论文部分内容阅读
摘 要：原设计船闸闸首、闸室地基处理均采用粉喷桩复合地基方案，为保证地基处理的可靠性，设计中提出在粉喷桩施工前应根据设计进行工艺性试桩。由于工程场地地质较为复杂，卵石层的顶标高起伏不定，粉喷桩施工时穿透承压水层或覆盖土层厚度不足导致冒水现象可能再次发生，维持原方案的风险很大。为减少工程风险、顺利推进工程施工，决定补勘工程地质，提出新的地基处理方案。
关键词：船闸;闸室;基础处理
中图分类号：U641 文献标识码：A
1 施工方案变更原因分析
1.1 選择施工速度快的方案抢抓工期
水阳江航道整治工程为亚行贷款项目，关账时间已定，因苏皖两省有关部门对于船闸闸址存在争议，开工时间较晚，导致整个船闸工程建设期较短。根据原施工计划安排，粉喷桩地基处理和土方开挖应在4个月内完成（2017年11月-2018年2月），其中粉喷桩施工期约3个月。
根据2018年2月才进行粉喷桩试桩的进程推算，6月份左右才能完成粉喷桩地基处理，汛前无法完成底板浇筑，故需要选用工期短、效率高、确定性强的方案进行地基处理。
1.2 继续实施粉喷桩方案存在不确定性
（1）继续发生机械故障不可避免，导致冒水继续发生延误工期。试桩过程中出现冒水情况，是地质情况复杂、承压水位变幅较大和施工作业不到位等综合因素产生的。继续采用粉喷桩方案，不可避免的仍会遇到地质突变、机械故障等工程常发现象，当然可以通过提前做好应急预案等来解决，但是相应又会出现工后处理等一系列问题，导致工期延误。
（2）通过调整粉喷桩间距和桩长对原方案进行优化，仍必须按设计要求再次进行试桩试验，增加试桩和设计调整周期，导致工期延长。
（3）承压水头受天气和流域来水影响较大。考虑承压水头枯水期低、高水期高，继续实施粉喷桩方案需抬高施工基面，粉喷桩空钻高度增加，同时粉喷桩施工遇上中高水期、承压水头上涨，压力加大，影响粉喷桩成桩质量，复合地基承载力和沉降要求难以保证，施工质量不可控。
1.3 风险导向
（1）工程场地地质较为复杂，卵石层的顶标高起伏不定，即使试桩成功，仍会出现在某一个位置因卵石层顶标高较高，粉喷桩施工时穿透承压水层或覆盖土层厚度不足导致冒水现象再次发生，维持原方案的风险也较大。
（2）水阳江7-8月份为主汛期，实施原方案将延长工期跨越汛期，为确保安全度汛必须停工，汛后再进行地基处理，整个工期将延误5～6个月。
1.4 费用问题
根据试桩资料调整粉喷桩桩距和桩长将增加工程费用。继续实施粉喷桩地基处理方案将延误工期、存在风险和增加费用，因此研究提出新的地基处理方案，进行比较，推荐最佳方案。
2 主要工程施工技术要求
2.1 闸首施工工序
下闸首：第一批浇筑左、右边墩底板、中间底板，预留施工缝;第二批浇筑至1.45 m高程，填筑至底板顶;第三批浇筑底板后浇带，需底板及边墩浇筑完成后历时大于60d，第四批浇筑空箱至闸首顶部，预留门库边墙后浇带;第五批门库后浇带。混凝土浇筑应由下而上分批分层浇筑。
上闸首：砼浇筑顺序基本同下闸首。不同处为：第二批浇筑至2.2 m高程;因边墙没设后浇带，砼只分四批浇筑。
底板按设计要求分三部分浇注。砌块之间设置1 m宽的施工缝。上下闸首底板宽缝的中心距侧墩内壁3 m。在底板浇筑后应开始进行沉陷观测记录，并绘制沉降速率曲线。底板砼浇筑60 d后，边墩浇筑至上闸首为2.2 m高程、下闸首为1.45 m高程60 d后，应由经监理工程师、建设单位和设计单位研究决定后浇带浇筑时机。后浇带施工前，宽缝壁应凿毛处理，在施工宽缝处钢筋应连续。
