联石湾船闸工程地基处理技术分析

郭宇翔

摘 要：本文分析了联石湾船闸工程改扩建工程中的地基处理技术，分别介绍了复合地基中混凝土搅拌桩和混凝土灌注桩的工程概况、施工方法和施工工艺以及施工过程中应当注意的技术问题，可为后续类似工程的开展提供一定参考。

关键词：地基处理 混凝土搅拌桩 混凝土灌注桩 联石湾船闸

1.工程概况

联石湾船闸地处中山市坦洲镇中珠联围坦洲堤段联石湾涌入口处，是目前进出前山水道的唯一船闸，最早于1989年7月建成通航，距今已超过25年，近年来过闸运量在600万吨左右。

本项目为改扩建工程，建设内容主要包括拆除回填旧船閘、新建船闸及导助航工程、业务用房等配套工程。通航标准为Ⅲ级；设计最大船舶等级为珠江干线1000t级；船闸闸室有效尺寸：166m×16m×4.5m（长×宽×门槛水深）；船闸主要由上游引航道、上闸首、闸室、下闸首和下游引航道构成，船闸有效尺度为166m×16m×4.5m（长×宽×门槛水深）。船闸引航道在平面上为不对称布置，上下游引航道底宽均为54m，底高程均为-4.756m。船舶上、下行均采用“直线进闸，曲线出闸”方式过闸。

船闸闸室采用整体式钢筋砼结构，砼等级为C35，抗渗等级P8；闸及预埋件二期砼等级为C40，抗渗等级P8。闸室结构全长172m，有效尺度166m，镇静段长6m。闸室共分为10个结构段，每段长均为17.2m。闸墙顶宽2.0m，顶高程为5.924m。闸室底板宽度为22m，底板顶高程为-4.756m，底高程为-6.756m。闸室地基采用Φ1.0m钻孔灌注桩处理，砼等级C35，桩间距为4.8m×3.8m。

2.混凝土搅拌桩工程

2.1搅拌桩工程概况

搅拌桩分为地基处理和基坑支护两部分。地基处理水泥搅拌桩加固部位有船闸的上下游引航道及主辅导航墙及护岸连续墙后土体、外江堤防堤基、防汛路挡墙地基和管理区场地。地基处理水泥搅拌桩水泥掺量18%，水泥强度等级为P.C 32.5R，水灰比0.5～0.6，水泥土90天龄期立方体抗压强度平均值的设计值不小于1000kpa。基坑支护水泥搅拌桩加固部位有基坑支护及基坑底。基坑支护水泥搅拌桩水泥掺量18%，水泥强度等级为P.C 42.5，水灰比0.5～0.6，水泥土28天龄期立方体抗压强度平均值的设计值不小于800kpa。

本工程水泥搅拌桩主要用于软弱地基的加固，以提高地基的承载力和地基土的物理力学指标。加固部位有船闸的上下游引航道主辅导航墙及护岸连续墙后土体、外江堤防堤基、防汛路挡墙地基和管理区场地。各部位加固后的形成水泥搅拌桩复合地基承载力要求详见相关图纸。

本工程水泥搅拌桩施工工艺采用浆液拌法（简称“湿法”），水泥搅拌桩采用同心双轴双向搅拌机施工成桩。水泥搅拌桩的水泥强度等级选用32.5级及以上的水泥，本工程水泥土抗压强度为与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块、边长为70.7mm的立方体在标准养护条件下90天龄期的立方体抗压强度平均值。水泥土的90天龄期立方体抗压强度平均值的设计值为1000kPa。

水泥搅拌桩的水泥掺量宜为18%，具体的水泥掺量根据原状土的室内配合比试验和现场试验综合确定。水泥搅拌桩的水泥浆水灰比可选用0.5～0.6。

水泥搅拌桩施工前，需进行现场试桩试验，对工艺试桩的质量进行检查，以确定施工参数，试桩根数为1组3根，试桩位置应由设计、监理、施工三方根据的地层构造和施工便利程度，确定代表性的部位进行工艺试验。搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩顶设计标高0.5m。

2.2混凝土搅拌桩施工方法

当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，在开始提升搅拌头，提升速度不得大于0.8m/min。搅拌桩预搅下沉时不得冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，可适当加大水灰比，水灰比应合理控制。施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过三个小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。

施工主要步骤包括：①搅拌机械就位、调平。②预搅下沉至设计加固深度。③边喷浆（粉）、边搅拌提升至预定的停浆（灰）面。④重复搅拌下沉至设计加固深度。⑤成桩。⑥移位。重复上述①～⑤步骤，再进行下一根桩的施工。

