珠三角軟土基礎上中型水閘沉降變形

程曉航

(湖北省水利水電規劃勘測設計院 武漢 430064)

珠三角獨有的地形地貌特征，給水利設施建設帶來一系列的問題和難點。珠江三角洲地區在深厚淤泥土地基上建閘，需要在水閘的沉降和水平位移觀測設計過程中，對水位、流量、水平位移、沉降、基礎揚壓力、水流流態等資料進行準確地把握，并研究好對策，以便進一步完善珠三角軟土基礎上中型水閘沉降變形的措施。

1 珠三角軟土基礎上中型水閘工程地質概況

1.1 工程地質特點

珠三角工程地質特點為:建筑物地基為較深的淤泥或淤泥質土，含水量大，承載力低，沉降量大，地基處理工作量大，因此將水閘布置成平底開敞式輕型結構。珠江三角洲的軟土可以說是全國最軟的軟土之一，存在軟土厚、含水量高、壓縮性高、承載力低的特點，其含水量一般在w=60% ～100%，孔隙比一般在e=1.5～2.5，承載力一般為fk=40～60kPa，在這樣的地基上建閘，地基處理的合理性不但影響工程造價，也影響到工程的安全性［4］。

1.2 軟土基礎上中型水閘的基本情況

珠三角沿海地區水閘基礎大部分存在較厚軟基，軟基一般不宜作為天然基礎，需進行處理。基礎經過粉噴樁處理后，還是會有沉降和位移變形。閘室采用開敞式，共設5孔，每孔凈寬8m，采用三孔一聯和兩孔一聯的布置方式，三孔聯閘室布置在左岸，通航孔布置在三孔一聯的中孔。閘室總寬度為50m，順水流方向長度為18.0m。閘墩上部為檢修平臺、交通橋及啟閉排架等。不均勻沉降和位移變形會對水閘產生影響。

1.3 水閘沉降變形的系統應用

在當前，水閘沉降變形監測預警系統，廣泛應用于各種變形體安全監測的工業級遠程變形監測預警系統中。該系統集測繪、GNSS高精度數據處理、GIS、遠程控制、數據通信、變形趨勢分析和災害預警等技術于一體，可對變形體的平面及高程位移變形量、速度、加速度和方位進行24h連續不間斷監測或定期監測。

2 珠三角軟土基礎上中型水閘沉降變形的地基處理方案探討

2.1 鉆孔灌注樁施工常見事故及基本技術困境

2.1.1 灌注樁地基缺乏保護

在不同的氣候條件下，比如:南方地區的多雨，北方的干旱等，會出現地基的不同形式和問題。假設沒有處理好地下水、凝土松散等難題，就會對地基建設帶來危害;假設地基的基礎缺乏充足的保護，如防水、排水對策不到位，就會造成地基進水，這樣不但會造成地基基礎施工困難，并且會對地基的質量造成損害。

2.1.2 灌注樁施工事故處理不及時

在混凝土鉆孔灌注樁施工處理上，采用灌注樁基是一種理想的方式。由于機械設備、天氣、土質結構等一些原因，在樁成孔后出現阻塞、松土、塌方等一些不良現象，尤其是有些施工單位偷工減料，在質量要求上沒有跟上來。樁成孔后，樁孔嵌入持力層深度不夠、巖石強度不大、沉渣厚度很薄、樁孔垂直度太低等數據都不符合設計要求，并且沒有及時處理，沒有形成分析、解決的過程，造成很大的浪費［1］。需細化混凝土鉆孔灌注樁施工的技術參數，在對不同的地質特點等一些綜合要素的掌握情況下，全面分析形成的綜合性報告，采取相適應的基礎處理技術和方法。尤其施工現場在埋設灌注樁護筒時，注意結合分析地坑和周圍的含水量及土質情況，保持護筒安裝垂直，在護筒的適當高度開孔，護筒內保持1.0～1.5m的水頭高度。在施工前的地質情況勘測中，給出地下水的壓力、出水量、水流方向等要素條件［1］。

2.2 水泥攪拌樁方案施工的技術應用

水泥攪拌樁復合地基承載力按《建筑地基處理技術規范》中復合地基承載力計算公式計算:

式中 fspk——復合地基承載力特征值;

m——面積置換率;

Ra——單樁豎向承載力特征值;

Ap——樁底端橫截面面積;

β——樁間土承載力折減系數;

fsk——處理后樁間土承載力特征值，宜按當地經驗取值，如無經驗時，可取天然地基承載力特征值。

根據計算結果，當攪拌樁樁徑500mm、樁長20m、樁距1.0m時，復合地基承載力特征值大于閘室地基最大反力，承載力可滿足要求［2］。但對于復合地基，在承載力滿足要求的情況下，還需驗算沉降量及樁端下層土的承載力是否滿足規范要求。經計算驗算，沉降量及樁端下層土的承載力均滿足規范要求。