当底板混凝土强度达到设计强度的75%时，墙后土体可回填至底板顶部。水闸水头侧墩分批浇注的混凝土达到设计强度的80%，应启动墙后回填。两侧墩后回填土呈对称同步上升，两侧回填土高度差不超过1 m。施工宽缝密封，墙后回填土顶标高不得超过底板顶面，地下水位保持在底板底面以下50 cm。
2.2 闸室施工工序
底板混凝土沿横向分为三部分，先浇筑侧底板和中底板，预留施工宽缝。除预留施工宽缝及二期砼标号为C30外，其余等级为C25。在底板浇筑后应进行沉陷观测，并绘制沉降速率曲线。待中、边底板混凝土达到设计强度的75%时，回填底板外侧土方至底板顶面，回填土要求同闸首部分。
墙体混凝土可两次浇至顶部，第一次浇筑在底板顶部3 m以上，标高0.95 m。混凝土强度达到设计强度的80%，墙后回填土顶标高可达到0.95 m;第二次是从0.95 m到门墙顶。当墙身砼浇筑到0.95 m高程，底板和边墩浇筑完成后历时大于60d，应由经监理工程师、建设单位和设计单位研究决定后浇带浇筑时机。后浇带施工前，宽缝壁应凿毛处理，在施工宽缝处钢筋应连续。待底板封铰砼强度达到设计强度后，再浇筑边墙上部。
2.3 导航墙施工工序
导航墙强身施工完成后，必须先施工引航道护坦，护坦达到设计强度后方可进行墙后土方回填，土方回填应严格控制施工速率，分层填筑，分层碾压，每层松铺厚度不得大于30 cm，压实度不得小于0.85（轻型压实标准）。
2.4 PHC桩施工技术要求
2.4.1 PHC桩预制与运输
（1）混凝土浇筑前必须严格检查所有钢筋、预埋件等的规格、数量和位置，确定无误后方可浇筑。构件预制质量必须满足现行《港口工程混凝土施工规范》、《港口工程桩基规范》和《预应力混凝土管桩》等规范的相关要求。
（2）PHC桩起吊强度。桩体的混凝土强度应满足设计要求，需要提前吊装，应按经验计算。 （3）PHC桩起吊。起桩时，桩体可用绳扣绑扎或用卡箍夹紧，起桩点到设计位置允许偏差±200 mm。为了防止绳扣和桩角损坏，吊点用麻袋或木块填充。起桩时，每个起桩点必须同时缓慢升降，以减少振动，防止桩身开裂。
（4）构件存放。a.构件的存放位置应平整、稳定、承载能力足够。支护构件应能均匀地支撑构件的重力，防止地基不均匀沉降对构件的不利影响。b.构件的堆放层数，承包人可以根据施工组织设计及构件强度验算，提出堆存层数及相关措施，报监理工程师批准。
（5）在陆地上运输PHC桩时，各支点位置应满足设计要求，防止强振动。在边坡上运输时，滑道应平整，以保持构件的稳定性。
2.4.2 PHC桩沉桩技术要求
（1）PHC桩沉桩前，应进行下列工作：a.测设PHC桩的安装位置线和标高控制点;PHC桩的型式、外型、质量、数量、混凝土强度及预埋件;b.为使安装顺利进行，应结合施工情况，选择沉桩机械，编制PHC桩沉桩顺序图。
（2）PHC桩沉桩完毕后，应核对构件编号，检查沉桩位置，复核标高。沉桩质量应满足相关规范或规程的要求。
（3）沉桩施工必须严格执行《港口工程桩基规范》和其他相关国家标准的有关规定或要求。
（4）采用静压沉桩工艺，根据试桩情况和检测资料，沉桩以单桩承载力控制，单桩送桩力必须满足设计要求。
（5）应遵《港口工程桩基规范》及《港口工程桩基动力检测规程》要求进行动力检测。
（6）PHC沉桩时，应采用高应变动力试验法对桩基轴向承载力进行测试，桩数不应小于桩数的5%，不应小于5;采用低应变动态试验方法对桩体质量进行取样，试验桩数不小于桩总数的10%，不小于1;桩身结构在沉桩过程中可能会发生隐性渗透或其他影响，如果可靠性不正常，应逐一检测。
