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浅谈排水闸站地基处理方案比较

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：万俞张昊昱

[导读] 摘要：随着科学技术的快速发展，水利工程的发展也得到了改善。

        江苏省工程勘测研究院有限责任公司江苏扬州 225000
        摘要：随着科学技术的快速发展，水利工程的发展也得到了改善。在水利建设领域，基础领域存在着许多不确定性、复杂问题和重大困难。如果基本问题处理不当，后果将非常严重。闸的工作状态类似于溢流重力坝。如果水头很低，地基，尤其是软基也提出了更高的要求。由于受到自重和外部载荷的影响，闸门的沉降会非常差，使闸门下沉或倾斜，甚至使结构断裂。为此，对水闸站基础处理方案进行了比较分析。
        关键词：排水闸站；地基处理；方案比较
        1 引言
        目前，水闸基础处理工程，常用的地基处理方法有高压喷射灌注桩、深层搅拌桩和钻孔桩，但钻孔桩是最常用和最广泛使用的。对地层适应性强，能提高地基承载力。为保证闸门的施工质量，本文分析了闸门基础处理的施工工艺和技术措施。
        2 排水闸站使用特点以及闸址选择
        一般的水闸通常建在排水沟末端的堤岸上。外河水位高于河岸水位时，应关闭闸门进行蓄水；堤外水位低于堤内水位，应打开排水闸门，减少农田洪涝灾害；大坝内的农田需要蓄水灌溉，可根据需要关闭闸门进行蓄水输送，闸门通常具有双向蓄水和双向流动的特点。
        除了排水和地基条件外，还要考虑路堤外的侵蚀和淤积的变化以及水位的变化。当外槽出现淤塞迹象时，闸门应靠近稳定岸的主槽，并缩短闸门下游河道的长度，使河道能被排水沟冲刷。同时，排水渠在出水口之间的转角方向一般为45°-60°，这样可以避开排水渠顶部的水流通道出水口，防止泥沙进入排水渠；若河段内存在冲刷，水位下降过快或过低（接近或低于闸闸底标高），则闸闸应远离河岸，以改善冬春两季闸闸下水流的衔接，避免下游河流进入河，产生反向冲刷，在水闸下延伸，威胁水闸安全。
        3 水闸钻孔灌注桩施工软基处理方案
        第一，根据报告中批准的横向点和基准点，全站线和水平面确定桩的位置，工程设计提供的控制点确定桩的中心点，然后将桩推入桩中。首先，要注意事后检查。中心线放线误差小于1cm，设置十字形控制桩。控制桩上要有明确的站标。另外，钻孔灌注桩施工应有效清除围堰水，建立钢木复合平台，平整场地，做好钻机施工。安装钻机时，钻机与飞机之间的倾角应小于4，平台应压实。放置桩，将钻孔机移入孔内，调整井架角度，然后将绞车与孔中心和钻头中心对准。此外，有必要调整钻杆垂直的参数，以确保钻杆垂直的准确性。
        第三，水闸室和翼墙软基处理的第一步是先处理水闸室软基，再处理翼墙。在水箱中，应从水闸中线至左岸、右岸进行软基施工。翼墙采用跳桩法现浇混凝土桩。
        第四，在灌注桩施工中，采用贯入法施工预制混凝土板桩，板桩采用柴油打桩机打入软土地基。
        第五，根据工程实际情况，在钻孔灌注桩基础施工中配备了4台井下钻机和1台抓斗钻机。
        4 排水闸站地基处理方案比较
        4.1 基础开挖
        （1）土方工程是分层开挖的，分为两层。中间设置平台作为施工方法。坡度是1：0.33，严禁沿坡脚切割，保证边坡的稳定。同时，在堤岸基础周围的堤岸基础顶部设置1.2米高的临时护栏并进行密封。10米内不得堆放包装材料，夜间安装警示灯。（2）首先，在设计排水的设计基础的外缘设置1.5m宽，在平台和基坑周围设置0.5米×0.5米的沟槽。基坑直径1.5m，基坑底部比截击沟深1m，并提供两台泵（一台备件）。确保没有水流入坑里。（3）开挖时，施工人员应配合确定标高。坑底附近开挖预留30cm保护层。坑底设置3*3M网格控制网，用水准仪开挖坑底，并洒白灰作标记。

