聯(lián)石灣船閘工程地基處理技術(shù)分析

郭宇翔

摘 要：本文分析了聯(lián)石灣船閘工程改擴(kuò)建工程中的地基處理技術(shù)，分別介紹了復(fù)合地基中混凝土攪拌樁和混凝土灌注樁的工程概況、施工方法和施工工藝以及施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的技術(shù)問(wèn)題，可為后續(xù)類似工程的開展提供一定參考。

關(guān)鍵詞：地基處理 混凝土攪拌樁 混凝土灌注樁 聯(lián)石灣船閘

1.工程概況

聯(lián)石灣船閘地處中山市坦洲鎮(zhèn)中珠聯(lián)圍坦洲堤段聯(lián)石灣涌入口處，是目前進(jìn)出前山水道的唯一船閘，最早于1989年7月建成通航，距今已超過(guò)25年，近年來(lái)過(guò)閘運(yùn)量在600萬(wàn)噸左右。

本項(xiàng)目為改擴(kuò)建工程，建設(shè)內(nèi)容主要包括拆除回填舊船閘、新建船閘及導(dǎo)助航工程、業(yè)務(wù)用房等配套工程。通航標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ級(jí)；設(shè)計(jì)最大船舶等級(jí)為珠江干線1000t級(jí)；船閘閘室有效尺寸：166m×16m×4.5m（長(zhǎng)×寬×門檻水深）；船閘主要由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首和下游引航道構(gòu)成，船閘有效尺度為166m×16m×4.5m（長(zhǎng)×寬×門檻水深）。船閘引航道在平面上為不對(duì)稱布置，上下游引航道底寬均為54m，底高程均為-4.756m。船舶上、下行均采用“直線進(jìn)閘，曲線出閘”方式過(guò)閘。

船閘閘室采用整體式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，砼等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)P8；閘及預(yù)埋件二期砼等級(jí)為C40，抗?jié)B等級(jí)P8。閘室結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)172m，有效尺度166m，鎮(zhèn)靜段長(zhǎng)6m。閘室共分為10個(gè)結(jié)構(gòu)段，每段長(zhǎng)均為17.2m。閘墻頂寬2.0m，頂高程為5.924m。閘室底板寬度為22m，底板頂高程為-4.756m，底高程為-6.756m。閘室地基采用Φ1.0m鉆孔灌注樁處理，砼等級(jí)C35，樁間距為4.8m×3.8m。

2.混凝土攪拌樁工程

2.1攪拌樁工程概況

攪拌樁分為地基處理和基坑支護(hù)兩部分。地基處理水泥攪拌樁加固部位有船閘的上下游引航道及主輔導(dǎo)航墻及護(hù)岸連續(xù)墻后土體、外江堤防堤基、防汛路擋墻地基和管理區(qū)場(chǎng)地。地基處理水泥攪拌樁水泥摻量18%，水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.C 32.5R，水灰比0.5～0.6，水泥土90天齡期立方體抗壓強(qiáng)度平均值的設(shè)計(jì)值不小于1000kpa。基坑支護(hù)水泥攪拌樁加固部位有基坑支護(hù)及基坑底?；又ёo(hù)水泥攪拌樁水泥摻量18%，水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.C 42.5，水灰比0.5～0.6，水泥土28天齡期立方體抗壓強(qiáng)度平均值的設(shè)計(jì)值不小于800kpa。

本工程水泥攪拌樁主要用于軟弱地基的加固，以提高地基的承載力和地基土的物理力學(xué)指標(biāo)。加固部位有船閘的上下游引航道主輔導(dǎo)航墻及護(hù)岸連續(xù)墻后土體、外江堤防堤基、防汛路擋墻地基和管理區(qū)場(chǎng)地。各部位加固后的形成水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力要求詳見相關(guān)圖紙。

本工程水泥攪拌樁施工工藝采用漿液拌法（簡(jiǎn)稱“濕法”），水泥攪拌樁采用同心雙軸雙向攪拌機(jī)施工成樁。水泥攪拌樁的水泥強(qiáng)度等級(jí)選用32.5級(jí)及以上的水泥，本工程水泥土抗壓強(qiáng)度為與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊、邊長(zhǎng)為70.7mm的立方體在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90天齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值。水泥土的90天齡期立方體抗壓強(qiáng)度平均值的設(shè)計(jì)值為1000kPa。

水泥攪拌樁的水泥摻量宜為18%，具體的水泥摻量根據(jù)原狀土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)綜合確定。水泥攪拌樁的水泥漿水灰比可選用0.5～0.6。

水泥攪拌樁施工前，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)，對(duì)工藝試樁的質(zhì)量進(jìn)行檢查，以確定施工參數(shù)，試樁根數(shù)為1組3根，試樁位置應(yīng)由設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工三方根據(jù)的地層構(gòu)造和施工便利程度，確定代表性的部位進(jìn)行工藝試驗(yàn)。攪拌樁施工時(shí)，停漿（灰）面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m。

2.2混凝土攪拌樁施工方法

當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后，應(yīng)噴漿攪拌30s，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅陂_始提升攪拌頭，提升速度不得大于0.8m/min。攪拌樁預(yù)攪下沉?xí)r不得沖水，當(dāng)遇到硬土層下沉太慢時(shí)，可適當(dāng)加大水灰比，水灰比應(yīng)合理控制。施工時(shí)如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。若停機(jī)超過(guò)三個(gè)小時(shí)，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗。

施工主要步驟包括：①攪拌機(jī)械就位、調(diào)平。②預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)加固深度。③邊噴漿（粉）、邊攪拌提升至預(yù)定的停漿（灰）面。④重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度。⑤成樁。⑥移位。重復(fù)上述①～⑤步驟，再進(jìn)行下一根樁的施工。

