沿海地区水闸基础工程施工技术

【摘要】水闸施工是水利工程建设中的一个重要环节，其施工质量关系使用质量和寿命。本文结合工程实例，就水利工程中水闸基础工程施工技术进行探讨，包括地基开挖施工、边坡稳定性控制、水泥粉喷桩施工以及塑料排水板插打等，为类似工程的施工提供参考。

【关键词】水闸；基础工程；开挖控制；水泥搅拌桩

近年来，我省的水利工程建设步伐不断加快，水利工程数量日益增加。水闸是一种利用闸门拦截水利、控制流量和调节水位的水工建筑物，其基础工程施工作为水利工程建设中的关键环节，对发挥水利工程的功能具有重要作用。但是，在远海地区等特殊地质条件的地方修建水工建筑物，其地基开挖方法和施工工艺的确定是至关重要的，同时沿海地区的水闸基础基本为淤泥土构成，基坑边坡土体含水量大，基本为淤泥，基坑开挖及施工过程中，容易出现边坡失稳，造成整体边坡下滑的现象，严重情况下可能影响到水利工程的整体质量。因此，确保水闸基础工程的施工质量是关键。

1工程概述

某水闸设计流量478.0m3/s，闸孔数为6孔，孔口净宽为9.87m，具有防洪挡潮、排涝排山洪。

水闸基础开挖工程主要施工项目有：水闸基坑开挖、中粗砂回填、粉喷桩施工及桩基区域粘性土换填、塑料排水板施工等。

水闸堤段堤内原始地面高程为-1.80m～1.50m，沟渠底高程一般为-1.50m～-1.80m。

闸址区淤泥、淤泥质粉质粘土抗剪强度低，具有高压缩性，允许承载力低，因此存在沉降变形、抗滑稳定等问题。

项目施工程序

2地基开挖施工

该水闸需进行开挖的施工项目有水闸基坑开挖、老堤拆除和新建堤基开挖。各开挖工作均在地形复测后进行。开挖分为水上开挖和水下开挖。其中涵闸水上部分开挖、旧堤拆除等为水上开挖，新建堤基础面清理、围堰形成前水闸处淤泥清理开挖为水下开挖。

3基础工程施工

本水闸工程基础处理项目为：水泥粉喷桩施工、塑料排水板插打、粘性土换填等。水泥粉喷桩主要分布在水闸底板下部，用于水闸基础处理；塑料排水板用于堤身单薄、堤身填土较厚的堤段和涵闸内外消力池及翼墙侧土方回填基础处，有利于基础深层水的排出和基础土层的固结；粘性土换填主要分布在水闸底板下部。

3.1水泥粉喷桩施工

水泥粉喷桩是水闸基础成为复合地基的主体项目，待水闸基础初步开挖至设计标高，回填中粗砂形成桩机施工平台后，再开始粉喷桩施工。

3.1.1技术要求

桩径φ500mm，水泥采用3215R旋窑水泥，现根据业主、设计、监理及施工单位四方确认，采用3215R普通硅酸盐水泥。28天桩体无侧限抗压强度不小于110MPa。28天、14天、7天的水泥土拉压强度控制如下：

式中，fcu90、fcu28、fcu14、fcu7分别为90、28、14、7天龄期的水泥土抗压强度。桩体水泥含量均匀，由抽芯取样确定其均匀性，桩体上部喷粉量不得小于下部喷粉量。

3.1.2粉喷桩施工工艺

（1）施工顺序。场地及中粗砂平整→测量放样→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。

（2）搅拌工艺。搅拌工艺为二喷四搅+1/3桩长复搅，即：预搅下沉→喷粉搅拌提升→重复搅拌下沉→重复喷粉搅拌提升→重复搅拌下沉至1/3桩长→重复搅拌提升至孔口。最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。具体施工工艺通过试验桩确定。

（3）各工序施工要点

①场地及中粗砂平整。清除地下、地上障碍物，特别是块石、树根，以免钻机无法钻进，场地平整后即进行钻机施工平台中粗砂的填筑和整平，高程应高于桩顶高程30cm～50cm，以保证桩顶喷粉时不外喷。