2.3 預制混凝土管樁施工方案在珠三角軟土基礎上中型水閘中的應用

2.3.1 預制混凝土管樁施工優勢的全力發揮

常用的預制樁有鋼筋混凝土樁、木樁、鋼樁等，用沉樁設備將樁打入、壓入、振入土中。此處所指的是預制混凝土管樁。預制混凝土管樁有施工方便、施工進度快、水閘沉降小、造價適中的優點。缺點其一是施工設備比較重型，施工時容易對已施工的樁造成移位等影響;其二是預制混凝土管樁屬于擠土樁，在高飽和度的流塑型軟土中，閘基大面積、高密度的打進群樁，先打進樁會受后打進樁的擠出，影響樁基承載力［3］。經計算，當采用φ400預制管樁，樁端至強風化砂巖時，樁數由單樁水平向承載力確定，均布于底板下，樁距1.4m×1.4m，單樁平均長度45m。

2.3.2 復合地基形成法的技術提升

通過對被加固土體填充相應的材料，改變土體的結構，使土體被增強或被置換形成一定的增強體。由增強體和周圍地基土共同承載荷載，形成了復合地基的一些地基處理方法。如:振沖法、砂石樁法、CFG樁法、水泥深層攪拌法、土和灰土擠密樁法、高壓噴射注漿法等［4］。在工程施工中，根據特殊地質條件對地基承載力的要求，選用不同的處理方法從而達到相應要求。通過填充砂和石料深入土體，被置換或擠密，從而達到提高承載力的目的;把水泥粉或水泥漿、粉煤灰或化學漿液充填進土體，通過這些填加料與土體產生化學反應，使土體凝聚、膠結、固化來提高承載力。

2.4 止水設施施工在水閘沉降方面的應用模式

2.4.1 沉陷縫填料的施工

為了適應地基的不均勻沉降和伸縮變形，在水閘設計中均設置溫度縫與沉陷縫，并常用沉陷縫代溫度縫作用。縫有鉛直和水平的兩種，縫寬一般為1.0～2.5cm［5］。縫中填料及止水設施，在施工中應按設計要求確保質量。沉陷縫的填充材料，常用的有瀝青油毛氈、瀝青杉木板及泡沫板等多種。其安裝方法有以下兩種:?將填充材料用鐵釘固定在模板內側后，再澆混凝土，這樣拆模后填充材料即可貼在混凝土上，然后立沉陷縫的另一側模板和澆混凝土［6］;?先在縫的一側立模澆混凝土，并在模板內側預先釘好安裝填充材料的長鐵釘數排，并使鐵釘的1/3留在混凝土外面，然后安裝填料、敲彎鐵尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一側模板和澆混凝土，具體過程見圖1～圖2。

圖1 先裝填料后澆混凝土的填料施工

圖2 先澆混凝土后裝填料的填料施工

2.4.2 止水縫部位的混凝土澆筑

止水縫部位混凝土澆筑的注意事項包括:水平止水片應在澆筑層的中間，在止水片高程處，不得設置施工縫;澆筑混凝土時，不得沖撞止水片，當混凝土將淹沒止水片時，應再次清除其表面污垢;振搗器不得觸及止水片;嵌固止水片的模板應適當推遲拆模時間［7］。

3 總結

珠三角工程地質特點為:建筑物地基為較深的淤泥或淤泥質土，含水量大，承載力低，沉降量大，地基處理工作量大，因此將水閘布置成平底開敞式輕型結構。從混凝土鉆孔灌注樁施工、預制混凝土管樁施工、水泥攪拌樁施工的問題中總結出珠三角軟土基礎上中型水閘沉降變形的經驗，尤其是對孔壁坍塌、樁底沉渣、斷樁等問題進行仔細分析研究，提升技術層面的把握，并在實踐的工程建筑中采取相應的防范和處理措施，更好地改善和提高珠三角軟土基礎上中型水閘施工的質量?！?/p>

1 黃玲彬，吳蘭英.鉆孔灌注樁孔底沉渣質量問題的探討［J］.山西建筑，2010(2).

2 張帆.珠三角地區水閘軟土基礎沉降處理案例分析［J］.西北水電，2007(2).

3 方子杰.水泥攪拌樁在溫州市永嘉縣防洪堤地基加固中的應用［J］.礦產勘查，2005(1).

4 傅小龍，李力軍.鉆孔灌注樁在上海青草沙水庫取水泵站工程中的應用［J］.施工技術，2011(12).

5 黃文強.振動沉管碎石樁在堤基加固處理中的應用［J］.中國農村水利水電，2005(9).

6 楊會峰.混凝土鉆孔灌注樁施工中常見質量事故的預防及處理［J］.山西水利科技，2010(4).

7 程曉鳴，劉正軍，常玉龍.無為大堤水家樓站閘泵站前池地基排水減壓溝設計［J］.水利水電工程設計，2007(4).