某船閘閘室基礎處理分析

田忠青 沈保根

摘 要：原設計船閘閘首、閘室地基處理均采用粉噴樁復合地基方案，為保證地基處理的可靠性，設計中提出在粉噴樁施工前應根據(jù)設計進行工藝性試樁。由于工程場地地質(zhì)較為復雜，卵石層的頂標高起伏不定，粉噴樁施工時穿透承壓水層或覆蓋土層厚度不足導致冒水現(xiàn)象可能再次發(fā)生，維持原方案的風險很大。為減少工程風險、順利推進工程施工，決定補勘工程地質(zhì)，提出新的地基處理方案。

關(guān)鍵詞：船閘;閘室;基礎處理

中圖分類號：U641 文獻標識碼：A

1 施工方案變更原因分析

1.1 選擇施工速度快的方案搶抓工期

水陽江航道整治工程為亞行貸款項目，關(guān)賬時間已定，因蘇皖兩省有關(guān)部門對于船閘閘址存在爭議，開工時間較晚，導致整個船閘工程建設期較短。根據(jù)原施工計劃安排，粉噴樁地基處理和土方開挖應在4個月內(nèi)完成（2017年11月-2018年2月），其中粉噴樁施工期約3個月。

根據(jù)2018年2月才進行粉噴樁試樁的進程推算，6月份左右才能完成粉噴樁地基處理，汛前無法完成底板澆筑，故需要選用工期短、效率高、確定性強的方案進行地基處理。

1.2 繼續(xù)實施粉噴樁方案存在不確定性

（1）繼續(xù)發(fā)生機械故障不可避免，導致冒水繼續(xù)發(fā)生延誤工期。試樁過程中出現(xiàn)冒水情況，是地質(zhì)情況復雜、承壓水位變幅較大和施工作業(yè)不到位等綜合因素產(chǎn)生的。繼續(xù)采用粉噴樁方案，不可避免的仍會遇到地質(zhì)突變、機械故障等工程常發(fā)現(xiàn)象，當然可以通過提前做好應急預案等來解決，但是相應又會出現(xiàn)工后處理等一系列問題，導致工期延誤。

（2）通過調(diào)整粉噴樁間距和樁長對原方案進行優(yōu)化，仍必須按設計要求再次進行試樁試驗，增加試樁和設計調(diào)整周期，導致工期延長。

（3）承壓水頭受天氣和流域來水影響較大。考慮承壓水頭枯水期低、高水期高，繼續(xù)實施粉噴樁方案需抬高施工基面，粉噴樁空鉆高度增加，同時粉噴樁施工遇上中高水期、承壓水頭上漲，壓力加大，影響粉噴樁成樁質(zhì)量，復合地基承載力和沉降要求難以保證，施工質(zhì)量不可控。

1.3 風險導向

（1）工程場地地質(zhì)較為復雜，卵石層的頂標高起伏不定，即使試樁成功，仍會出現(xiàn)在某一個位置因卵石層頂標高較高，粉噴樁施工時穿透承壓水層或覆蓋土層厚度不足導致冒水現(xiàn)象再次發(fā)生，維持原方案的風險也較大。

（2）水陽江7-8月份為主汛期，實施原方案將延長工期跨越汛期，為確保安全度汛必須停工，汛后再進行地基處理，整個工期將延誤5～6個月。

1.4 費用問題

根據(jù)試樁資料調(diào)整粉噴樁樁距和樁長將增加工程費用。繼續(xù)實施粉噴樁地基處理方案將延誤工期、存在風險和增加費用，因此研究提出新的地基處理方案，進行比較，推薦最佳方案。

2 主要工程施工技術(shù)要求

2.1 閘首施工工序

下閘首：第一批澆筑左、右邊墩底板、中間底板，預留施工縫;第二批澆筑至1.45 m高程，填筑至底板頂;第三批澆筑底板后澆帶，需底板及邊墩澆筑完成后歷時大于60d，第四批澆筑空箱至閘首頂部，預留門庫邊墻后澆帶;第五批門庫后澆帶。混凝土澆筑應由下而上分批分層澆筑。