②测量放样。准确桩机施工平台高程，以确保设计桩长，孔位要准确，已放样的孔位用小木桩标识，因施工破坏的桩位标识要及时补测。

③钻机就位、对中、调垂、搅拌头中心对正孔位标识、调整钻机机盘水平，最后调整钻杆垂直度。

④预搅。启动钻机，待搅拌头转速正常，接近地面时开始送气钻进，至桩底滞时2min～5min，以保证喷粉到达桩底；孔深在钻杆上做标识确定。

⑤喷粉搅拌提升。单位时间喷粉量、提升、搅拌速度由试桩提供的参数确定。

⑥1/3桩长复打。当重复搅拌下沉，提升喷粉、搅拌后，再下沉至复打部位，慢速搅拌提升至孔口。

⑦有防渗要求的咬合桩体，相邻二桩施工间隔时间应不大于24h，若间隔时间过长应补桩，相邻二桩重叠厚度应满足设计要求。

3.2搅拌桩桩头开挖、粘性土换填及反滤层施工

搅拌桩施工完毕一定时间后，粉喷桩整体强度通过抽芯检测达到设计要求后，进行搅拌桩桩间土开挖。开挖深度为设计桩顶高程下降50cm，而后将上部50cm长度的桩头凿除，再进行粘性土换填施工。

粘性土换填采用分层人工摊铺、人工配合蛙式夯机夯实的填筑方法，分层填筑厚度不宜大于20cm，粘性土的干密度不小于1.5t/m3，压实度不小于0.92。

消力池底板下部反滤层施工。施工前应做好场地的排水、设好样桩、备足反滤料，不同粒径的碎石的级配需满足设计要求；施工时要保证由底部向上按设计要求逐层铺设，层次清楚，互不混杂。反滤层铺设完毕后，及时进行上部混凝土底板的浇筑施工。

3.3塑料排水板施工

塑料排水板插打分布在内港消力池挡土墙与内港翼墙侧、外海消力池挡土墙与外海翼墙内侧、引堤连接段、闸管所区域以及堤内平台的局部区域等。塑料排水板在基础面挖、填至设计标高填筑砂垫层后开始施工。

3.3.1技术要求

（1）塑料排水板型号采用100m×4.0mm（宽×厚），芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力，其抗拉强度不应小于130N/cm。当周围土体压力在15m深度范围内不大于250kN/m2或在大于15m深度范围内不大于350kN/m2的条件下，其排水能力应不低于30cm3/m。

（2）芯板应具有耐腐性和足够的柔性，保证塑料板在地下的耐久性，并在土体固结变形时不会折断或破裂。

（3）滤套一般由无纺织物制成，应具有一定的隔离土颗粒和渗透功能，应等效于01025mm孔隙，其最小自由透水表面积宜为1500cm2/m，渗透系数不应小于5×10-3cm/s。

（4）塑料排水板的主要施工机具为插板机，国内目前有挖掘机改装的插板机、履带式插板机及门式轨道插板机等一些种类，性能不一，具体选择应根据工程实际情况，从机械的结构特点、工效、适用度等方面通过试验来确定。

3.3.2塑料排水板插打工艺

（1）施工工艺流程。平整场地、挖排水沟→铺设下层砂垫层稳压→测量定孔位→机具就位→排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断排水板→检查施工记录等情况→机具移位→摊铺上层砂垫层。

（2）关键工序控制。①塑料排水板施工前，对场地进行清表、整平和初步碾压，做好土拱坡，铺设好砂垫层，根据地形要挖好排水沟，以利排水；②放样时根据设计情况准确定位，并在每个孔位都插好标记，做到明显且不宜被损坏为宜；③定位要准确；④将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带子长约10cm，固定联结。一般预制靴头可采用铁质或混凝土靴头。将靴头套在空心套管端部，固定塑料排水板，并使其在下沉过程中能阻止泥砂进入套管。