2.5 钢筋砼钻孔灌注桩
（1）工藝流程：施工准备 → 放样定位 → 钻孔成孔 → 清孔 → 安装钢筋笼 → 二次清孔 → 浇筑混凝土。
（2）钻孔灌注桩水上施工平台不仅要能满足灌注桩施工的要求，还应考虑在现浇上部结构时方便立模。
（3）钢筋砼钻孔灌注桩成孔质量应符合表1要求。
（4）在钻孔时，应随时注意钻孔速度或取样，以确定各土层的标高。确保桩尖进入持力层深度不小于设计图纸的要求。
（5）钢筋笼主筋沿圆周均匀布置，节点交错布置。相同搭接长度的截面（LD=700 mm），带节点的主筋截面面积不得超过主筋总面积的50%。
（6）在钢筋笼就位后，必须采取必要的定位措施，确保钢筋笼的准确定位和钢筋保护层的厚度满足设计图纸的要求。
（7）在孔内放置钢筋笼，应尽快进行二次清孔。洗孔后桩底泥沙厚度应小于5 cm，待洗孔验收后立即进行水下混凝土浇筑。
（8）水下混凝土应采用管道法浇筑。各桩水下混凝土连续浇筑，不得中断。施工时，应控制浇注速度，防止罐笼浮起。
（9）当桩体混凝土达到设计强度时，取总桩数的3%进行钻芯。混凝土浇筑异常及完整性检测应优先选择。
（10）现浇桩顶标高应符合设计要求，桩顶抽筋、松动混凝土应凿开。
（11）桩身根据现场情况设置钢护筒，保证桩基表面光滑，钢护筒入土部分长度不得小于1.5 m。
（12）钻孔灌注桩施工完成，应进行高、低应变动测试验，低应变检测数量应为100%，高应变检测方法和检测数量应符合相关标准规定;现浇桩施工过程中，如有异常情况影响桩结构的可靠性，应逐一检测。
3 结语
在地下水丰富且含有地下承压水复杂地质条件下，PHC管桩具有施工时间短、工程费用低、地基处理质量可靠等优点，在对工期要求高的临水结构物基础处理中可作为一定参考。
参考文献：
[1]JTS167-4-2012港口工程桩基规范[S].中华人民共和国交通运输部，2012.09.
[2]覃聪晓.船闸基坑工程施工技术应用研究[J].砖瓦世界，2019（22）：118.
关键词：船闸;闸室;基础处理
中图分类号：U641 文献标识码：A
1 施工方案变更原因分析
1.1 選择施工速度快的方案抢抓工期
水阳江航道整治工程为亚行贷款项目，关账时间已定，因苏皖两省有关部门对于船闸闸址存在争议，开工时间较晚，导致整个船闸工程建设期较短。根据原施工计划安排，粉喷桩地基处理和土方开挖应在4个月内完成（2017年11月-2018年2月），其中粉喷桩施工期约3个月。
根据2018年2月才进行粉喷桩试桩的进程推算，6月份左右才能完成粉喷桩地基处理，汛前无法完成底板浇筑，故需要选用工期短、效率高、确定性强的方案进行地基处理。
1.2 继续实施粉喷桩方案存在不确定性
（1）继续发生机械故障不可避免，导致冒水继续发生延误工期。试桩过程中出现冒水情况，是地质情况复杂、承压水位变幅较大和施工作业不到位等综合因素产生的。继续采用粉喷桩方案，不可避免的仍会遇到地质突变、机械故障等工程常发现象，当然可以通过提前做好应急预案等来解决，但是相应又会出现工后处理等一系列问题，导致工期延误。
（2）通过调整粉喷桩间距和桩长对原方案进行优化，仍必须按设计要求再次进行试桩试验，增加试桩和设计调整周期，导致工期延长。
（3）承压水头受天气和流域来水影响较大。考虑承压水头枯水期低、高水期高，继续实施粉喷桩方案需抬高施工基面，粉喷桩空钻高度增加，同时粉喷桩施工遇上中高水期、承压水头上涨，压力加大，影响粉喷桩成桩质量，复合地基承载力和沉降要求难以保证，施工质量不可控。
1.3 风险导向
