淺談鋼管樁在防滲墻導墻基礎加固中的運用

【摘要】斜卡水電站大壩工程防滲墻導墻下部為軟弱的粉土質砂層，為提高導墻的穩定性和基礎承載力，特對導墻下部的基礎采用了鋼管樁進行加固。本篇主要介紹鋼管樁的施工方法和鋼管樁對防滲墻導墻基礎處理后的優越性。

【關鍵詞】防滲墻；導墻基礎加固；鋼管樁施工

1、引言

在防滲墻施工中，對防滲墻導墻下部軟弱地基的處理方法種類繁多，目前國內主要是通過對導墻下部軟弱地層進行加密處理，加密方法大致兩種：分層震動碾壓法和震沖碎石樁法。除此之外，對導墻下地基土加固方法還有深層攪拌法、粉噴樁法、水泥灌漿和高壓噴射灌漿法等處理辦法。

而鋼管樁處理方法引入到防滲墻導墻下軟弱地基的處理還是首次，此法施工工序簡單、快速，實用于較深厚軟弱地基的處理，值得推廣和進一步改善。

2、工程概述

斜卡水電站位于四川省甘孜州九龍縣境內，是九龍河左岸支流踏卡河上規劃的龍頭水庫電站。電站為混合式開發，壩址位于大橋溝口上游約900m河段，廠址位于磨坊坪附近踏卡河右岸漫灘，壩、廠址相距15Km。電站裝機容量130MW，多年平均發電量5.211億KW.h，水庫總庫容8485萬m3，具有季調節能力。

斜卡水電站由首部樞紐、引水系統和廠區樞紐組成。首部樞紐由攔河大壩工程、放空（導流）洞和溢洪洞等泄水建筑物組成；引水建筑物包括引水隧洞、調壓室、壓力管道；廠區樞紐建筑物包括主廠房、副廠房、尾水系統、GIS樓及進廠公路等主要建筑物。

斜卡水電站攔河大壩工程采用設計墻厚1.2m的全封閉式混凝土結構防滲墻進行防滲。該防滲墻采用C25W12F300的二級配混凝土作為墻體材料，在受拉及承重區內下設鋼筋籠；防滲墻施工平臺高程為3075m，最大設計深度86m，嵌入基巖大于1.0m。

該防滲墻采用混凝土導墻作為造孔設備承重構件，在導墻下采用鋼管樁來提高地基整體承載力及穩定性，保證在槽孔施工時，能快速穩定地進行，減少塌槽等孔故事故的發生，加快施工進度。

3、鋼管樁對防滲墻導墻地基加固處理技術

3.1鋼管樁用于防滲墻導墻施工原因分析

（1）地質原因分析

根據前期地質條件揭示，該防滲墻導墻恰好修建在粉土質砂層上，該地層遇水液化，其地基承載力及穩定性均很差。

（2）外部荷載作用分析

結合實際地層情況，以及以往防滲墻施工經驗及工期要求，此防滲墻采用CZ-8E型沖擊鉆進行造孔施工，沖擊鉆在造孔時，產生極大的沖擊荷載以及其設備的自身荷載作用于導墻，然后分散到大面積的粉土質砂層上。

（3）防滲墻造孔成槽時，固壁泥漿對粉土質砂層擾動分析

防滲墻施工采用泥漿進行固壁，當造孔時，漿液對孔壁進行擾動，粉土質砂層極易容易發生縮徑，很難形成完整孔型，若不對該地層進行加固處理，極易因縮徑而發生槽壁坍塌，成槽難度極大。

為解決上部粉土砂層的地基承載力及穩定性較差的現狀，增強防滲墻13m以上槽孔壁的側向土壓力及外部荷載的抗力，提高槽壁穩定性、加快施工進度，擬采用鋼管樁施工方案。

3.2鋼管樁施工方案

（1）鋼管樁樁孔平面布置

在導墻基槽開挖后（防滲墻導墻澆筑前），在上游側導墻下錯位布置兩排φ89鋼管樁， 排距為0.4m，孔距為0.6m；在下游側導墻下布置一排鋼管樁，其孔距均為0.5m。

根據粉土質砂層的具體分布深度情況，保證鋼管樁插入到較為穩定的地層中（鋼管樁穿透粉土質砂層進入到塊漂礫石層中至少1m），鋼管樁在左岸和右岸設計深度為8.0m，河槽段設計深度為14.0m。

（2）鋼管樁工藝流程

鉆孔采用Φ127的偏心鉆頭及Φ140套管跟管鉆進成孔，成孔后下設Φ89的預埋管，在預埋管內下設3根Φ25螺紋鋼管束（焊接成束），然后起拔Φ140套管，最后在預埋管內注入高流態水泥砂漿或0.5：1的水泥漿；分次注入，直到預埋管注滿為止。下圖為鋼管樁施工。

（3）鋼管樁施工設備投入

為提高施工效率，結合實際情況，本次鋼管樁施工主要投入的設備有：潛孔鉆機哈邁YXZ-90A 2臺、20m3中風壓空壓機一臺、25t汽車吊一輛、HSZ-75拌合樓一座、YJ-800高速攪拌機1臺、8m3罐車3輛、電焊機2臺等。

3.3.鋼管樁作用效應分析

鋼管樁在地層中成樁后，整體發揮群樁效應，提高了地基承載力及穩定性，共同承擔地基土體的側向壓力、造孔設備自身荷載及防滲墻造孔時產生的沖擊荷載等。見下圖：

另外，在高流態砂漿或水泥漿擴散作用下，固結了粉土質砂層，并同時提高了地基整體穩定性，也保證在造孔成槽時，削減了漿液滲漏，提高了槽口安全穩定性。

鋼管樁施工方案結論

（1）在防滲墻造孔時未發生槽壁坍塌，導墻未出現不均勻沉降、開裂等事故，效果極佳。

（2）從施工實例反映，鋼管樁的抗壓及抗彎強度完全足以抵抗土體的側向壓力及上部造孔設備的沖擊等荷載。

（3）在鋼管樁施工時，鋼管束焊接牢固，形成具有整體約束力的鋼管束，從而增大鋼管樁的整體抗彎效果；在注漿時，要保證鋼管樁注滿，形成實心的鋼管柱，增大鋼管樁抗壓和抗剪強度。

（4）每根鋼管樁應完全嵌入在較為穩定的塊（碎）漂石地層中，方能達到提高地基土承載力及穩定性。

（5）鋼管樁均至少應高處地面0.5m，與混凝土導墻一起澆筑，形成整體，共同承擔上部荷載。

結束語：

鋼管樁方案成功運用于防滲墻臨建施工中，對導墻地基加固實為可行，其優點表現如下：

（1）減少了防滲墻在造孔時孔內事故的發生（本次防滲墻施工未發生槽壁坍塌）。

（2）縮短了施工工期，加快了防滲墻造孔施工進度；通過對導墻地基的加固，保證了槽壁的穩定，減少了孔內事故的發生，從而加快了施工進度。

（3）降低了防滲墻造孔的風險。

（4）工序簡單，適用于軟弱地基較厚的地層，適用范圍較廣。

參考文獻：

[1] 高鐘璞.大壩基礎防滲墻.北京：中國電力出版社，2000.1.

[2] 電力行業水電施工標準化技術委員會.水電水利工程混凝土防滲墻施工規范.北京：中國電力出版社，2005.1

作者簡介：李東福（1983-），男，四川大英人，工程師，從事水利水電施工技術管理工作。