水闸工程地基开挖施工技术

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摘要:水闸工程是水利工程建设中的重要组成部分，其施工质量的好坏直接影响到水闸投入使用后的性能发挥。为此，本文结合工程实例，从地基开挖施工、边坡稳定性控制、水泥粉喷桩施工及拉森钢板桩施工技术进行了探讨。以供参考。

关键词:水闸工程；基础施工；开挖控制；水泥搅拌桩

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

随着我国社会经济建设步伐的加快，水利工程建设得到进一步的发展。水闸是一种利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物，其地基开挖工程作为整体工程建设中的关键部分，对水利设施功能的发挥具有重要作用。但由于沿海地区的水闸基础多为淤泥土构成，这种地质具有承载力低、边坡土体含水量大、压缩性高和抗剪强度低等特点，若在这种地基基础上进行基坑开挖施工，则容易出现边坡失稳，造成整体边坡下滑的现象，不仅会延长水闸地基开挖工程的施工工期，严重情况下还可能影响到水利工程的整体质量，并导致人员的伤亡和财产的损失。因此，工程施工人员应结合施工现场的地质条件，确定建筑物的开挖方法和基础处理措施，以确保水利工程的质量安全。

1概述

某水闸基础开挖及处理工程作为水闸的一个分部工程，主要施工项目有:水闸基坑开挖与中粗砂回填、粉喷桩施工及桩基区域粘性土换填、拉森钢板桩施工等。

闸址区淤泥、淤泥质粉质粘土抗剪强度低，具有高压缩性，允许承载力低，因此存在沉降变形、抗滑稳定等问题。基础开挖及处理工程项目的施工程序见图1。

图1地基开挖及基础处理工程项目施工程序

2地基开挖施工

该水闸需进行开挖的施工项目有水闸基坑开挖、老堤拆除和新建堤基开挖。各开挖工作均在地形复测后进行。开挖分为水上开挖和水下开挖。其中涵闸水上部分开挖、旧堤拆除等为水上开挖，新建堤基础面清理、围堰形成前水闸处淤泥清理开挖为水下开挖。

2.1水上开挖施工

水上开挖采用常规的旱地施工方法。施工原则为“自上而下，分层开挖”。水上开挖包括旧堤拆除、水上边坡开挖及基坑开挖。

（1）旧堤拆除

旧堤拆除在围堰保护下干地施工。为保证老堤基础的稳定性和周边环境的安全性，旧堤拆除不采用爆破方式。干、砌块石部分采用挖掘机直接挖除，开挖渣料可利用部分装运至外海进行抛石填筑或用于石渣填筑，其余弃料装运至监理指定的弃渣场。

（2） 水上边坡开挖

开挖方式采取旱地施工，挖掘机挖除；水上开挖由高到低依次进行，均衡下降。待围堰形成和水上部分卸载开挖工作全部结束后，方可进行基坑抽水工作，以确保基坑的安全稳定。开挖料可利用部分用于堤身和内外平台填筑，其余弃料运至指定弃料场。

（3）基坑开挖与支护。

基坑开挖在围堰施工和边坡卸载完毕后进行，开挖前首先进行开挖控制线和控制高程点的测量放样等。开挖过程中要做好排水设施的施工，主要有:开挖边线附近设置临时截水沟，开挖区内设干码石排水沟，干码石采用挖掘机压入作为脚槽。另设混凝土护壁集水井，配水泵抽排，以降低基坑水位。

2.2水下开挖施工

水下开挖施工主要为水闸基坑水下流溯状淤泥开挖。

2.2.1水下开挖施工方法

(1)施工准备。水下开挖施工准备工作主要有:弃渣场的选择、机械设备的选型等。

(2)测量放样。水下开挖的测量放样拟采用全站仪进行水上测量，主要测定开挖范围。浅滩可采用打设竹杆作为标记，水较深的地方用浮子作标记；为避免开挖时毁坏测量标志，标志可设在开挖线外10m处。

