌、提升至停灰面（设计桩顶高程）时，停止提升，将传动系统调至正转，停止喷粉，以二档速度由停灰面往下进行复搅。

7）复搅、提升。复搅至1/3桩长（离桩顶）标高时，将传动系统调至反转，以二档速度复搅、提升，直至达到孔口，桩体形成。

（3）质量控制

1）施工前，对水泥采取随机抽样送检，确保各项指标满足要求后方可使用。

2）试机，以确保施工设备各系统运转正常，计量设备、压力表等完好无缺，同时应检查各项施工参数，每台机均应配深度计，以便准确记录桩深。

3）在施工中，桩机正面和侧面各吊铅直线1根，分别测试桩机的水平度和钻杆的垂直度。

4）定期检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头应定期复核检查，其直径磨耗量不得大于20mm。

5）在桩顶标高1m范围内，进行一次复拌加注浆，并提高水泥掺量至15%左右，根据设计要求，喷浆至桩顶标高上200mm，保证桩头强度。

7）施工前对搅拌机械、注浆设备、制浆设备等进行检查维修，灰浆拌和机搅拌时间不少于2min，打桩时，提高搅拌次数，降低钻进速度，边搅拌，边提升，提高拌和均匀性。

8）注浆应连续进行，不得中断，每天加固完毕，用清水清洗泵和输浆管路，防止堵塞。

9）在喷粉成桩过程中遇有故障面停止喷粉时，第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不得小于1m。

10）成桩28d后在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m）截取3段桩体（每段长度约为500mm）进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，

五、结论

总之，本工程由于在开工前，技术人员对各施工班组进行技术交底，同时对原材料和各工序质量严格控制，在各工程部位水泥粉喷桩施工完成后，及时组织有关技术人员对工程质量进行检测和验收，其质量验收合格，为后续工程施工提供了质量保障。

参考文献：

[1]《水工砼掺粉煤灰技术规范》（DL/T5056-96）

[2]《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》TB10113-96