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摘要：作为利国利民的民生工程，水利工程为我国社会经济的繁荣昌盛提供了坚实的保障，确保水利工程施工质量是我国重要的一项基本国策。水闸是水利工程的重要组成部分，在水闸建设过程中，深基坑支护技术和地基处理方法直接决定了水闸建设质量。为增强水利工程的建设质量，本文简要阐述了工程概况和地质条件，重点就水闸基坑开挖支护与地基处理方法进行深入探讨和分析，希望为类似水利工程及其他建设项目施工提供参考和帮助。
关键词：水闸基坑；开挖支护；地基处理
随着我国社会经济的快速发展，人们对自然改造能力不断增强，先前对人们正常生活形成威胁的江流也被开发为造福人类的水利工程。在水利工程水闸建设过程中，加强水闸基坑开挖支护和地基处理的质量有助于提高整个水利工程的安全性和稳定性。
1工程条件
嘉兴港乍嘉苏航道老01省道国家塘闸桥改造项目新建防洪水闸工程位于嘉兴港区乍嘉苏航道与老省道交汇处。该工程新建防洪水闸一座，闸孔宽度为2孔20m，防洪（挡潮）标准按100年一遇设计，航道通航标准按规划III级航道设计。为与原国家海塘相接形成包围圈以保证防洪挡潮安全，两侧设防洪墙与原二线海塘连接形成防洪封闭圈。因此确定本工程为I等工程，建筑物级别为1级，围堰等临时建筑物级别为4级，过闸设计最大船舶吨位为1000吨级。
2基坑开挖
2.1导流方案的选择原则
1）根据工程现场自然条件（地形、地质、水文等）及水工布置特点，因地制宜地选择导流方法。
2）选定的导流方式应使整个枢纽施工进度最快、造价最低。
3）应使整个工程施工有足够的安全度和灵活性。
4）尽可能满足施工期国民经济各部门的综合要求，如通航、过木、过鱼、供水等。
5）施工方便，干扰小；符合国情，技术可靠。
2.2合理确定土方开挖顺序
挖土顺序不当会引起土体应力失衡，土体产生位移，可能导致土体坍塌。因此，深基坑土方开挖时，应综合考虑现场地质和水文状况，制定科学合理的土方开挖方案，合理确定土方开挖顺序和每层的开挖厚度，先撑后挖，严禁超挖。土方开挖时，为了减少基坑坡面暴露时间，保证边坡的稳定，按照设计要求，及时对基坑边坡进行护面施工。
2.3导流建筑物的设计与工程量
2.3.1 围堰的设计
本工程围堰设计洪水标准采用20年一遇洪水标准。内河20年一遇年最高设计洪水位为2.37m，河道常水位1.2m，钢板桩围堰顶高层设计在1.50m，考虑围堰安全加高、波浪爬高及外江潮位变化，在钢板桩围堰顶板设计粘土子堰来应对特殊气候下的特殊工况。临时粘土子堰顶高层3.0m。施工临时围堰采用双排钢板桩结构型式，钢板桩堰室宽3.0m。钢板桩围堰与老防洪墙交汇处迎水侧设置顶宽2m、边坡1：1.5的袋装土堵口。
选择闸室段围堰为典型断面进行计算。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定围堰整体稳定采用瑞典圆弧滑动法，最小安全系数Kmin按正常运行条件考虑控制在1.10以上。计算公式如下：
式中：K —— 土坡稳定安全系数。Ci、Φi —— 土条底部滑弧面上土的强度指标。Li —— 土条底部弧长。Wi —— 土条重。αi —— 土条底部圆弧中点和圆心点O的连线与通过O点的铅直线间的夹角。
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物理力学参数如下：
围堰填筑土料：重度18.1kN/m3，快剪：c=18kPa，φ=10°；
Ⅲ1层：淤泥质粘土c=12.0kPa，φ=9.0°（快剪）
c=15.0kPa，φ=10°（固剪）
Ⅲ2层：淤泥质粉质粘土 c=10.5kPa，φ=8.5°（快剪）
c=14.0kPa，φ=12.0°（固剪）
计算工况与成果：围堰迎水面水位2.37，基坑侧无水；采用AUTOBANK7.07计算，得到抗滑稳定安全系数为1.16，满足规范要求。
根据可行性研究报告，一、二期围堰长度分别为150m和100m，钢板桩选用宽0.4m的德国拉森Ⅳ型，采用长度为24m的钢板桩，钢板桩工程量为27500延米，钢拉杆、围檩250T。钢板桩顶标高为+1.5m，底标高为-20.5m。
3灌注技术要点
闸底板段基坑深度为11.2m，基坑离壳牌石油厂区围墙较近，无放坡开挖条件，考虑采用直径1m、桩间距1.2m的灌注桩围护后垂直开挖，灌注桩桩长28m，围护轴线长102m。首先进行测量定位及护筒埋设，其次是钻机安装及泥浆池布设，再次是钻孔、清孔、安放钢筋笼及导管安装。
3.1灌注水下混凝土
灌注混凝土在二次清孔结束后30分钟内立即进行。利用钻架提吊导管，利用一台吊机提升混凝土。为保证桩身连续、完整、无断桩、夹层、缩径等缺陷，灌注混凝土必须连续进行，中断时间不得超过混凝土初凝时间。混凝土的充盈系数不小于1.1.