（1）工程场地地质较为复杂，卵石层的顶标高起伏不定，即使试桩成功，仍会出现在某一个位置因卵石层顶标高较高，粉喷桩施工时穿透承压水层或覆盖土层厚度不足导致冒水现象再次发生，维持原方案的风险也较大。
（2）水阳江7-8月份为主汛期，实施原方案将延长工期跨越汛期，为确保安全度汛必须停工，汛后再进行地基处理，整个工期将延误5～6个月。
1.4 费用问题
根据试桩资料调整粉喷桩桩距和桩长将增加工程费用。继续实施粉喷桩地基处理方案将延误工期、存在风险和增加费用，因此研究提出新的地基处理方案，进行比较，推荐最佳方案。
2 主要工程施工技术要求
2.1 闸首施工工序
下闸首：第一批浇筑左、右边墩底板、中间底板，预留施工缝;第二批浇筑至1.45 m高程，填筑至底板顶;第三批浇筑底板后浇带，需底板及边墩浇筑完成后历时大于60d，第四批浇筑空箱至闸首顶部，预留门库边墙后浇带;第五批门库后浇带。混凝土浇筑应由下而上分批分层浇筑。
上闸首：砼浇筑顺序基本同下闸首。不同处为：第二批浇筑至2.2 m高程;因边墙没设后浇带，砼只分四批浇筑。
底板按设计要求分三部分浇注。砌块之间设置1 m宽的施工缝。上下闸首底板宽缝的中心距侧墩内壁3 m。在底板浇筑后应开始进行沉陷观测记录，并绘制沉降速率曲线。底板砼浇筑60 d后，边墩浇筑至上闸首为2.2 m高程、下闸首为1.45 m高程60 d后，应由经监理工程师、建设单位和设计单位研究决定后浇带浇筑时机。后浇带施工前，宽缝壁应凿毛处理，在施工宽缝处钢筋应连续。
当底板混凝土强度达到设计强度的75%时，墙后土体可回填至底板顶部。水闸水头侧墩分批浇注的混凝土达到设计强度的80%，应启动墙后回填。两侧墩后回填土呈对称同步上升，两侧回填土高度差不超过1 m。施工宽缝密封，墙后回填土顶标高不得超过底板顶面，地下水位保持在底板底面以下50 cm。
2.2 闸室施工工序
底板混凝土沿横向分为三部分，先浇筑侧底板和中底板，预留施工宽缝。除预留施工宽缝及二期砼标号为C30外，其余等级为C25。在底板浇筑后应进行沉陷观测，并绘制沉降速率曲线。待中、边底板混凝土达到设计强度的75%时，回填底板外侧土方至底板顶面，回填土要求同闸首部分。
墙体混凝土可两次浇至顶部，第一次浇筑在底板顶部3 m以上，标高0.95 m。混凝土强度达到设计强度的80%，墙后回填土顶标高可达到0.95 m;第二次是从0.95 m到门墙顶。当墙身砼浇筑到0.95 m高程，底板和边墩浇筑完成后历时大于60d，应由经监理工程师、建设单位和设计单位研究决定后浇带浇筑时机。后浇带施工前，宽缝壁应凿毛处理，在施工宽缝处钢筋应连续。待底板封铰砼强度达到设计强度后，再浇筑边墙上部。
2.3 导航墙施工工序
导航墙强身施工完成后，必须先施工引航道护坦，护坦达到设计强度后方可进行墙后土方回填，土方回填应严格控制施工速率，分层填筑，分层碾压，每层松铺厚度不得大于30 cm，压实度不得小于0.85（轻型压实标准）。
2.4 PHC桩施工技术要求
2.4.1 PHC桩预制与运输
（1）混凝土浇筑前必须严格检查所有钢筋、预埋件等的规格、数量和位置，确定无误后方可浇筑。构件预制质量必须满足现行《港口工程混凝土施工规范》、《港口工程桩基规范》和《预应力混凝土管桩》等规范的相关要求。
（2）PHC桩起吊强度。桩体的混凝土强度应满足设计要求，需要提前吊装，应按经验计算。 （3）PHC桩起吊。起桩时，桩体可用绳扣绑扎或用卡箍夹紧，起桩点到设计位置允许偏差±200 mm。为了防止绳扣和桩角损坏，吊点用麻袋或木块填充。起桩时，每个起桩点必须同时缓慢升降，以减少振动，防止桩身开裂。