2.3混凝土搅拌桩施工注意事项

（1）施工过程控制：①水泥搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并坚持全程的施工监理。②施工过程需随时检查施工记录和计量记录。③水泥搅拌桩应在施工后一周内进行成桩质量检查，若不符合设计要求应及时调整施工工艺。

（2）施工质量检验：①成后3d内，采用轻型动力触探（N10）检查上部桩身的均匀性，检查数量为施工总桩数的1%，且不少于3根。②成桩7d后，采用浅部开挖桩头进行检查检查，开挖深度宜超过停浆（灰）面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查量不少于总桩数的5%。

（3）静载荷试验：①静载试验宜在成桩28d后进行。②水泥搅拌桩复合地基承载力检验需采用复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验，验收检验数量不少于总桩数的1%，复合地基静载试验数量不少于3台。

（4）桩身质量检测：①经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样，做抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。②对外江堤防部位和左岸防汛路挡墙部位的水泥搅拌桩，需进行抽芯检验成桩质量，抽芯检验应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样，做抗压强度检验，检验数量为要求抽芯检验部位的施工总桩数的0.5%，且不少于3根。

3.混凝土灌注桩工程

3.1混凝土灌注桩工程概况

本工程中混凝土灌注桩施工主要位于船闸闸首和闸室以及上下游引航道的基础处理。建筑物基础为深厚淤泥层、中高密实度砂层，混凝土灌注桩采用干地施工方法，施工机械采用回旋钻钻机，正循环工艺钻孔，不得采用冲击钻冲击成孔。由于施工区域内存在长期形成的淤泥，施工设备不能直接位于上部施工，故本工程考虑搭设施工平台，桩机位于施工作业平台上进行施工作业。钻机穿越淤泥层及砂层前，采用超长钢护筒护壁成孔，之后采用泥浆护壁成孔。钢护筒采用履带吊配合振动锤振沉钢护筒。钢筋龙骨架就地焊接，采用履带吊及钻机起吊。混凝土采用3m3混凝土搅拌车从拌合楼运输至现场，80型混凝土输送泵泵送混凝土入导管。

本工程灌注桩工程量大、施工强度高，共847根，平均每月完成约120根，共配置15台桩机；桩型规格多，桩径主要为1.5m、1.2m、1.0m等，桩长40～48m不等，桩尖进入强风化岩，船闸主体灌注桩基础设计无钢护筒，淤泥层厚约15～17m，需严格加强成桩质量控制。

3.2灌注桩施工工艺

（1）钻机就位

搅拌桩基础处理完毕后场地整平后，安排灌注桩机具进场施工（空桩长度约6.156m）。将预先在平地上拼装好的底盘吊放到平台上就位调平，然后安装钻架、钻机转盘、钻机、电动机以及起吊系统等，最后反复调整钻机底盘水平，并使吊点中心、转盘中心、樁位中心位于同一铅垂线上，中心偏位不大于5 cm。钻机就位后，经监理工程师检查无误，将钻机底盘固定牢固。

（2）成孔施工设备

考虑到场地条件及工期要求，钻孔安排10台回旋钻机进行施工。每台桩机配备2台泥浆泵（1台作为备用）。具体施工时，要方便钻机移位，两相邻孔不同时施工及保证刚浇筑混凝土的桩的成桩质量。施工过程中，在场内设置泥浆循环系统，泥浆循环采用正循环。泥浆循环系统由泥浆循环池、沉淀池、循环槽、泥浆泵等设施设备组成，并设有排水、清洗、排废等设施。为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入河道，应排入指定的临时堆土区。施工完成后，护筒内的泥浆也应清理运走至指定的地方排放。

4.结语

本文分析了联石湾船闸工程中的地基处理技术，重点介绍了复合地基中混凝土搅拌桩和混凝土灌注桩的工程概况、施工方法和施工工艺以及施工过程中应当注意的技术问题，针对联石湾船闸工程地基处理的关键技术进行分析和总结，形成了一套经济可行的施工方法，为解决本工程中的实际问题提供了很好的技术手段，且对后续类似工程具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]孙凯莲.混凝土桩复合地基承载力及沉降计算方法研究[D].大连理工大学，2014.

[2]郑文雄，刘海涛，聂军洲.水泥土搅拌桩施工工艺及质量控制[J].水利科技与经济，2013，（09）： 94-95.

[3]李强，王萍.钻孔灌注桩在水闸软基处理中的应用[J].水利技术监督，2012，（05）：73-75.