2.3混凝土攪拌樁施工注意事項(xiàng)

（1）施工過(guò)程控制：①水泥攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過(guò)程，并堅(jiān)持全程的施工監(jiān)理。②施工過(guò)程需隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄。③水泥攪拌樁應(yīng)在施工后一周內(nèi)進(jìn)行成樁質(zhì)量檢查，若不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工藝。

（2）施工質(zhì)量檢驗(yàn)：①成后3d內(nèi)，采用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢查上部樁身的均勻性，檢查數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。②成樁7d后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查檢查，開挖深度宜超過(guò)停漿（灰）面下0.5m，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑，檢查量不少于總樁數(shù)的5%。

（3）靜載荷試驗(yàn)：①靜載試驗(yàn)宜在成樁28d后進(jìn)行。②水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)需采用復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)，驗(yàn)收檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，復(fù)合地基靜載試驗(yàn)數(shù)量不少于3臺(tái)。

（4）樁身質(zhì)量檢測(cè)：①經(jīng)觸探和載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)后對(duì)樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，應(yīng)在成樁28d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣，做抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。②對(duì)外江堤防部位和左岸防汛路擋墻部位的水泥攪拌樁，需進(jìn)行抽芯檢驗(yàn)成樁質(zhì)量，抽芯檢驗(yàn)應(yīng)在成樁28d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣，做抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為要求抽芯檢驗(yàn)部位的施工總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。

3.混凝土灌注樁工程

3.1混凝土灌注樁工程概況

本工程中混凝土灌注樁施工主要位于船閘閘首和閘室以及上下游引航道的基礎(chǔ)處理。建筑物基礎(chǔ)為深厚淤泥層、中高密實(shí)度砂層，混凝土灌注樁采用干地施工方法，施工機(jī)械采用回旋鉆鉆機(jī)，正循環(huán)工藝鉆孔，不得采用沖擊鉆沖擊成孔。由于施工區(qū)域內(nèi)存在長(zhǎng)期形成的淤泥，施工設(shè)備不能直接位于上部施工，故本工程考慮搭設(shè)施工平臺(tái)，樁機(jī)位于施工作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行施工作業(yè)。鉆機(jī)穿越淤泥層及砂層前，采用超長(zhǎng)鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔，之后采用泥漿護(hù)壁成孔。鋼護(hù)筒采用履帶吊配合振動(dòng)錘振沉鋼護(hù)筒。鋼筋龍骨架就地焊接，采用履帶吊及鉆機(jī)起吊?；炷敛捎?m3混凝土攪拌車從拌合樓運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，80型混凝土輸送泵泵送混凝土入導(dǎo)管。

本工程灌注樁工程量大、施工強(qiáng)度高，共847根，平均每月完成約120根，共配置15臺(tái)樁機(jī)；樁型規(guī)格多，樁徑主要為1.5m、1.2m、1.0m等，樁長(zhǎng)40～48m不等，樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖，船閘主體灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)無(wú)鋼護(hù)筒，淤泥層厚約15～17m，需嚴(yán)格加強(qiáng)成樁質(zhì)量控制。

3.2灌注樁施工工藝

（1）鉆機(jī)就位

攪拌樁基礎(chǔ)處理完畢后場(chǎng)地整平后，安排灌注樁機(jī)具進(jìn)場(chǎng)施工（空樁長(zhǎng)度約6.156m）。將預(yù)先在平地上拼裝好的底盤吊放到平臺(tái)上就位調(diào)平，然后安裝鉆架、鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤、鉆機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及起吊系統(tǒng)等，最后反復(fù)調(diào)整鉆機(jī)底盤水平，并使吊點(diǎn)中心、轉(zhuǎn)盤中心、樁位中心位于同一鉛垂線上，中心偏位不大于5 cm。鉆機(jī)就位后，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查無(wú)誤，將鉆機(jī)底盤固定牢固。

（2）成孔施工設(shè)備

考慮到場(chǎng)地條件及工期要求，鉆孔安排10臺(tái)回旋鉆機(jī)進(jìn)行施工。每臺(tái)樁機(jī)配備2臺(tái)泥漿泵（1臺(tái)作為備用）。具體施工時(shí)，要方便鉆機(jī)移位，兩相鄰孔不同時(shí)施工及保證剛澆筑混凝土的樁的成樁質(zhì)量。施工過(guò)程中，在場(chǎng)內(nèi)設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng)，泥漿循環(huán)采用正循環(huán)。泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿循環(huán)池、沉淀池、循環(huán)槽、泥漿泵等設(shè)施設(shè)備組成，并設(shè)有排水、清洗、排廢等設(shè)施。為保護(hù)環(huán)境嚴(yán)禁把泥漿及廢渣直接排入河道，應(yīng)排入指定的臨時(shí)堆土區(qū)。施工完成后，護(hù)筒內(nèi)的泥漿也應(yīng)清理運(yùn)走至指定的地方排放。

4.結(jié)語(yǔ)

本文分析了聯(lián)石灣船閘工程中的地基處理技術(shù)，重點(diǎn)介紹了復(fù)合地基中混凝土攪拌樁和混凝土灌注樁的工程概況、施工方法和施工工藝以及施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的技術(shù)問(wèn)題，針對(duì)聯(lián)石灣船閘工程地基處理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)，形成了一套經(jīng)濟(jì)可行的施工方法，為解決本工程中的實(shí)際問(wèn)題提供了很好的技術(shù)手段，且對(duì)后續(xù)類似工程具有一定的借鑒意義。

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