(3)架设吹送管、绞吸船就位。根据绞吸船的吹距(最大可达1000m)和弃渣场的位置，吹送管可架设在陆上，也可架设在水上或淤泥上。

(4)绞吸吹送施工。绞吸船停靠就位、吹送管架设牢固后，即可开始进行绞吸开挖。

2.2.2涵闸基坑水下开挖

(1)涵闸水下基坑描述。涵闸前后河道由于长期双向过流，其表层主要为流塑状淤泥，对后期干地开挖有较大影响，因此须先采用水下开挖方式清除掉表层淤泥。

(2)施工测量。施工前，对涵闸现状地形实施详细的测量，绘制原始地形图，标注出各部位的开挖厚度。一般采用50m2为分隔片，并在现场布置相应的标识指导施工。

(3)施工方法。在围堰施工前，绞吸船进入开挖区域，根据测量标识开始作业。

2.3基坑开挖边坡稳定分析与控制

2.3.1 边坡描述

根据本工程水文、地质条件，水闸基础基本为淤泥土构成，基坑边坡土体含水量大，基本为淤泥，基坑开挖及施工过程中，容易出现边坡失稳，造成整体边坡下滑的现象。因此如何保证基坑边坡的稳定是本开挖施工重点。

2.3.2应对措施

(1)采取合理的开挖方法。根据工程特点，对于基坑先采用水下和岸边干地开挖，以

减少基坑抽水后对边坡下部的压载，上部荷载过大使边坡土体失稳而出现垮塌和深层滑移。

(2)严格控制基坑抽排水速度。基坑水下部分土体长期经海水浸泡，含水量大，地质条件差，基坑排水下降速度大于边坡土体固结速度，在没有水压力平衡下极易造成整体边坡失稳。

(3)对已开挖边坡的保护。在基坑开挖完成后，沿坡脚形成排水沟组织排水，并设置小型集水井，及时排除基坑内的水。在雨季，对边坡覆盖条纹布加以保护，必要时设置抗滑松木桩。

(4)变形监测。按规范要求，在边坡开挖过程中，在坡顶、坡脚设置观测点，对边坡进行变形观测，测量仪器采用全站仪和水准仪。观测期间，对每一次的测量数据进行分析，若发现位移或沉降有异常变化，立即报告并停止施工，待分析处理后再恢复施工。

2.4开挖质量控制

（1）开挖前进行施工测量放样工作，以此控制开挖范围与深度，并做好过程中的检查；

（2）开挖过程中安排有测量人员在现场观测，避免出现超、欠挖现象。

（3）开挖自上而下分层分段施工，随时做成一定的坡势，避免挖区积水。

（4）水下开挖时，随时进行水下测量，以保证基坑开挖深度。

（5）水闸基坑开挖完成后，沿坡脚打入木桩并堆砂包护面，维持出露边坡的稳定。

（6）开挖完成后对基底高程进行实测，并上报监理工程师审批，以利于下道工序迅速开展。

3基础工程施工

本水闸工程基础处理项目为:水泥粉喷桩施工、塑料排水板插打、粘性土换填等。水泥粉喷桩主要分布在水闸底板下部，用于水闸基础处理；塑料排水板用于堤身单薄、堤身填土较厚的堤段和涵闸内外消力池及翼墙侧土方回填基础处，有利于基础深层水的排出和基础土层的固结；粘性土换填主要分布在水闸底板下部，水泥粉喷桩顶部的区域。

3.1水泥粉喷桩施工

水泥粉喷桩是水闸基础成为复合地基的主体项目，待水闸基础初步开挖至设计标高，回填中粗砂形成桩机施工平台后，再开始粉喷桩施工。

3.1.1技术要求

桩径φ500mm，水泥采用3215R旋窑水泥，现根据业主、设计、监理及施工单位四方确认，采用3215R普通硅酸盐水泥。28天桩体无侧限抗压强度不小于110MPa。28天、14天、7天的水泥土拉压强度控制如下:

fcu90=(1.43～1.80)fcu28

fcu90=(1.73～2.82)fcu14

fcu90=(2.37～3.73)fcu7

式中，fcu90、fcu28、fcu14、fcu7分别为90、28、14、7天龄期的水泥土抗压强度。桩体水泥含量均匀，由抽芯取样确定其均匀性，桩体上部喷粉量不得小于下部喷粉量。