淺談鋼管樁在防滲墻導(dǎo)墻基礎(chǔ)加固中的運(yùn)用

【摘要】斜卡水電站大壩工程防滲墻導(dǎo)墻下部為軟弱的粉土質(zhì)砂層，為提高導(dǎo)墻的穩(wěn)定性和基礎(chǔ)承載力，特對(duì)導(dǎo)墻下部的基礎(chǔ)采用了鋼管樁進(jìn)行加固。本篇主要介紹鋼管樁的施工方法和鋼管樁對(duì)防滲墻導(dǎo)墻基礎(chǔ)處理后的優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】防滲墻；導(dǎo)墻基礎(chǔ)加固；鋼管樁施工

1、引言

在防滲墻施工中，對(duì)防滲墻導(dǎo)墻下部軟弱地基的處理方法種類繁多，目前國(guó)內(nèi)主要是通過(guò)對(duì)導(dǎo)墻下部軟弱地層進(jìn)行加密處理，加密方法大致兩種：分層震動(dòng)碾壓法和震沖碎石樁法。除此之外，對(duì)導(dǎo)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(dǎo)墻下軟弱地基的處理還是首次，此法施工工序簡(jiǎn)單、快速，實(shí)用于較深厚軟弱地基的處理，值得推廣和進(jìn)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(nèi)，是九龍河左岸支流踏卡河上規(guī)劃的龍頭水庫(kù)電站。電站為混合式開(kāi)發(fā)，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(jī)容量130MW，多年平均發(fā)電量5.211億KW.h，水庫(kù)總庫(kù)容8485萬(wàn)m3，具有季調(diào)節(jié)能力。

斜卡水電站由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐組成。首部樞紐由攔河大壩工程、放空（導(dǎo)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(diào)壓室、壓力管道；廠區(qū)樞紐建筑物包括主廠房、副廠房、尾水系統(tǒng)、GIS樓及進(jìn)廠公路等主要建筑物。

斜卡水電站攔河大壩工程采用設(shè)計(jì)墻厚1.2m的全封閉式混凝土結(jié)構(gòu)防滲墻進(jìn)行防滲。該防滲墻采用C25W12F300的二級(jí)配混凝土作為墻體材料，在受拉及承重區(qū)內(nèi)下設(shè)鋼筋籠；防滲墻施工平臺(tái)高程為3075m，最大設(shè)計(jì)深度86m，嵌入基巖大于1.0m。

該防滲墻采用混凝土導(dǎo)墻作為造孔設(shè)備承重構(gòu)件，在導(dǎo)墻下采用鋼管樁來(lái)提高地基整體承載力及穩(wěn)定性，保證在槽孔施工時(shí)，能快速穩(wěn)定地進(jìn)行，減少塌槽等孔故事故的發(fā)生，加快施工進(jìn)度。

3、鋼管樁對(duì)防滲墻導(dǎo)墻地基加固處理技術(shù)

3.1鋼管樁用于防滲墻導(dǎo)墻施工原因分析

（1）地質(zhì)原因分析

根據(jù)前期地質(zhì)條件揭示，該防滲墻導(dǎo)墻恰好修建在粉土質(zhì)砂層上，該地層遇水液化，其地基承載力及穩(wěn)定性均很差。

（2）外部荷載作用分析

結(jié)合實(shí)際地層情況，以及以往防滲墻施工經(jīng)驗(yàn)及工期要求，此防滲墻采用CZ-8E型沖擊鉆進(jìn)行造孔施工，沖擊鉆在造孔時(shí)，產(chǎn)生極大的沖擊荷載以及其設(shè)備的自身荷載作用于導(dǎo)墻，然后分散到大面積的粉土質(zhì)砂層上。

