浅谈软土地基的水闸如何施工

1、工程概况

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

2.1 确定方案闸室、岸墙及上游翼墙均座落于第一层淤质土层上，天然地基承载能力仅70Kpa，而它们的基底承压力分别达到了100Kpa、190Kpa和200Kpa，显然需采取加固措施。设计中曾考虑了钢筋砼灌注桩、碎石振冲桩和粉体喷射搅拌法等方案，认为采用灌注桩需钻穿第三层隔水层，引起该区域水文地质条件变化，给以后的管理运行带来复杂的不稳定因素；采用碎石振冲桩虽可解决承载力问题，但其抗渗性能差，同时解决好桩底水泥土与下卧硬土层的结合问题，该方案完全可以满足水闸的承载力和沉降要求。

2.2 设计计算根据搅拌桩的作用机理可知，所形成的水泥土桩体与桩周土组成复合地基共同承担建筑物荷载，由于二者刚度相差较大，桩体与桩间土如何分担建、构筑物荷载是较为复杂的问题，目前，可按下列经验公式计算：fsp.K=RK.m/Ap+ßl-m)fsKEsp.K=[l+m(n-l)]Esk式中:fsp.K―复合地基承载力标准值(kpa)Fsk——桩间土承载力标准值(kpa)M——桩土置换率Ap——水泥土桩体横截面积(m2)ß——桩间土承载力拆减系数，桩间为硬土可取0.1～0.4RK——单桩竖向承载力(KN)Esp.k——复合地基压缩模量(Mpa)Esk——桩间土压缩模量(Mpa)N——桩土应力比通过计算，闸室底板、岸墙及上游翼墙桩土置换率分别为0.196、0.348和0.40，均采用正方形布置，桩径0.5m，桩距依次为1.0m、0.75m和0.70m。考虑到水闸岸墙及引堤超载影响，为减少岸墙后引堤超载引起的后仰沉降量，岸墙后另布置三排护桩，其他结构底板轮廓外布置一排护桩。

3、 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。

3.1 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。

3.2 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，施工单位成立了以项目经理为组长的地基处理领导小组，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，尽管基础下卧压缩层不厚，但天然地基沉降量理论计算值分别达到了30mm、141.2mm和155mm，闸室与岸墙沉降差高达110mm，将严重影响闸门的开启和封水效果。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。

4、混凝土施工的质量管理

百年大计，质量第一。施工过程中要严把质量关，层层控制质量: 把好测量关、控制各种材料的材质和强度、控制配料计量、控制施工工艺、做好质检工作同时加强对土方工程的开挖部位、混凝土工程等重点施工部位的管理工作。

4.1开挖工程水闸工程往往断面较大、长度长，因此土石方开挖阶段是水闸施工的重要时期，开挖的质量关系到水闸的质量和投入。开挖工程结束后必须对开挖工程按设计图纸进行检查验收。

4.2 混凝土工程4.2.1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。

4.3 科学配制混凝土是保证质量的先决条件4.3.1 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。4.3.2 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。4.3.3 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。

4.4 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，并代表结构物混凝土的强度，这是认为在正常施工情况下，实际工程结构物混凝土强度可以表现出混凝土试件强度特性。

4.5 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。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。

4.6 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。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。

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