綏化市津河灌區渠首基礎逆作施工技術

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地下水位高、基礎處理深、工期又緊的水工建筑物基礎工程，在有可靠技術措施保證的前提下，采取先進行上部結構(底板或伐板)工程、后進行下部基礎加固處理的逆作施工技術，其基礎深度處理利用冬季或與上部結構交叉進行施工，可以優化關鍵施工線路，有效地節約工期，較常規的順序施工作業方法節約大量的施工排降水、基坑開挖、施工臨時占地、冬季采暖保溫施工等費用。特別是在北方嚴寒地區的灌區及河道構筑物改擴建工程施工中，受農業耕作、雨期汛期、冬季等不利自然條件的限制，施工的有效工期極短，冬季施工措施費用高又很難保證工程質量。綏化市津河灌區渠首泄洪閘工程水毀重建基礎處理逆作施工的成功實踐，可為類似工程施工提供寶貴的借鑒經驗。

1 工程概況

綏化市津河灌區渠首樞紐工程位于慶安縣久勝鄉王明山屯北約2km處的呼蘭河主河床上。原有溢流壩為柳石溢流壩，泄洪排沙閘位于攔河壩左側，為河床式開敞泄洪閘。由于2014年洪水泄洪排沙閘水毀倒塌，引渠無法引水，造成灌區停水。為保證津河灌區水田灌溉用水，泄洪排沙閘需原位拆除重建，軸線一致。重建泄洪排沙閘為3孔，每孔凈寬14.0m，底板高程162.60m。2015年9月12日開工，2016年6月28日完工。

渠首泄洪排沙閘閘室段底板高程為161.10m，基礎持力層為級配不良細礫，下層為級配良好中礫，無不良土體分布，含水層透水性強，存在滲透穩定問題。為保證泄洪排沙閘底板滲流安全，設計要求在泄洪排沙閘進口鋪蓋上游齒槽底部進行高壓擺噴截滲灌漿。孔距85cm，兩側翼墻底部孔深500cm，齒槽底部孔深800cm，呈一字排列。閘室基礎為回填砂礫振沖，在閘室段基礎進行固結灌漿。

2 工程特點、難點分析

2.1 屬拆除重建工程，工期緊

本工程位于呼蘭河上，閘基處于河床部位，為水毀修復重建項目。主要包括石方和鋼筋混凝土拆除、圍堰、排水降水、基坑開挖、混凝土施工等。屬主河道樞紐工程，工程施工時間為2015年9月—2016年5月。工程所在地屬嚴寒地區，每年負溫期為6個月，年有效施工期短，工期緊，應考慮冬季施工，并充分利用春秋兩季枯水期施工。

2.2 工程位于主河床上，施工排水降水難度大

利用溢流壩段進行施工導流，在閘的上下游修筑上下游土圍堰，在閘的右側修筑縱向圍堰并采取截滲措施；基坑開挖深度為7.1m，基礎持力層為級配不良細礫，下層為級配良好中礫，含水層透水性強，需采取降水措施。

2.3 基礎處理種類多且深，處理難度大

在閘進口鋪蓋上游齒槽底部采取高壓擺噴截滲灌漿，其基礎部位建基面以下有深達5m多的沖坑，倒入其坑內的原閘混凝土塊體需拆除，閘室基礎需回填砂礫振沖，閘室段基礎須固結灌漿。

3 基礎處理綜合施工方案

3.1 工期保證措施

加快導流、開挖、拆除及基礎處理進度，倒排期，確保封凍前完成底板工程，加大資源投入，特別是秋季秋收和春季春耕期施工人員保證，閘底板部位的基礎處理采取逆作施工技術。

石方及鋼筋混凝土拆除采取分塊多點同時作業，加強拆除機械設備投入，通過技術論證后只拆除影響基礎底板施工的部分，未拆除的混凝土通過基礎固結灌漿方式保持基礎一致穩定。

3.2 優化排水方案

以河床深泓線為主要排水通道，在上下游設泵站強排基坑內的積水滲水。采取分區分期施工，不但大幅減少了全面鋪開施工的整體排水降水量，也節約了排水費用，還使施工資源得以均衡安排，避免了搶工期而導致的浪費。

