周文锋

（广东省水利水电第三工程局有限公司,广东 东莞 523710）

1 工程概况

某枢纽船闸工程位于广东省英德市,新建二线船闸尺度为220 m×23 m×4.5 m,工程地质情况复杂,岩溶发育强烈,设计地质勘察钻孔遇洞率高达80%,项目区属一级冲积堆积阶地,工程区附近的地貌形态为峰林谷地,宏观上属于英德岩溶盆地。

以船闸下闸首为例,下闸首结构平面尺寸为52 m×39 m（宽×长）,左、右底板建基面高程为11.52 m,中底板建基面高程为11.52 m/13.67 m。施工图设计阶段共布置6 个勘察孔,施工阶段布置9 个超前钻孔,间距12 m,矩形布置,深度进入建基面后5 m。根据钻探结果,下闸首地质情况总体上钻孔基本上都遇到溶洞,部分溶洞底位于建基面附近,部分建基面以下5 m 仍未见岩,地质最差的部位位于左侧底板下游侧,溶洞有16 m 高,溶洞底-3.35 m。船闸其它部位,总体上,上闸首到5#闸室,溶洞较少,6#闸室到下闸首,岩面较低,溶洞多,地质较差。

2 基础处理设计方案概况

根据设计图纸,对于船闸工程基础处理,主要有三种,其中以冲孔灌注桩基础为主。

（1）局部地段承载力不满足要求：换填C20 砼或块石基础,提高承载力减少沉降。

（2）局部溶洞溶槽：开挖置换C20 砼塞处理,或预埋灌浆管进行固结灌浆处理,对于深部溶洞,可采用灌浆处理。

（3）大型溶洞且充填物不能满足承载力要求：直径1 m冲孔灌注桩,桩距一般在4 m 左右,二线船闸约453 根（不含引航道靠船墩桩基础）。桩长4 m～29 m 不等,平均桩长在15 m 左右。

3 施工重难点

（1）工程区域地质条件复杂；

（2）灌注桩施工效率低,灌注桩冲岩施工,进尺缓慢,工效很低；

（3）工程为省重点工程,工期紧,任务重,现场施工场地狭窄,无法通过增加桩机数量来缩短施工工期；

（4）在岩溶地层的深基坑底部进行满铺冲孔作业,基坑涌水风险非常高,容易对已有构筑物及现有枢纽水下防渗体系造成破坏[1]。一旦发生险情,后果是非常严重,将导致整个基坑充水淹没,项目停工,甚至出现人员伤亡；

（5）基坑长期暴露增加安全风险。船闸基坑开挖深度大,如果由于基础处理时间过长,造成建基面覆盖不及时,将大大增加基坑作业安全风险。

4 关键技术及解决思路

（1）由于原地勘资料,钻孔布置间距较大,不能完全揭示船闸地基的地质情况,因此需在船闸工程区域范围内进行补勘,然后运用理正勘察软件分析,和原地勘资料进行对比,进一步了解工程地质情况[2]。

（2）通过补勘超前钻,探明原设计灌注桩处地质情况,探讨减少或者取消灌注桩的可能性。

（3）在基坑开挖至保护层时,技术人员和测量人员要及时针对出露岩石进行测量,针对不同部位不同地质情况的基础处理方案主要有以下几种：①如单个底板的出露完整岩石面积小于建基面面积的30%（上闸首为40%）时,按设计桩基方案进行施工；②当单个底板的出露完整岩石面积大于建基面面积的30%（上闸首为40%）时,可取消该部位的桩基和固结灌浆：a.若溶槽深度小于2 m,则挖出挖除溶槽填充物,直接回填C20 混凝土；b.若溶槽深度大于2 m,充填物为砂卵石时,采用将溶槽填充物挖深2 m,在溶槽两侧岩面之间顶底面铺设双向Ф22@20 cm 钢筋网（跨过岩面每边锚固66 cm）,再浇筑C20 素砼；c.若充填物为淤泥时,采用将溶槽填充物挖深2 m,下部采用块石挤淤,上部采用20 cm 卵石垫层+C20 砼,砼顶面在溶槽两侧岩面之间铺设双向Ф22@20 cm 钢筋网（跨过岩面每边锚固66 cm）。

