試析水工建筑物復(fù)合地基工程處理關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

裴永珂 張立娟

摘要 ：在當前的水利工程建筑中，軟基上的工程修建程上升趨勢，根據(jù)建筑物布置的需要，同一建筑物建造在軟基或巖基等復(fù)合地基上，為了避免發(fā)生不均勻沉陷情況，所以水工建筑物的基礎(chǔ)處理極為重要。本文以一處實際工程為例，介紹了某水電站沖沙閘不均勻基礎(chǔ)處理關(guān)鍵技術(shù)：漂卵石層采用固結(jié)灌漿，巖基部分采用預(yù)裂松動爆破，粉質(zhì)壤土層采用灌注端承樁加承臺，而后在其上施以一點六米厚砂礫石回填層從而使整個基礎(chǔ)滿足變形要求。

關(guān)鍵詞 沖沙閘；復(fù)合地基處理；灌注端承樁施工

中圖分類號：TU47文獻標識碼： A 文章編號：

1 工程概況

本水電站工程是梯級開發(fā)二期工程，電站設(shè)計為引水式開發(fā)，首部樞紐工程由攔河閘壩、取水口及進水口組成，攔河閘壩由左岸的擋水壩、泄洪閘、沖沙閘及排污道組成。河床的各個部位從左至右依次分為三孔泄洪閘，一孔沖沙閘和排污道，進水口布置右岸，三孔泄洪閘和左岸重力壩全部位于覆蓋層軟基上，右岸的取水口位于巖基上，沖沙閘(長 三十四米，寬九點五米，高 二十二米，弧門凈寬五點五米)和排污道布置在復(fù)合地基上，特別沖沙閘布置在三種不同特性地基上，為確保整個水利工程的安全，必須采取科學(xué)的工程處理技術(shù)，以保證工程安全的運行。

2 工程地質(zhì)概況

沖沙閘位于主河道的右側(cè)靠岸坡區(qū)域，其中岸坡的基巖地形為一凸出的山脊。開挖提示沖沙閘為復(fù)合地基，分布有花崗巖、粉質(zhì)壤土層、塊碎石土層及漂卵石層。為漂卵石層，系低漫灘及現(xiàn)代河床沖積物，漂卵石大小一般在四十厘米至五十厘米,卵石大小一般在五厘米至十六厘米，充填中的細沙，結(jié)構(gòu)比較松散，透水性很強。第⑥層粉質(zhì)壤土層顆粒均小于 兩毫米，其含量以粉粒為主，占總量的百分之五十一點八五至百分之五十六點八七，粘粒含量 占百分之十二至百分之三十八點五之間。平均粒徑 (d50)為0.009～0.018。不均勻系數(shù) 6.5～11.6，曲率系數(shù) 0.68～0.81，累積曲線呈陡坡型，屬級配不良的粉壤土。第⑥層干密度平均1.40g/cm3～1.50g/cm3, 孔 隙 比 為 0.82 ～0.87，屬稍密的土層。滲水系數(shù) K=(1.16～5.79)×10-5cm/s，屬極微～微透水。

3 復(fù)合地基處理初期設(shè)計方案概述

沖沙閘位于復(fù)合地基上，其基礎(chǔ)設(shè)計極為重要。如果發(fā)生不均勻沉陷而產(chǎn)生裂縫，結(jié)構(gòu)運行就失效。為避免以上發(fā)生，設(shè)計采用如下原則：把基巖爆松或把軟基固結(jié)。根據(jù)初期地質(zhì)資料，沖沙閘地基由三部分組成，即花崗石巖基和第⑦層塊碎石土層及第⑩層漂卵石層 ，因此設(shè)計采用基巖不動軟基采用固結(jié)灌漿的方法解決復(fù)合地基不均勻沉陷的問題。但實際開挖揭示沖沙閘的下游部分第⑦層很薄 （最薄為1.00m），其下為第⑥層粉質(zhì)壤土，該層特性為遇水軟化，承載能力低，固結(jié)灌漿困難，原設(shè)計加固軟基的方案不易實施，因此必須采用更可靠的工程措施。

4 復(fù)合地基處理的幾種方法探討

4.1 軟基采用沉井基礎(chǔ)方案沉井基礎(chǔ)屬于深基礎(chǔ)，由于場地狹窄，地下水特別大，沉井下沉和開挖難度較大，且工期較長，沒有采用。

4.2 樁基礎(chǔ)方案

4.2.1 混凝土預(yù)制樁方案混凝土預(yù)制樁有兩個缺點。第一，預(yù)制樁將搶占直線工期；第二，由于泄洪閘已澆筑5m 高，且為軟基，打樁對泄洪閘有影響，未采用該方案。

4.2.2 混凝土灌注端承樁方案 (沖砂閘復(fù)合地基處理采用方案)為確保結(jié)構(gòu)整體受力，對于沖沙閘下游第⑥層粉質(zhì)壤土部分采用布置 17 根嵌入基巖端承灌注樁，樁直徑 0.8m，樁孔位布置詳見圖1。