（4）构件存放。a.构件的存放位置应平整、稳定、承载能力足够。支护构件应能均匀地支撑构件的重力，防止地基不均匀沉降对构件的不利影响。b.构件的堆放层数，承包人可以根据施工组织设计及构件强度验算，提出堆存层数及相关措施，报监理工程师批准。
（5）在陆地上运输PHC桩时，各支点位置应满足设计要求，防止强振动。在边坡上运输时，滑道应平整，以保持构件的稳定性。
2.4.2 PHC桩沉桩技术要求
（1）PHC桩沉桩前，应进行下列工作：a.测设PHC桩的安装位置线和标高控制点;PHC桩的型式、外型、质量、数量、混凝土强度及预埋件;b.为使安装顺利进行，应结合施工情况，选择沉桩机械，编制PHC桩沉桩顺序图。
（2）PHC桩沉桩完毕后，应核对构件编号，检查沉桩位置，复核标高。沉桩质量应满足相关规范或规程的要求。
（3）沉桩施工必须严格执行《港口工程桩基规范》和其他相关国家标准的有关规定或要求。
（4）采用静压沉桩工艺，根据试桩情况和检测资料，沉桩以单桩承载力控制，单桩送桩力必须满足设计要求。
（5）应遵《港口工程桩基规范》及《港口工程桩基动力检测规程》要求进行动力检测。
（6）PHC沉桩时，应采用高应变动力试验法对桩基轴向承载力进行测试，桩数不应小于桩数的5%，不应小于5;采用低应变动态试验方法对桩体质量进行取样，试验桩数不小于桩总数的10%，不小于1;桩身结构在沉桩过程中可能会发生隐性渗透或其他影响，如果可靠性不正常，应逐一检测。
2.5 钢筋砼钻孔灌注桩
（1）工藝流程：施工准备 → 放样定位 → 钻孔成孔 → 清孔 → 安装钢筋笼 → 二次清孔 → 浇筑混凝土。
（2）钻孔灌注桩水上施工平台不仅要能满足灌注桩施工的要求，还应考虑在现浇上部结构时方便立模。
（3）钢筋砼钻孔灌注桩成孔质量应符合表1要求。
（4）在钻孔时，应随时注意钻孔速度或取样，以确定各土层的标高。确保桩尖进入持力层深度不小于设计图纸的要求。
（5）钢筋笼主筋沿圆周均匀布置，节点交错布置。相同搭接长度的截面（LD=700 mm），带节点的主筋截面面积不得超过主筋总面积的50%。
（6）在钢筋笼就位后，必须采取必要的定位措施，确保钢筋笼的准确定位和钢筋保护层的厚度满足设计图纸的要求。
（7）在孔内放置钢筋笼，应尽快进行二次清孔。洗孔后桩底泥沙厚度应小于5 cm，待洗孔验收后立即进行水下混凝土浇筑。
（8）水下混凝土应采用管道法浇筑。各桩水下混凝土连续浇筑，不得中断。施工时，应控制浇注速度，防止罐笼浮起。
（9）当桩体混凝土达到设计强度时，取总桩数的3%进行钻芯。混凝土浇筑异常及完整性检测应优先选择。
（10）现浇桩顶标高应符合设计要求，桩顶抽筋、松动混凝土应凿开。
（11）桩身根据现场情况设置钢护筒，保证桩基表面光滑，钢护筒入土部分长度不得小于1.5 m。
（12）钻孔灌注桩施工完成，应进行高、低应变动测试验，低应变检测数量应为100%，高应变检测方法和检测数量应符合相关标准规定;现浇桩施工过程中，如有异常情况影响桩结构的可靠性，应逐一检测。
3 结语
在地下水丰富且含有地下承压水复杂地质条件下，PHC管桩具有施工时间短、工程费用低、地基处理质量可靠等优点，在对工期要求高的临水结构物基础处理中可作为一定参考。
参考文献：
[1]JTS167-4-2012港口工程桩基规范[S].中华人民共和国交通运输部，2012.09.
[2]覃聪晓.船闸基坑工程施工技术应用研究[J].砖瓦世界，2019（22）：118.