3.3 基礎加固處理關鍵措施

閘室上游齒墻下部的高壓旋噴截滲，在基礎開挖至設計高程后施工。為盡可能不在冬季施工混凝土，確保工期和質量，閘底板下部的高壓旋噴和固結灌漿施工待底板混凝土澆筑完成后再施工。在閘室底板灌漿孔位置預埋DN125鋼管作為灌漿孔，管長150cm。灌漿孔采用梅花形布置，垂直水流方向共6行，孔距150cm， 孔距允許誤差不大于10cm。灌漿分三段進行，灌漿孔固結長度分別為5m、8m、5m。

4 加固方案的選擇

4.1 方案一

圍堰填筑形成并閉氣后，在基坑排水降水的同時，先拆除已經水毀的原閘所有鋼筋混凝土，然后進行基礎回填振實、高噴截滲灌漿，再進行底板鋼筋混凝土施工。此方法為常規施工，工期長、費用高。基礎處理工期為9月15日—11月15日，這樣底板鋼筋混凝土工程須冬季施工，工程質量很難控制，冬季施工保溫大棚取暖等措施費用152萬元，排水降水(拆除原閘基礎需降低地下水位5m)費用53萬元，總費用增加205萬元。

4.2 方案二

拆除完建基面底板底高程以下的原閘鋼筋混凝土后，立即進行回填基礎砂石料，壓實后進行高噴截滲及固結灌漿等基礎處理，再施工底板鋼筋混凝土。此方案節約了拆除基礎部分混凝土的時間和降水費用，但底板工程施工須安排在冬季施工，對工程質量保證不利，須增加冬季施工費用152萬元。

4.3 方案三

拆除底板底高程以上的原閘鋼筋混凝土后，立即回填基礎砂石料，壓實后進行高噴截滲及底板鋼筋混凝土施工，第二年春季進行基礎底部固結及高噴灌漿。此基礎處理逆作施工節約了拆除基礎部分混凝土的時間和降水工序，底板鋼筋混凝土可在封凍前完成，避開了冬季施工、超深清理、降水，既節約費用205萬元，又保證了質量。

通過方案一、方案二、方案三對比分析，方案三為最優方案。

5 高壓注漿加固地基施工

本工程高壓注漿主要采取高壓旋噴注漿和固結灌漿兩種，高壓旋噴注水泥漿是為保證基礎承載力，保證閘基穩定，固結灌漿是使沒有拆除的原閘混凝土部分在基礎下面穩定均勻一致[1]。

5.1 高壓旋噴注漿施工工藝

高壓旋噴注漿加固施工工藝見下圖。

高壓旋噴注漿加固施工工藝圖

5.1.1 高噴孔定位

由測量員用全站儀在底板部位按施工圖設計的高噴點位放出高噴孔的中心點，并經項目技術負責人及監理工程師現場核準。在底板鋼筋混凝土施工前預埋直徑為125mm的灌漿鋼管，鋼管底高程低于底板混凝土底板底高程100mm，在綁扎鋼筋時利用構造筋與底板鋼筋點焊牢固。

5.1.2 鉆孔

當閘底板混凝土強度達到設計強度的70%以上時，在其上的預埋灌漿孔，利用XY150地質鉆機進行高噴灌漿孔的鉆孔，利用膨潤土泥漿固壁。由專人負責(現場質檢員)監控鉆孔的垂直度，確保成孔的傾斜偏差在1%以內。