（3）防滲墻造孔成槽時(shí)，固壁泥漿對(duì)粉土質(zhì)砂層擾動(dòng)分析

防滲墻施工采用泥漿進(jìn)行固壁，當(dāng)造孔時(shí)，漿液對(duì)孔壁進(jìn)行擾動(dòng)，粉土質(zhì)砂層極易容易發(fā)生縮徑，很難形成完整孔型，若不對(duì)該地層進(jìn)行加固處理，極易因縮徑而發(fā)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(wěn)定性較差的現(xiàn)狀，增強(qiáng)防滲墻13m以上槽孔壁的側(cè)向土壓力及外部荷載的抗力，提高槽壁穩(wěn)定性、加快施工進(jìn)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(dǎo)墻基槽開(kāi)挖后（防滲墻導(dǎo)墻澆筑前），在上游側(cè)導(dǎo)墻下錯(cuò)位布置兩排φ89鋼管樁， 排距為0.4m，孔距為0.6m；在下游側(cè)導(dǎo)墻下布置一排鋼管樁，其孔距均為0.5m。

根據(jù)粉土質(zhì)砂層的具體分布深度情況，保證鋼管樁插入到較為穩(wěn)定的地層中（鋼管樁穿透粉土質(zhì)砂層進(jìn)入到塊漂礫石層中至少1m），鋼管樁在左岸和右岸設(shè)計(jì)深度為8.0m，河槽段設(shè)計(jì)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(jìn)成孔，成孔后下設(shè)Φ89的預(yù)埋管，在預(yù)埋管內(nèi)下設(shè)3根Φ25螺紋鋼管束（焊接成束），然后起拔Φ140套管，最后在預(yù)埋管內(nèi)注入高流態(tài)水泥砂漿或0.5：1的水泥漿；分次注入，直到預(yù)埋管注滿為止。下圖為鋼管樁施工。

（3）鋼管樁施工設(shè)備投入

為提高施工效率，結(jié)合實(shí)際情況，本次鋼管樁施工主要投入的設(shè)備有：潛孔鉆機(jī)哈邁YXZ-90A 2臺(tái)、20m3中風(fēng)壓空壓機(jī)一臺(tái)、25t汽車吊一輛、HSZ-75拌合樓一座、YJ-800高速攪拌機(jī)1臺(tái)、8m3罐車3輛、電焊機(jī)2臺(tái)等。

3.3.鋼管樁作用效應(yīng)分析

鋼管樁在地層中成樁后，整體發(fā)揮群樁效應(yīng)，提高了地基承載力及穩(wěn)定性，共同承擔(dān)地基土體的側(cè)向壓力、造孔設(shè)備自身荷載及防滲墻造孔時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載等。見(jiàn)下圖：

另外，在高流態(tài)砂漿或水泥漿擴(kuò)散作用下，固結(jié)了粉土質(zhì)砂層，并同時(shí)提高了地基整體穩(wěn)定性，也保證在造孔成槽時(shí)，削減了漿液滲漏，提高了槽口安全穩(wěn)定性。

鋼管樁施工方案結(jié)論

（1）在防滲墻造孔時(shí)未發(fā)生槽壁坍塌，導(dǎo)墻未出現(xiàn)不均勻沉降、開(kāi)裂等事故，效果極佳。

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

（3）在鋼管樁施工時(shí)，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(shí)，要保證鋼管樁注滿，形成實(shí)心的鋼管柱，增大鋼管樁抗壓和抗剪強(qiáng)度。

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

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

結(jié)束語(yǔ)：

鋼管樁方案成功運(yùn)用于防滲墻臨建施工中，對(duì)導(dǎo)墻地基加固實(shí)為可行，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下：

（1）減少了防滲墻在造孔時(shí)孔內(nèi)事故的發(fā)生（本次防滲墻施工未發(fā)生槽壁坍塌）。

（2）縮短了施工工期，加快了防滲墻造孔施工進(jìn)度；通過(guò)對(duì)導(dǎo)墻地基的加固，保證了槽壁的穩(wěn)定，減少了孔內(nèi)事故的發(fā)生，從而加快了施工進(jìn)度。

（3）降低了防滲墻造孔的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）工序簡(jiǎn)單，適用于軟弱地基較厚的地層，適用范圍較廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高鐘璞.大壩基礎(chǔ)防滲墻.北京：中國(guó)電力出版社，2000.1.

[2] 電力行業(yè)水電施工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范.北京：中國(guó)電力出版社，2005.1

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