上閘首：砼澆筑順序基本同下閘首。不同處為：第二批澆筑至2.2 m高程;因邊墻沒設后澆帶，砼只分四批澆筑。

底板按設計要求分三部分澆注。砌塊之間設置1 m寬的施工縫。上下閘首底板寬縫的中心距側(cè)墩內(nèi)壁3 m。在底板澆筑后應開始進行沉陷觀測記錄，并繪制沉降速率曲線。底板砼澆筑60 d后，邊墩澆筑至上閘首為2.2 m高程、下閘首為1.45 m高程60 d后，應由經(jīng)監(jiān)理工程師、建設單位和設計單位研究決定后澆帶澆筑時機。后澆帶施工前，寬縫壁應鑿毛處理，在施工寬縫處鋼筋應連續(xù)。

當?shù)装寤炷翉姸冗_到設計強度的75%時，墻后土體可回填至底板頂部。水閘水頭側(cè)墩分批澆注的混凝土達到設計強度的80%，應啟動墻后回填。兩側(cè)墩后回填土呈對稱同步上升，兩側(cè)回填土高度差不超過1 m。施工寬縫密封，墻后回填土頂標高不得超過底板頂面，地下水位保持在底板底面以下50 cm。

2.2 閘室施工工序

底板混凝土沿橫向分為三部分，先澆筑側(cè)底板和中底板，預留施工寬縫。除預留施工寬縫及二期砼標號為C30外，其余等級為C25。在底板澆筑后應進行沉陷觀測，并繪制沉降速率曲線。待中、邊底板混凝土達到設計強度的75%時，回填底板外側(cè)土方至底板頂面，回填土要求同閘首部分。

墻體混凝土可兩次澆至頂部，第一次澆筑在底板頂部3 m以上，標高0.95 m。混凝土強度達到設計強度的80%，墻后回填土頂標高可達到0.95 m;第二次是從0.95 m到門墻頂。當墻身砼澆筑到0.95 m高程，底板和邊墩澆筑完成后歷時大于60d，應由經(jīng)監(jiān)理工程師、建設單位和設計單位研究決定后澆帶澆筑時機。后澆帶施工前，寬縫壁應鑿毛處理，在施工寬縫處鋼筋應連續(xù)。待底板封鉸砼強度達到設計強度后，再澆筑邊墻上部。

2.3 導航墻施工工序

導航墻強身施工完成后，必須先施工引航道護坦，護坦達到設計強度后方可進行墻后土方回填，土方回填應嚴格控制施工速率，分層填筑，分層碾壓，每層松鋪厚度不得大于30 cm，壓實度不得小于0.85（輕型壓實標準）。

2.4 PHC樁施工技術(shù)要求

2.4.1 PHC樁預制與運輸

（1）混凝土澆筑前必須嚴格檢查所有鋼筋、預埋件等的規(guī)格、數(shù)量和位置，確定無誤后方可澆筑。構(gòu)件預制質(zhì)量必須滿足現(xiàn)行《港口工程混凝土施工規(guī)范》、《港口工程樁基規(guī)范》和《預應力混凝土管樁》等規(guī)范的相關(guān)要求。

（2）PHC樁起吊強度。樁體的混凝土強度應滿足設計要求，需要提前吊裝，應按經(jīng)驗計算。

（3）PHC樁起吊。起樁時，樁體可用繩扣綁扎或用卡箍夾緊，起樁點到設計位置允許偏差±200 mm。為了防止繩扣和樁角損壞，吊點用麻袋或木塊填充。起樁時，每個起樁點必須同時緩慢升降，以減少振動，防止樁身開裂。

（4）構(gòu)件存放。a.構(gòu)件的存放位置應平整、穩(wěn)定、承載能力足夠。支護構(gòu)件應能均勻地支撐構(gòu)件的重力，防止地基不均勻沉降對構(gòu)件的不利影響。b.構(gòu)件的堆放層數(shù)，承包人可以根據(jù)施工組織設計及構(gòu)件強度驗算，提出堆存層數(shù)及相關(guān)措施，報監(jiān)理工程師批準。

