南水北调中线干线工程建设管理局 北京市 10038
摘 要：泵房施工是水利工程最为复杂的，难度较大的水工建筑物作业，层次多，结构复杂，施工程序必须从基础到上部依次上升。其工程闸站砼及钢筋砼量大、施工层次多、基础深、相邻层块之间的施工相互制约，能否合理有序高效地安排砼的钢筋砼的施工，对整个工程按期完成起着决定性的作用。本文结合红山窑水利枢纽泵房的工程实例进行研究，来探讨其基础工程的施工方案与措施。
关键词：泵房；基础；施工
1.工程概况
南京市红山窑水利枢纽拆建泵站工程位于南京市六合区境内，是滁河中下游防洪治理的重要控制工程之一。红山窑泵站地质条件比较复杂，其建筑物的主要特力层为中风化或强风化红砂岩，具有一定的温水澎胀，失水收缩的特性，具有特殊的物理力学性质。泵站控制室、检修间、油泵房采用钻孔灌注桩基础；抽排进水闸采用预压法进行地基先期加固，然后打水泥土搅拌桩；站身出水侧翼墙下用深层搅拌桩加固；抽引进水闸▽10.0平台挡土墙和抽排进水站1#、3#、4#挡土墙下水泥浆压密注浆加固。以下分几个方面对其施工方案进行分析探讨。
2.地基保护方案
泵室、泵室上游翼墙、排进水闸第六节涵洞和出水口闸首等建筑物主要的持力层为中风化或强风化的红砂岩，具有一定的遇水膨胀、失水收缩的特性的物理力学性质，施工时必须采取必要的保护措施。地基保护方案如下：
（1）基坑开挖过程中先开挖排水沟，随着基坑开挖的进行，排水沟不断加深，始终使排水沟的沟底低于基坑表面1米、排水沟中保持有50cm深的水、即基坑表面距水面的距离不大于50cm。
（2）排水沟宽度为50cm，排水沟的纵横间距不大于10m并相互连通。
（3）基坑开挖至距设计标高0.5m时先用塑料薄膜复盖保湿，再将剩余的开采挖工作边挖边用素砼对基坑表面连同排水沟进行封闭，素砼兼作建筑物的垫层。岩层的某些物理力学指标需经现场试验后确定，报监理人批准后实施。
3.堆载预压方案
抽排进水闸大部分进水涵洞洞身布置在淤泥质粉质粘土上，承载力低、压缩性高，拟采用堆采预压法进行地基的先期加固，然后进采取深搅桩加固，以减少建筑物的后期沉降量。
具体施工方案为：
（1）先填筑排涝河口的围堰并排水。
（2）对排涝河道清淤0.5m并适当修整边坡。
（3）然后铺设粗砂垫层排水体，排水体厚0.5m，清淤及铺砂垫层宽度为涵洞中心线两侧各9 m。
（4）然后在排水体上填筑拆除及开挖废弃物，填筑高度至▽10.5，顶宽不小于11.2m，且基本以涵洞中心线对称，两侧坡比不大于1:3。
（5）预压时间为3个月，预压结束后开挖至设计标高再打搅拌桩。
4 深层搅拌桩方案
泵站出水侧路堤墙下和抽排进水闸涵洞下均采取深层搅拌桩加固。出水侧路堤墙下深搅桩桩径60cm，桩距1.05m×1.40m，桩长11.31m，水泥掺量不小于15%，共42根，474延长米。抽排进水闸涵洞在堆载预压结束后，开挖至设计标高再打桩，桩径50cm，桩距1.0×0.9m，桩长6～9m，水泥掺量18%，共511根，3914延长米。打桩前对地层进行钻探，分析预压后的地质指标，再最终确定深搅桩的相关参数。施工方案如下：
（1）施工准备工作
依据该工程地质勘察资料,进行室内的配合比试验，并根据设计要求，选择水泥掺入比，确定搅拌工艺，报监理人审批。依据设计图纸要求，平整施工场地，做好现场平面布置，布置水泥制浆及泵送系统，且考虑泵送距离不大于50m。
（2）水泥搅拌桩施工工艺
水泥搅拌桩施工方法的工艺流程如图1所示。
图1 水泥土深搅拌法施工流程图
①定位：行走桩架到达指定桩位，对中，并保持水平。
②预搅下沉：启动搅拌机电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电动机的电流鉴测表控制，一般在7-10cm/min，工作电流不应大于70A，如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。
③制备水泥浆，待搅拌机下沉一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
④提升喷浆：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆，边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。