1）钻孔灌注桩混凝土采用C30商品混凝土，施工配比应提高一级，坍落度宜控制在180mm～220mm。
2）开始灌注混凝土时，应在漏斗底口设置可靠的隔水设施（隔水塞）。隔水塞悬挂于导管内，待混凝土达到初灌混凝土要求量时，截断栓系隔水塞绳索，混凝土随隔水塞落至孔底。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度（不小于0.8m）。
3）灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。每次拆卸导管前均要测量混凝土面高度，计算出导管埋深，然后拆卸，不要盲目提升、拆卸导管，导管最小埋深2.0m，再浇混凝土。也就是控制两点，第一，导管埋深不宜过大，控制在4-6m之间，过深导管无法拔出导致埋管形成断桩。第二，导管埋深必须保证最少有2m，防止操作中稍有失误，导管提升过高、过快，出现导管埋深过小或拔空，涌入泥浆，形成断桩、夹泥的质量事故。
4）在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入。不可整个地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去。
5）有关混凝土灌注情况，如灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除等，应指定专人进行记录。
4地基处理
水闸地基中存在可液化的砂和可震陷、高压缩性、低承载力的淤泥质粘土，工程地质性能差，不能作为建筑物基础持力层。对同时存在地震液化和震陷的土层，常采用防液化防震陷的措施有：①桩基础；②换填垫层法；③强夯法；④混凝土连续墙围封地基等。若采用换填垫层法置换厚度为8.78～10.07m，远大于规范要求的 3.0m，且施工难度极大；采用强力夯实要求处理的范围应大于建筑物基础范围 5m，对饱和的砂层及下卧的粘土层，需采取有效的排水措施，而且对周围的防渗墙、灌注桩及岸坡产生有害影响，处理费用大；而混凝土旋喷桩系土与水泥混合固结体，其强度较低，受力之后桩身变形量大，不宜采用；而采用桩基础，可有效解决以上问题，且可增加地基承载力、减少沉降量、提高抗滑稳定性，且对解决地基中的土层液化震陷问题和水闸与公路桥之间的不均匀沉降是有效的方法。
5结论
该水闸工程项目一期建设已于2017年12月完成施工任务，并顺利通过阶段验收。总结本次项目经验，有以下认识：
1）水闸在基坑开挖时采用钢板桩围堰和钻孔灌注桩相结合综合措施，给水闸基坑开挖提供安全、无积水的施工条件，既保护近邻厂区生产不受影响，也保证了开挖边坡的稳定。
2）在平原软土地区水闸工程中，采用灌注桩和高压旋喷桩复合地基既解决了地基土的承载力问题，又解决水闸与翼墙、上下游防洪墙不均匀沉降问题，采用防渗钢板桩有效解决了渗漏问题，效果良好。
参考文献：
[1]陈龙.水利工程项目深基坑支护要点分析[J].科技创新与应用，2017（13）
[2]杨磊.水利工程深基坑支护方案的选择[J].河北水利，2015（01）
论文作者:赵金波
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第24期
论文发表时间:2018/4/8
标签：水闸论文; 导管论文; 围堰论文; 混凝土论文; 基坑论文; 地基论文; 钢板论文; 《建筑科技》2017年第24期论文;