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地下水位高、基础处理深、工期又紧的水工建筑物基础工程，在有可靠技术措施保证的前提下，采取先进行上部结构(底板或伐板)工程、后进行下部基础加固处理的逆作施工技术，其基础深度处理利用冬季或与上部结构交叉进行施工，可以优化关键施工线路，有效地节约工期，较常规的顺序施工作业方法节约大量的施工排降水、基坑开挖、施工临时占地、冬季采暖保温施工等费用。特别是在北方严寒地区的灌区及河道构筑物改扩建工程施工中，受农业耕作、雨期汛期、冬季等不利自然条件的限制，施工的有效工期极短，冬季施工措施费用高又很难保证工程质量。绥化市津河灌区渠首泄洪闸工程水毁重建基础处理逆作施工的成功实践，可为类似工程施工提供宝贵的借鉴经验。

1 工程概况

绥化市津河灌区渠首枢纽工程位于庆安县久胜乡王明山屯北约2km处的呼兰河主河床上。原有溢流坝为柳石溢流坝，泄洪排沙闸位于拦河坝左侧，为河床式开敞泄洪闸。由于2014年洪水泄洪排沙闸水毁倒塌，引渠无法引水，造成灌区停水。为保证津河灌区水田灌溉用水，泄洪排沙闸需原位拆除重建，轴线一致。重建泄洪排沙闸为3孔，每孔净宽14.0m，底板高程162.60m。2015年9月12日开工，2016年6月28日完工。

渠首泄洪排沙闸闸室段底板高程为161.10m，基础持力层为级配不良细砾，下层为级配良好中砾，无不良土体分布，含水层透水性强，存在渗透稳定问题。为保证泄洪排沙闸底板渗流安全，设计要求在泄洪排沙闸进口铺盖上游齿槽底部进行高压摆喷截渗灌浆。孔距85cm，两侧翼墙底部孔深500cm，齿槽底部孔深800cm，呈一字排列。闸室基础为回填砂砾振冲，在闸室段基础进行固结灌浆。

2 工程特点、难点分析

2.1 属拆除重建工程，工期紧

本工程位于呼兰河上，闸基处于河床部位，为水毁修复重建项目。主要包括石方和钢筋混凝土拆除、围堰、排水降水、基坑开挖、混凝土施工等。属主河道枢纽工程，工程施工时间为2015年9月—2016年5月。工程所在地属严寒地区，每年负温期为6个月，年有效施工期短，工期紧，应考虑冬季施工，并充分利用春秋两季枯水期施工。

2.2 工程位于主河床上，施工排水降水难度大

利用溢流坝段进行施工导流，在闸的上下游修筑上下游土围堰，在闸的右侧修筑纵向围堰并采取截渗措施；基坑开挖深度为7.1m，基础持力层为级配不良细砾，下层为级配良好中砾，含水层透水性强，需采取降水措施。

2.3 基础处理种类多且深，处理难度大

在闸进口铺盖上游齿槽底部采取高压摆喷截渗灌浆，其基础部位建基面以下有深达5m多的冲坑，倒入其坑内的原闸混凝土块体需拆除，闸室基础需回填砂砾振冲，闸室段基础须固结灌浆。

3 基础处理综合施工方案

3.1 工期保证措施

加快导流、开挖、拆除及基础处理进度，倒排期，确保封冻前完成底板工程，加大资源投入，特别是秋季秋收和春季春耕期施工人员保证，闸底板部位的基础处理采取逆作施工技术。

石方及钢筋混凝土拆除采取分块多点同时作业，加强拆除机械设备投入，通过技术论证后只拆除影响基础底板施工的部分，未拆除的混凝土通过基础固结灌浆方式保持基础一致稳定。

3.2 优化排水方案

以河床深泓线为主要排水通道，在上下游设泵站强排基坑内的积水渗水。采取分区分期施工，不但大幅减少了全面铺开施工的整体排水降水量，也节约了排水费用，还使施工资源得以均衡安排，避免了抢工期而导致的浪费。

3.3 基础加固处理关键措施

闸室上游齿墙下部的高压旋喷截渗，在基础开挖至设计高程后施工。为尽可能不在冬季施工混凝土，确保工期和质量，闸底板下部的高压旋喷和固结灌浆施工待底板混凝土浇筑完成后再施工。在闸室底板灌浆孔位置预埋DN125钢管作为灌浆孔，管长150cm。灌浆孔采用梅花形布置，垂直水流方向共6行，孔距150cm， 孔距允许误差不大于10cm。灌浆分三段进行，灌浆孔固结长度分别为5m、8m、5m。

4 加固方案的选择

4.1 方案一

围堰填筑形成并闭气后，在基坑排水降水的同时，先拆除已经水毁的原闸所有钢筋混凝土，然后进行基础回填振实、高喷截渗灌浆，再进行底板钢筋混凝土施工。此方法为常规施工，工期长、费用高。基础处理工期为9月15日—11月15日，这样底板钢筋混凝土工程须冬季施工，工程质量很难控制，冬季施工保温大棚取暖等措施费用152万元，排水降水(拆除原闸基础需降低地下水位5m)费用53万元，总费用增加205万元。

4.2 方案二

拆除完建基面底板底高程以下的原闸钢筋混凝土后，立即进行回填基础砂石料，压实后进行高喷截渗及固结灌浆等基础处理，再施工底板钢筋混凝土。此方案节约了拆除基础部分混凝土的时间和降水费用，但底板工程施工须安排在冬季施工，对工程质量保证不利，须增加冬季施工费用152万元。

