實例分析：軟土地基的水閘如何施工？

0215水利工程2021-07-15 10:51:39

1、工程概況

某水閘以分洪為主，設計分洪流量2000m3/8，并兼有蓄水和引水作用，單孔凈寬8m，共分14孔，閘室為鋼筋砼胸墻式結構，底檻高程15.37m，胸墻底高程21.37m，閘室高10.5m，順水流向長20m，閘室上游采用半徑為20m的圓弧型翼墻，下游采用緩變曲線型翼墻，翼墻擋土高度10.5m，采月鋼筋砼格倉式結構。
工程位于某沖積平原土，揭露的地層均為沖積、淤積層，具有較為典型的河流相沖淤積地層特征（即顆粒質結構大致呈上細下粗），從鉆探資料所揭示的地層來看，閘室底板以下地層分布如下：
第一層：灰黃色淤質量粉質壤土，淤質粉質粘土，流塑、軟塑狀，飽和、高壓縮性。
第二層：黃、棕色重粉質壤土，粉質粘土，硬塑狀，中偏低壓縮性。
第三層：極細砂、細砂，黃色、中密狀。場地地下水有兩種類塑。①、②層地下水為潛水，水位高低主要受大氣降水、河水位影響，雨季稍高，約18～19.2m;③層以下地下水具有承壓性，第二層重粉質壤土為完整的隔水層，據(jù)大范圍地質鉆孔資料分析，該層含水與河槽不直接連通，地下水位主要受潛水越流補給，也下水位約17.5～18.5m。

2、地基處理設計

2.1 確定方案
閘室、岸墻及上游翼墻均座落于第一層淤質土層上，天然地基承載能力僅70Kpa，而它們的基底承壓力分別達到了100Kpa、190Kpa和200Kpa，顯然需采取加固措施。設計中曾考慮了鋼筋砼灌注樁、碎石振沖樁和
粉體噴射攪拌法等方案，認為采用灌注樁需鉆穿第三層隔水層，引起該區(qū)域水文地質條件變化，給以后的管理運行帶來復雜的不穩(wěn)定因素；采用碎石振沖樁雖可解決承載力問題，但其抗?jié)B性能差，同時解決好樁底水泥土與下臥硬土層的結合問題，該方案完全可以滿足水閘的承載力和沉降要求。

2.2 設計計算
根據(jù)攪拌樁的作用機理可知，所形成的水泥土樁體與樁周土組成復合地基共同承擔建筑物荷載，由于二者剛度相差較大，樁體與樁間土如何分擔建、構筑物荷載是較為復雜的問題，目前，可按下列經(jīng)驗公式計算：
fsp.K=RK.m/Ap+ßl-m)fsK
Esp.K=[l+m(n-l)]Esk
式中:fsp.K―復合地基承載力標準值(kpa)
Fsk——樁間土承載力標準值(kpa)
M——樁土置換率
Ap——水泥土樁體橫截面積(m2)
ß——樁間土承載力拆減系數(shù)，樁間為硬土可取0.1～0.4
RK——單樁豎向承載力(KN)
Esp.k——復合地基壓縮模量(Mpa)
Esk——樁間土壓縮模量(Mpa)
N——樁土應力比通過計算，閘室底板、岸墻及上游翼墻樁土置換率分別為0.196、0.348和0.40，均采用正方形布置，樁徑0.5m，樁距依次為1.0m、0.75m和0.70m?？紤]到水閘岸墻及引堤超載影響，為減少岸墻后引堤超載引起的后仰沉降量，岸墻后另布置三排護樁，其他結構底板輪廓外布置一排護樁。

3、施工控制

粉體噴射攪拌法地基加固技術成本低、工效快，曾大量應用于工民建工程，后因其噴粉量、攪拌均勻性等不易控制，一般重要建、構筑物特別是水平荷載較大的水利工程均不再推薦采用。

3.1 工藝性試樁
為保證工程樁的成樁質量，在正式實施粉體噴射攪拌法之前，均應按設計確定的初步施工工藝設置工藝試驗樁。
該閘共布置了10根工藝性試樁，兩根為一組，分別進人硬土層0.5m和1.0m，半程復攪和全程復攪。以不同的鉆進速度和提升速度、噴灰時間、鉆機電流等參數(shù)成樁，試樁7天內，在攪拌樁d/4位置鉆孔取芯，重點觀察樁底與硬土層結合面、樁進人硬土層質量、樁身的均勻性，最后確定了詳細的成樁工藝:1.
樁身進人下臥硬土層0.5m，此時鉆機電流約65A;2.鉆進和提升速度不大于lm/min;3.成樁采用全程復攪;4.鉆頭到樁底時原地旋轉lmin，開啟灰罐，再間隔10s后，鉆桿提升工藝性試樁所確定的參數(shù)，為施工、監(jiān)理單位提供了操作性很強的量比指標，為保證二程質量提供了可靠的依據(jù)。