（5）在陸地上運輸PHC樁時，各支點位置應滿足設計要求，防止強振動。在邊坡上運輸時，滑道應平整，以保持構(gòu)件的穩(wěn)定性。

2.4.2 PHC樁沉樁技術(shù)要求

（1）PHC樁沉樁前，應進行下列工作：a.測設PHC樁的安裝位置線和標高控制點;PHC樁的型式、外型、質(zhì)量、數(shù)量、混凝土強度及預埋件;b.為使安裝順利進行，應結(jié)合施工情況，選擇沉樁機械，編制PHC樁沉樁順序圖。

（2）PHC樁沉樁完畢后，應核對構(gòu)件編號，檢查沉樁位置，復核標高。沉樁質(zhì)量應滿足相關(guān)規(guī)范或規(guī)程的要求。

（3）沉樁施工必須嚴格執(zhí)行《港口工程樁基規(guī)范》和其他相關(guān)國家標準的有關(guān)規(guī)定或要求。

（4）采用靜壓沉樁工藝，根據(jù)試樁情況和檢測資料，沉樁以單樁承載力控制，單樁送樁力必須滿足設計要求。

（5）應遵《港口工程樁基規(guī)范》及《港口工程樁基動力檢測規(guī)程》要求進行動力檢測。

（6）PHC沉樁時，應采用高應變動力試驗法對樁基軸向承載力進行測試，樁數(shù)不應小于樁數(shù)的5%，不應小于5;采用低應變動態(tài)試驗方法對樁體質(zhì)量進行取樣，試驗樁數(shù)不小于樁總數(shù)的10%，不小于1;樁身結(jié)構(gòu)在沉樁過程中可能會發(fā)生隱性滲透或其他影響，如果可靠性不正常，應逐一檢測。

2.5 鋼筋砼鉆孔灌注樁

（1）工藝流程：施工準備 → 放樣定位 → 鉆孔成孔 → 清孔 → 安裝鋼筋籠 → 二次清孔 → 澆筑混凝土。

（2）鉆孔灌注樁水上施工平臺不僅要能滿足灌注樁施工的要求，還應考慮在現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)時方便立模。

（3）鋼筋砼鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量應符合表1要求。

（4）在鉆孔時，應隨時注意鉆孔速度或取樣，以確定各土層的標高。確保樁尖進入持力層深度不小于設計圖紙的要求。

（5）鋼筋籠主筋沿圓周均勻布置，節(jié)點交錯布置。相同搭接長度的截面（LD=700 mm），帶節(jié)點的主筋截面面積不得超過主筋總面積的50%。

（6）在鋼筋籠就位后，必須采取必要的定位措施，確保鋼筋籠的準確定位和鋼筋保護層的厚度滿足設計圖紙的要求。

（7）在孔內(nèi)放置鋼筋籠，應盡快進行二次清孔。洗孔后樁底泥沙厚度應小于5 cm，待洗孔驗收后立即進行水下混凝土澆筑。

（8）水下混凝土應采用管道法澆筑。各樁水下混凝土連續(xù)澆筑，不得中斷。施工時，應控制澆注速度，防止罐籠浮起。

（9）當樁體混凝土達到設計強度時，取總樁數(shù)的3%進行鉆芯。混凝土澆筑異常及完整性檢測應優(yōu)先選擇。

（10）現(xiàn)澆樁頂標高應符合設計要求，樁頂抽筋、松動混凝土應鑿開。

（11）樁身根據(jù)現(xiàn)場情況設置鋼護筒，保證樁基表面光滑，鋼護筒入土部分長度不得小于1.5 m。

（12）鉆孔灌注樁施工完成，應進行高、低應變動測試驗，低應變檢測數(shù)量應為100%，高應變檢測方法和檢測數(shù)量應符合相關(guān)標準規(guī)定;現(xiàn)澆樁施工過程中，如有異常情況影響樁結(jié)構(gòu)的可靠性，應逐一檢測。

3 結(jié)語

在地下水豐富且含有地下承壓水復雜地質(zhì)條件下，PHC管樁具有施工時間短、工程費用低、地基處理質(zhì)量可靠等優(yōu)點，在對工期要求高的臨水結(jié)構(gòu)物基礎處理中可作為一定參考。

參考文獻：

[1]JTS167-4-2012港口工程樁基規(guī)范[S].中華人民共和國交通運輸部，2012.09.

[2]覃聰曉.船閘基坑工程施工技術(shù)應用研究[J].磚瓦世界，2019（22）：118.