5.1.3 高噴灌漿

由于灌漿時當地氣溫為0℃以下，為防止噴漿管凍結而影響施工，采用漿氣兩管法進行高壓灌漿施工作業。

在正式進行高噴作業前，先檢查高壓泵、空壓機、高壓輸漿管、供風管是否正常，并在地面進行試噴，合格后再下噴漿管。下噴射管前用膠帶包扎噴嘴，防止下管時堵塞噴嘴。噴管下至設計深度后，對漿液和壓縮空氣加壓，待泵壓和風壓升至設計規定值并孔口返漿后，按設計提升速度旋轉提升噴管，進行噴漿作業，待達到設計高程即停止噴射。噴漿結束后，隨即向噴射孔進行靜壓回填注漿，直到漿面不再下沉為止，以確保高噴樁達到樁頂高程，回灌漿液可以采用臨孔高噴冒出的含土量少的漿液自流充填[4]。

5.2 高壓旋噴注漿技術參數

采取兩重管法施工,主要施工參數如下表所列。

高壓旋噴機具參數表

水泥漿液水灰比0.7～1.0，最小水泥摻量25%，無側限抗壓強度1.2MPa。基礎滲透系數K<1×10-7cm/s。噴射角度為360°，漿液流量65～75L/min，進漿密度1.50g/cm3，回漿密度1.20～1.35g/cm3。

5.3 注漿法

注漿法是不改變土顆粒排列，只將水泥漿注入滲入土顆粒間隙并固結的滲透注漿法。孔位偏差不大于10cm、灌漿壓力0.5MPa、漿液比例1∶1、灌漿結束壓力注入率不大于60L/min時，繼續灌注30min。固結灌漿在閘底板混凝土達到50%設計強度后進行，在澆筑閘底板混凝土時先在底板上預留灌漿孔[2]。

灌漿施工工藝流程為：澆筑閘底板混凝土→灌漿孔設計與預留→基礎鉆孔→鉆孔沖洗→壓水試驗→制漿及灌漿→回灌→驗收。在正式施工前必須做灌漿試驗，以便準確確定各施工參數[3]。

6 質量控制要點

根據設計、合同及施工現場情況，本工程質量控制的重點是基礎加固施工。施工前，技術負責人組織技術交底，明確施工要求、地層狀況、施工工藝等。建立健全質量、環境、職業健康安全綜合管理體系和質量檢測體系。

水泥漿液采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥配制，進場后須進行檢驗，合格后方可使用，嚴格控制水灰比，注漿過程中經常檢查漿液粘稠程度，防止漿液離析。

控制鉆機就位偏差不大于50mm；垂直度偏差不大于1%。

注意防止注漿嘴被堵，拆卸和安裝注漿管時動作迅速，安排專人監督漿液質量、旋噴壓力、噴漿量、冒漿量、旋轉提升速度、回灌質量，并做好記錄。

高壓旋噴管下至超過設計深度10cm后立即高壓輸送水泥漿，同時開啟氣壓閥送氣，孔口冒漿正常后開始旋噴提升。如因故不連續灌漿超過1h以上，應對停灌處上下50 cm進行復灌，確保旋噴樁的整體一致性。

利用wg-vi數顯智能地基承載力現場檢測儀加強基礎承載力及沉降穩定的檢測及監測，確保工程質量。

7 結 論

采取逆作施工處理閘基礎的高噴及固結灌漿施工，使地下部分工程安排在第二年春季進行，確保了工程進度、質量。津河渠首工程于2015年11月9日完成底板施工，擋土墻完成1.8m高度，滿足春季通水要求；2016年4月初復工，所有影響通水的護砌部分先行施工， 2016年6月28日工程完工，此工程已經運行3年，基礎沒有發生任何變形。閘基礎采取灌漿處理，基礎整體連結牢固、搭接良好、無缺陷，達到整體性(連續性)和均勻性要求，和安全、高效、經濟的目的。

實踐證明，在嚴寒地區修建水工建筑物基礎如須復雜的地基加固處理，采取逆作施工技術，既可節約工期和費用，又節能環保，實現綠色施工。此技術解決了灌區及河道構筑物改擴建工程施工受農業耕作、雨期汛期、冬季嚴寒等不利自然因素限制，施工的有效工期極短，冬季施工措施費用高且難保工程質量的施工難題，經濟和社會效益顯著。