⑤重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机旋转沉下土中，至设计加固深度后，再将搅拌机旋转提升出地面。
⑥清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。
⑦移位：重复上述1~6道施工步骤，进行下一根桩的施工。
5砼灌注桩
泵站的控制室、检修间、油泵房均建在回填土上，采用φ1000C20砼灌注桩基础。填土至▽7.0后，打灌注桩，桩长8～10m，桩底打至中风化砂岩层为止。灌注桩施工流程如图2所示。
图2 灌注桩施工流程图
（1）桩位放样
根据施工图中灌注桩的桩位，对灌注桩进行测量定位。定位后，要在桩中心打入一根钢筋或木桩做为标记，并注意保护。
（2）埋设护筒
护筒采用4mm的钢板制成，护筒高2.5m，直径为1.4m。护筒根据设计桩位的纵横轴线埋设，挖埋时保证筒身竖直，护筒高出地面0.4m，顶部开溢浆孔，护筒周边用粘土填实。
（3）潜水钻机就位
潜水钻机对中就位，操作平台采用千斤顶和水准仪调平，以确保钻机的垂直度。
（4）钻孔
用钢丝绳将已接好的钻机第一节钻杆吊起，慢慢放下至土面，先空转，然后慢慢钻入土中。经观察检查正常后开始正式钻进，每钻进一节钻杆，即连接下一节钻杆，直至符合设计深度要求为止。加接钻杆时，先停止钻进，并将钻具提离孔底810cm，维持泥浆循环12分钟，将管道间的钻渣排净，然后停泵加接钻杆。钻杆连接时拧紧上牢，防止螺栓、螺母松脱，使钻头掉入孔内。
钻孔过程中，若发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔或沿护筒四周冒浆以及地面沉陷等情况，立即停止钻进，及时回填粘土，待孔壁稳定后重新钻进。并及时分析原因采取有效措施。
钻孔过程中严格控制护筒内外水位差，使孔内泥浆水位高于地下水位1.0m以上，以防坍孔。钻孔护壁泥浆采用粘土制浆，钻孔时控制孔内泥浆比重在1.3左右，必要时可掺入少量CMC，以改善泥浆品质。经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，并做好记录。
（5）清孔
清孔的目的是使孔底沉渣厚度、孔内钻渣和孔壁泥垢厚度符合质量要求或设计要求，为在泥浆中浇灌混凝土创造良好的条件。
当钻孔达到设计深度后停止钻进，将钻头提至距孔底1020cm处空转。清孔后孔内泥浆比重控制在1.1T/m3左右，孔壁土质较差时，泥浆密度控制在1.151.25 t/m3左右。清孔过程中，补给足够的泥浆，并保持浆面稳定，排出的泥浆含砂量不大于4%，用于触应无粗粒感。清孔后，孔底沉渣厚度不大于30cm。
（6）吊放钢筋笼
钢筋笼在钢筋加工厂分节制作，然后用平板车运至施工现场。
钢筋笼每隔一定距离设置混凝土垫块，控制保护层厚度，并按施工图纸规定在钢筋笼四周设置声波测试预埋管。
钢筋笼下放要平稳，慢起慢落，避免碰撞孔壁，如下放遇到困难，不可强行插入，以免钢筋笼变形或孔壁坍落，就位后的钢筋笼顶底高程符合施工图纸规定，误差不大于5cm。
钢筋笼下放到位后及时固定，使其在浇筑过程中不向上浮起也不下沉。
6 结语
本着先主后次和先深后浅的施工原则，泵房基础施工是泵站施工的源头，是这个工程施工的基础开端。一个工程的好坏和施工过程的顺利与否，关键在基础。基础没打好，其它地方也会受到影响。所以一个合理完善的施工方案在施工前期是非常必要的，其必定会为工程本身带来积极的影响，为施工过程带来事半功倍的效果。
参考文献：
[1] 魏 璇. 水利水电工程施工组织设计指南. 中国水利水电出版社. 1999-3.
[2] 杨康宁. 水利水电工程施工技术. 中国水利水电出版社. 1997-6.
[3] 麦家煊. 水工建筑物. 清华大学出版社. 2005-6.
论文作者:刘艳刚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
标签：泥浆论文; 钢筋论文; 水泥浆论文; 预压论文; 排水沟论文; 进水闸论文; 钻杆论文; 《防护工程》2017年第11期论文;