5 基础处理优化说明

5.1 上闸首地基承载力计算

根据设计说明上闸首地基应力计算表（见表1）,二线船闸上闸首在各种工况下地基反力最大为660.23 kPa,上闸首位置灰岩的最大地基允许值为2000 kPa,因此上闸首处如果取消桩基,则上闸首灰岩出露面占整个建基面面积的比例不得小于660.23/2000=0.33,按0.4（>0.33）取值,即上闸首灰岩出露面占整个建基面面积的比例不小于40%,且溶沟溶槽位置不集中,即可取消桩基。

表1 上闸首地基应力计算表

5.2 下闸首地基承载力计算

根据设计说明下闸首地基应力计算表（见表2）,二线船闸下闸首在各种工况下地基反力最大为356.08 kPa,下闸首位置灰岩的最大地基允许值为2000 kPa,因此上闸首处如果取消桩基,则上闸首灰岩出露面占整个建基面面积的比例不得小于356.08/2000=0.18,按0.3（>0.18）取值,即下闸首灰岩出露面占整个建基面面积的比例不小于30%,且溶沟溶槽位置不集中,即可取消桩基。

表2 下闸首地基应力计算表

5.3 闸室地基承载力计算

根据设计说明船闸闸室地基应力计算,二线船闸闸室在各种工况下地基反力最大为246 kPa,二线船闸闸室位置灰岩的最大地基允许值为2200 kPa,因此二线船闸闸室处如果取消桩基,则二线船闸闸室灰岩出露面占整个建基面面积的比例不得小于246/2200=0.11,按0.3（>0.11）取值,即二线船闸闸室灰岩出露面占整个建基面面积的比例不小于30%,且溶沟溶槽位置不集中,即可取消桩基。

6 工程实施情况

6.1 上闸首基础处理

上闸首开挖后基面100%为中风化灰岩,结合地质剖面图,建基面以下基本为完整岩石,根据地勘报告中,中风化灰岩地基承载力可达2200 kPa,满足设计要求,因此上闸首基础处理为：取消设计灌注桩,改为天然岩石基础。

6.2 1#、2#闸室基础处理（取消固结灌浆+回填砼）

1#、2#闸室中底板及右边墩原基础处理型式为固结灌浆,开挖后岩石出露面积大于30%,少部分有溶沟溶槽,溶沟溶槽深度小于2 m,因此可以取消原基础固结灌浆将溶槽中充填物挖除,直接回填C20 混凝土。

6.3 回填+铺设钢筋网法基础处理

4#闸室右、5#闸室中、5#闸室右、7#闸室右、10#闸室左、10#闸室右、11#闸室左基础处理等几段结构开挖后岩石出露面积大于30%,少部分有溶沟溶槽,溶沟溶槽深度大于2 m,因此可取消原基础灌注桩,采用将溶槽填充物挖深2 m,在溶槽两侧岩面之间顶底面铺设双向Ф22@20 cm 钢筋网（跨过岩面每边锚固66 cm）,再浇筑C20 素砼的方式。

6.4 回填砼法基础处理

4#闸室中、6#闸室中、6#闸室右、7#闸室中、8#闸室中、8#闸室右、9#闸室中、9#闸室右、10#闸室中、11#闸室中、11#闸室右、12#闸室中、2#闸室右等几段结构段开挖后岩石出露面积大于30%,少部分有溶沟溶槽,溶沟溶槽深度小于2 m,因此可取消原基础灌注桩,将溶槽中充填物挖除,直接回填C20 混凝土。

6.5 桩基施工基础处理

下闸首及12#闸室左右边墩,通过原地勘及补勘超前钻成果资料分析得知,下闸首地质情况总体上,左侧往右侧是从差到好,上游侧往下游侧是从好到差,钻孔基本上都遇到溶洞,部分溶洞底位于建基面附近,部分建基面以下5 m 仍未见岩,地质最差的部位位于左侧底板下游侧,溶洞有16 m高,溶洞底-3.35 m。因此下闸首及12#闸室左边墩基础处理仍采用原设计桩基础。

7 结语

通过基础处理方案优化后,二线船闸共计减少灌注桩5202.12 m,固结灌浆580 m,增加基础处理钢筋61.8 t,增加回填砼1683.2 m3,增加抛石349.05 m3,缩短直线工期约4 个月,在保证基础处理效果满足设计和规范要求的情况下,提高了施工效率,在工期、成本、安全等方面具有显著的社会效益。