3.2 工程樁施工
粉噴樁的質量除設計因素外，關鍵還在于施工質量該閘為Ⅰ級構筑物，在整個實施過程中，施工單位成立了以項目經(jīng)理為組長的地基處理領導小組，經(jīng)對根101樁的抽樣輕便觸探試驗和靜載試驗，施工質量滿足設計要求，達到了預期目的。

3.3 加固效果
該閘天然地基承載力僅為70kpa(試驗值為72kpa)，而閘室、岸墻及上游翼墻基底壓力分別達100kpa、190kpa和200kpa，盡管基礎下臥壓縮層不厚，但天然地基沉降量理論計算值分別達到了30mm、141.2mm和155mm，閘室與岸墻沉降差高達110mm，將嚴重影響閘門的開啟和封水效果。該閘完工近一年，采用粉體噴射攪拌法固樁后，經(jīng)沉降觀測，閘室最大沉降量為13mm，岸墻為18mm，閘室與岸墻沉降差僅為5mm，且從沉降曲線分析，已趨于穩(wěn)定，超預期達到了加固效果。

4、混凝土施工的質量管理

百年大計，質量第一。施工過程中要嚴把質量關，層層控制質量: 把好測量關、控制各種材料的材質和強度、控制配料計量、控制施工工藝、做好質檢工作同時加強對土方工程的開挖部位、混凝土工程等重點施工部位的管理工作。

4.1開挖工程
水閘工程往往斷面較大、長度長，因此土石方開挖階段是水閘施工的重要時期，開挖的質量關系到水閘的質量和投入。開挖工程結束后必須對開挖工程按設計圖紙進行檢查驗收。

4.2 混凝土工程
4.2.1原材料的質量控制
原材料的質量及其波動，對混凝土質量及施工工藝有很大影響。在混凝土生產(chǎn)過程中，對原材料的質量控制，除經(jīng)常性的檢測外，還要求質量控制人員隨時掌握其含量的變化規(guī)律，并擬定相應的對策措施。

4.3 科學配制混凝土是保證質量的先決條件
4.3.1 混凝土施工配合比的換算。試驗室所確定的配合比，其各級骨料不含有超粒徑顆粒，且為飽和面干狀態(tài)。因此應根據(jù)實測骨料超粒徑含量及砂石含水率，將試驗室配合比換算為施工配合比。
4.3.2 混凝土施工配合比的調整。試驗室所確定的混凝土配合比，其和易性不一定能與實際施工條件完全適合。為保證混凝土和易性符合施工要求，需將混凝土含水率及用水量做適當調整。
4.3.3 混凝土配合比。需滿足工程技術性能及施工工藝的要求，才能保證混凝土順利施工及達到工程要求的強度等性能。通過科學配制其技術、經(jīng)濟綜合效益十分顯著。

4.4 混凝土試件合格，結構物混凝土不一定全部合格混凝土的質量是依靠混凝土試件的強度來評定，并代表結構物混凝土的強度，這是認為在正常施工情況下，實際工程結構物混凝土強度可以表現(xiàn)出混凝土試件強度特性。

4.5 和易性是決定混凝土質量的主要因素和易性是混凝土拌和物的流動性、粘聚性、保水性等多種性能的綜合表述?；炷恋暮鸵仔粤己茫炷烈渍駥嵡也话l(fā)生離析，能夠獲得均質密實良好的混凝土澆筑質量。

4.6 混凝土澆筑振搗過程是混凝土質量控制的主要環(huán)節(jié)混凝土配合比設計、原材料的質量、配料準確、攪拌均勻運輸、澆筑振實成型、養(yǎng)護等整個施工環(huán)節(jié)中，澆筑振實成型是主要的環(huán)節(jié)。所以，混凝土振搗應引起施工人員足夠重視，質檢員應采取相應的有效措施，使混凝土振搗良好。

混凝土質量水閘