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（4）基坑开挖达到设计水平后，应与勘察、设计、施工、监理等部门尽快对基坑进行检查，完成基坑检查程序，并立即浇筑混凝土，防止基坑长期暴露在阳光和湿度下，影响基坑的稳定性。（5）开挖过程中，应注意保护定位桩、轴向桩和临时水准点，防止开挖和施工机械损坏。
        4.2 拦河闸地基处理方案选择
        由于拦河闸地质条件复杂，基岩、砂卵石、含砾粉质黏土等均有出露，岩溶溶槽发育，地基处理方法难以满足闸室承载力和沉降不均的设计要求，对不同的地质条件应分别选取合适的地基处理方案。建在半岩半土地基上的水闸，很可能产生过大的不均匀沉降，为减小同一闸室底板不均匀变形，同时降低相邻闸室间不均匀沉降的不利影响，需采取出露基岩区域开挖换填等严格工程措施以减小不均匀沉降的影响。考虑到砂卵石出露区域，振冲器无法穿透上部砂卵石层进而处理下部含砾粉质黏土层，参考类似工程，可采用高压注浆桩、振动石桩、高压注浆桩、现浇钢筋混凝土桩进行地基处理。其中，高压旋喷桩方案和钢筋混凝土灌注桩方案均，采用同一种地基处理方案处理覆盖层出露地基；振冲碎石桩结合高压旋喷桩方案，采用振冲碎石桩处理含砾粉质黏土出露区域，高压旋喷桩处理砂卵石出露区域。振冲碎石桩结合高压旋喷桩不仅能同时满足承载力与沉降量的设计要求，而且投资较省，故覆盖层出露地基采用冲碎石桩结合高压旋喷桩方案进行处理。
        4.3 地基处理方案比选
        排水闸站建基面高程为117.78m，坐落在低液限黏土层，根据泵房稳定性计算，最大应力为123kpa，不满足设计要求。为了处理基础上，本设计采用振动碎石桩和混凝土浇注桩进行比较。振冲碎石桩法为桩径0.8m，桩间距2.5m，桩进尺长9.5m，布桩型式采用矩形。碎石振冲桩成为复合地基后，能强化地基承载力、加强稳定性、削弱沉降量，加强其抗震性能和处理液化问题。振冲是一种经济有效并且简单的地基加固方法，具有施工速度快、质量控制方便等优点。工程造价低，施工产生大量泥浆，污染大，现场处理平面位置高，处理强度有限。碎石振冲桩对地基土层的密实度要求很高，土层中如含密实度较大土层振冲器将难以穿透，需更换大功率真冲器，造孔时间加长或达不到造孔深度，影响施工进度和施工方案。混凝土灌注桩在厂房长度方向采用3m桩距，纵向为每墙下布置一排，进尺18m、桩径0.8m。混凝土灌注桩是用钻机具在地基土中钻孔，然后浇筑钢筋混凝土形成一个桩。施工方法采用机械化工作，施工简单，钢筋笼，混凝土可集中处理，分散或现场处理，集中加工后运输对现场道路的通行标准有要求；作业较方便，施工速度快，技术成熟，混凝土浇注桩质量控制难度大；在施工过程中可能会产生大量的废泥，难以处理，需要高度的环境保护。
        4.4 成孔的技术措施
        保证钻孔施工质量的技术措施可包括：第一，保证桩位误差。钻孔机就位后，用锤子修正钻头与孔中心的匹配位置，以保证定位精度。为此，我们可以派一位具有丰富出航经验的测量工程师来帮助和指导这一环节。接下来，确保孔是垂直的。钻井垂直度偏差应小于1%。钻孔机安装到位后，钻孔机必须安装在同一铅垂线上，取样器结构设计合理。保证根据地层实际情况精心处理受力，保证切割面平衡，保证垂直钻孔要求满足设计要求。最后，为了保证桩的直径和形状符合要求，根据钻孔机在不同地层的特点，选择不同的操作技术参数。
        5 结语
        综上所述，基本治疗方法很多，每种方法各有其适用范围、优缺点。本文所述的排水门站已经建成。通过对泵站的跟踪观察，泵站各部位外观正常，设备运行正常，沉降位移变化不大。达到了预期的设计效果，可供类似泵站参考。
        参考文献：
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        [2]中华人民共和国水利部.水闸设计规范Sl265-2001[S].北京：中国水利水电出版社，2001.
        [3]倪庚详主编.水利工程施工[M].北京：水利电力出版社.
        [4]孙宪武.探究公路软土地基处理方法标准及方案选择[J].中国标准化，2016（15）：215-216.