圖1 樁孔位布置詳圖

上部用鋼筋混凝土承臺連成整體，對閘基范圍內(nèi)的花崗巖基礎(chǔ)淺表部1.5m深度巖體進行松動預(yù)裂控制爆破，對于沖沙閘上游左半部⑩層基礎(chǔ)采用打孔埋管固結(jié)灌漿加固，最后在其統(tǒng)一回填 1.6m 砂卵石墊層上基本形成均勻的基礎(chǔ)，再澆筑沖砂閘底板混凝土以滿足受力要求。該方案對處理本工程的復(fù)合地基不但能滿足受力變形要求，而且更為科學(xué)合理、經(jīng)濟。對于上述復(fù)合地基的處理，對于沉陷量極大的軟基，采用端承＋承臺＋砂卵石墊層。對于持力層為碎石層基礎(chǔ)進行灌漿固化，對于巖石部分采用預(yù)裂松動控制爆破，這樣不但解決了同一建筑物在復(fù)合地基上不均勻沉陷的問題，同時也解決相鄰建筑物沉降差的問題。由于灌注樁造孔采用沖擊鉆造孔，進度快，混凝土澆筑采用水下混凝土澆筑方法，因此比其他方案不但縮短工期，而且解決了地下水較豐富施工的困難，少了很多工序，因此較為經(jīng)濟合理。

5 灌注樁及復(fù)合地基的施工

5.1 灌注樁的施工

5.1.1 施工環(huán)境灌注樁位于沖沙閘后部的槽坑，開挖過程中，由于右岸巖石帷幕灌漿未封閉，地下水較大，采用抬高施工平臺避免在沖沙閘基礎(chǔ)處理施工過程中對相鄰建筑物的影響，特別是基坑開挖。灌注樁鉆孔過程采取措施保證相鄰建筑基礎(chǔ)滲透破壞，且閘基范圍內(nèi)的⑩層漂卵石為閘基持力層，盡量避免其擾動。

5.1.2 施工方法樁底位于相應(yīng)的基巖上且入巖深度不小于1m，樁頂混凝土澆筑應(yīng)高出設(shè)計高程 0.5m～0.8m，以便鑿出夾漿混凝土后達到設(shè)計高程。灌注樁分兩序施工，一序孔的間距為終孔的兩倍，端承灌注樁采用R250＃ 鋼筋混凝土，其直徑為 0.8m，間距2m×3m，總樁數(shù)為17根，主要布置在第6層出露部位。鉆孔采用2臺CZ－20型沖擊鉆造孔 ， 泥 漿 固 壁 由 于 設(shè) 計 閘 底 高 程 為972.00m高程，而開挖底高程為968.00高程。為避免沖擊鉆造孔過程中塌孔，回填到971.5m 高程，澆筑一層素混凝土墊層，作為鉆機施工平臺，進行鉆孔，出渣采用為鉆機配套的提渣筒出渣。根據(jù)靜擊試驗巖面推測深度和抽出的巖渣判斷嵌入巖石深度>1.0m，根據(jù)相鄰樁孔深。推斷是否遇到大孤石。采用泥漿置換法，即將孔底沉渣抽出孔外，注入部分新漿置換性能較差的漿；鋼筋籠按設(shè)計圖紙在加工廠制作好，并加固成整體，運往現(xiàn)場用汽車吊吊裝就位。采用水下混凝土的常規(guī)施工方法，即水下混凝土導(dǎo)管施工方法。

5.2承臺施工所有的灌注樁施工完畢，鑿除上部高出設(shè)計的部分混凝土，現(xiàn)場綁扎承臺鋼筋，澆筑承臺混凝土。

6 結(jié)論及建議（1）沖砂閘復(fù)合地基處理由于初期地質(zhì)資料不全，根據(jù)實際開挖揭示其地層情況，沖砂閘后半部第⑦層持力層很薄，若采用固結(jié)灌漿加固其下第⑥層粉質(zhì)砂壤土效果較差，達不到預(yù)期效果（由于其灌漿在進水口底板試驗效果很差），因此采用深基礎(chǔ)處理是必要的。（2）復(fù)合地基設(shè)計施工時，不但要考慮結(jié)構(gòu)本身的不均勻沉陷，且要考慮相鄰建筑物沉降差的問題，特別水工建筑物沉降縫之間設(shè)有止水，須考慮相鄰建筑物沉降差是否滿足結(jié)構(gòu)止水變形的要求，設(shè)計施工時必須高度重視。（3）本工程的處理方法既考慮了建筑物本身不均勻沉陷的問題，而且考慮了相鄰建筑物間沉降差的問題，運行工況良好，可供類似工程設(shè)計和施工借鑒。

參考文獻：

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