4.3 方案三

拆除底板底高程以上的原闸钢筋混凝土后，立即回填基础砂石料，压实后进行高喷截渗及底板钢筋混凝土施工，第二年春季进行基础底部固结及高喷灌浆。此基础处理逆作施工节约了拆除基础部分混凝土的时间和降水工序，底板钢筋混凝土可在封冻前完成，避开了冬季施工、超深清理、降水，既节约费用205万元，又保证了质量。

通过方案一、方案二、方案三对比分析，方案三为最优方案。

5 高压注浆加固地基施工

本工程高压注浆主要采取高压旋喷注浆和固结灌浆两种，高压旋喷注水泥浆是为保证基础承载力，保证闸基稳定，固结灌浆是使没有拆除的原闸混凝土部分在基础下面稳定均匀一致[1]。

5.1 高压旋喷注浆施工工艺

高压旋喷注浆加固施工工艺见下图。

高压旋喷注浆加固施工工艺图

5.1.1 高喷孔定位

由测量员用全站仪在底板部位按施工图设计的高喷点位放出高喷孔的中心点，并经项目技术负责人及监理工程师现场核准。在底板钢筋混凝土施工前预埋直径为125mm的灌浆钢管，钢管底高程低于底板混凝土底板底高程100mm，在绑扎钢筋时利用构造筋与底板钢筋点焊牢固。

5.1.2 钻孔

当闸底板混凝土强度达到设计强度的70%以上时，在其上的预埋灌浆孔，利用XY150地质钻机进行高喷灌浆孔的钻孔，利用膨润土泥浆固壁。由专人负责(现场质检员)监控钻孔的垂直度，确保成孔的倾斜偏差在1%以内。

5.1.3 高喷灌浆

由于灌浆时当地气温为0℃以下，为防止喷浆管冻结而影响施工，采用浆气两管法进行高压灌浆施工作业。

在正式进行高喷作业前，先检查高压泵、空压机、高压输浆管、供风管是否正常，并在地面进行试喷，合格后再下喷浆管。下喷射管前用胶带包扎喷嘴，防止下管时堵塞喷嘴。喷管下至设计深度后，对浆液和压缩空气加压，待泵压和风压升至设计规定值并孔口返浆后，按设计提升速度旋转提升喷管，进行喷浆作业，待达到设计高程即停止喷射。喷浆结束后，随即向喷射孔进行静压回填注浆，直到浆面不再下沉为止，以确保高喷桩达到桩顶高程，回灌浆液可以采用临孔高喷冒出的含土量少的浆液自流充填[4]。

5.2 高压旋喷注浆技术参数

采取两重管法施工,主要施工参数如下表所列。

高压旋喷机具参数表

水泥浆液水灰比0.7～1.0，最小水泥掺量25%，无侧限抗压强度1.2MPa。基础渗透系数K<1×10-7cm/s。喷射角度为360°，浆液流量65～75L/min，进浆密度1.50g/cm3，回浆密度1.20～1.35g/cm3。

5.3 注浆法

注浆法是不改变土颗粒排列，只将水泥浆注入渗入土颗粒间隙并固结的渗透注浆法。孔位偏差不大于10cm、灌浆压力0.5MPa、浆液比例1∶1、灌浆结束压力注入率不大于60L/min时，继续灌注30min。固结灌浆在闸底板混凝土达到50%设计强度后进行，在浇筑闸底板混凝土时先在底板上预留灌浆孔[2]。

灌浆施工工艺流程为：浇筑闸底板混凝土→灌浆孔设计与预留→基础钻孔→钻孔冲洗→压水试验→制浆及灌浆→回灌→验收。在正式施工前必须做灌浆试验，以便准确确定各施工参数[3]。

6 质量控制要点

根据设计、合同及施工现场情况，本工程质量控制的重点是基础加固施工。施工前，技术负责人组织技术交底，明确施工要求、地层状况、施工工艺等。建立健全质量、环境、职业健康安全综合管理体系和质量检测体系。

水泥浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥配制，进场后须进行检验，合格后方可使用，严格控制水灰比，注浆过程中经常检查浆液粘稠程度，防止浆液离析。

控制钻机就位偏差不大于50mm；垂直度偏差不大于1%。

注意防止注浆嘴被堵，拆卸和安装注浆管时动作迅速，安排专人监督浆液质量、旋喷压力、喷浆量、冒浆量、旋转提升速度、回灌质量，并做好记录。

高压旋喷管下至超过设计深度10cm后立即高压输送水泥浆，同时开启气压阀送气，孔口冒浆正常后开始旋喷提升。如因故不连续灌浆超过1h以上，应对停灌处上下50 cm进行复灌，确保旋喷桩的整体一致性。

利用wg-vi数显智能地基承载力现场检测仪加强基础承载力及沉降稳定的检测及监测，确保工程质量。

7 结 论

采取逆作施工处理闸基础的高喷及固结灌浆施工，使地下部分工程安排在第二年春季进行，确保了工程进度、质量。津河渠首工程于2015年11月9日完成底板施工，挡土墙完成1.8m高度，满足春季通水要求；2016年4月初复工，所有影响通水的护砌部分先行施工， 2016年6月28日工程完工，此工程已经运行3年，基础没有发生任何变形。闸基础采取灌浆处理，基础整体连结牢固、搭接良好、无缺陷，达到整体性(连续性)和均匀性要求，和安全、高效、经济的目的。

实践证明，在严寒地区修建水工建筑物基础如须复杂的地基加固处理，采取逆作施工技术，既可节约工期和费用，又节能环保，实现绿色施工。此技术解决了灌区及河道构筑物改扩建工程施工受农业耕作、雨期汛期、冬季严寒等不利自然因素限制，施工的有效工期极短，冬季施工措施费用高且难保工程质量的施工难题，经济和社会效益显著。