刘 韧

(广东水电二局股份有限公司，广东 广州 511300)

1 工程概况

某船闸工程位于广东省清远市的北江飞来峡枢纽右岸，属新建千吨级双线船闸，其中船闸主体长度为220 m,宽度34 m，下游引航道全长2300 m，航道设计底宽度为120 m。引航道基本在现有农田基础上向下进行开挖，总体开挖深度约12 m，两岸边坡坡度1∶2.5，航道边坡坡面采用雷诺护垫进行生态护坡。

根据地勘报告，引航道右岸约80 m范围内存在软土地基，基本地质条件从上至下为素填土层、淤泥质黏土层、粉质黏土层、砂质黏土层、全风化花岗岩及强风化花岗岩。其中淤泥质土层厚度约12 m，天然含水率约40%，天然孔隙比约1.07，直剪内摩擦角3.6°，力学性能差，承载力低，在上部荷载的干扰下极易产生扰动，进而导致边坡失稳。

2 软基治理技术

经过对常规的桩基加固、换填法、排水固结等软基处理施工技术的分析，发现桩基加固和排水固结等常规处理的施工时间过长，像桩基需要等待混凝土龄期才能达到设计强度要求，排水固结处理则需要预压及排水的时间，无法满足施工工期的要求，而且淤泥质土层过厚，通过将其换填达到承载要求根本无法实现。对比钢筋混凝土抗滑桩和其他抗滑支护技术等造价又偏高，对施工总体成本产生较大影响。

综合上述分析判断，在船闸下引航道右岸存在软土地基的范围内决定采用一种新的软基治理施工技术，即采用PHC预制管桩结合钢筋混凝土承台板结构，可将上部堤防荷载避开软土层直接传递到深层持力层，有效解决由于增加上部荷载导致的边坡失稳滑坡的隐患。并由设计单位进行验算，结果可以满足抗滑稳定的需求。

如图1所示，在宽度约40 m的范围内施工PHC预制管桩，桩径500 mm，横向间距分为4.0 m 和3.5 m，纵向间距为3.5 m。管桩顶部采用C35钢筋混凝土承台板厚度0.5 m，并在承台板迎水侧和板中间位置上下两个方向各设置一道抗渗墙。其中迎水侧向下抗渗墙深度200 cm,厚度50 cm；承台板中间位置向上抗渗墙高度90 cm，厚度50 cm。

图1 软基治理典型断面图(单位：mm)

为确保施工效果，对航道侧边坡进行部分换填，换填坡度为1∶4，下部换填材料为级配块石，采用石粉或中粗砂充满空隙，对坡脚同样换填并进行压实。上部考虑堤防的防渗效果按图中范围填筑黏性土。

3 主要施工工艺

3.1 边坡换填

根据施工图纸断面尺寸，边坡换填按长度80 m 范围计算，总体换填工程量约1.2万m3。块石、中粗砂等换填材料均由项目提供。

在原地面依照图纸要求，利用白灰线划定开挖边线。按照引航道要求将土方开挖至设计底高程，再由底至顶逐步进行开挖换填工作。首先应重点处理坡脚部分的开挖和换填，再进行坡面的开挖换填工作，可以保证整体换填工作的质量和安全。

采用三台PC350挖掘机分层进行开挖，局部利用推土机进行短距离平整推运，开挖的土料由自卸车运往渣场进行堆放。开挖完成后应组织监理单位及时进行验收，确认合格后立即运输块石料和中粗砂回填。底部采用16 t压路机碾压，坡面不具备条件时采用挖掘机碾压，确保整体的换填质量。

3.2 预制管桩施工

预应力混凝土管桩型号为PHC500A100-14，设计桩顶高程为▽16.00 m，桩底高程为▽-9.00 m，单桩长度25.00 m。预应力管桩基础采用环保型锤击管桩打桩机施工。

施工平台设计高程为▽17.00 m，施工之前，先将施工场地降低至▽16.80 m，并碾压密实，上层铺筑石渣或砂，厚度200 mm，掺入2%的水泥，平整压实，避免在锤击过程中桩机产生沉陷，场地内两侧挖设底宽50 cm，高60 cm，坡度1∶1的排水沟，防止地表水流入施工场地内。按设计图纸对桩位进行精细放样，确保桩位的准确性。

承台桩基采用工厂生产的C80强度等级、直径500 mm的A型PHC管桩，壁厚100 mm，单节长度≤14 m，型号：PHC500A100-14。单桩轴心受压承载力设计值R为3158 kN桩身受剪承载力设计值V为206 kN，理论重量327 kg/m。

预制管桩从管桩厂运输过来卸至现场堆放，地点选择要根据压桩的情况和有利于施工的原则进行堆放。堆放场地要求平整，根据地面的坚实情况，可用枕木作支点，进行两点或三点支垫。管桩最高堆放层数三层，根据用桩计划，先用的桩应放上面，避免翻动桩堆。

管桩施工采用环保型柴油锤击打桩机，具体方法是通过测量放样后确定桩位的位置，即用混凝土预应力管桩对准确定好的桩位运用锤击打桩机进行锤击下沉，当达到预定深度采用电焊进行接桩，然后继续进行锤击下沉直到管桩进入持力层。

本软基处理技术的承台桩基以强风化花岗岩为持力层，桩终锤控制标准以贯入度控制为主，标高作为校核。当贯入度达到设计要求而桩端标高未达到设计标高时，应继续锤击3阵，按每阵10击的平均贯入度不大于4 mm/击为终锤标准。

沉桩施工前须进行试桩，记录打至▽-9.00 m时最后上阵锤的贯入度,以此作为桩基收锤标准。

3.3 管桩桩头及平台处理

管桩施工完成后，对桩头进行截桩和施工平台面整理。确认无误后在桩顶按设计图预埋插筋后进行顶部混凝土浇筑。平台处理时为了保证施工防渗效果，须将填筑的松散石渣及废料清理干净。施工完成好的基桩，在未经过验收前不得截桩头。

3.4 承台板施工

承台板采用C35钢筋混凝土结构厚度500 mm，与常规的混凝土施工一致。待预制管桩顶混凝土达到设计强度后即可开始钢筋绑扎和模板支设。

钢筋原材料利用项目统一存放地存放，在进场后，试验员要及时取样送检，试验批量按照规范要求为相同批号60 t为一批量，不足60 t按一个批量计算。加工配料单应根据混凝土浇筑单元，严格按图纸要求进行加工，统筹兼顾，合理配料、断料，禁止长料短用，保证钢筋的品种、规格、尺寸、数量和使用部位没有错误，并减少浪费，提高加工效率。钢筋的结点按要求绑扎牢固，有结点焊接要求的则用手工电弧焊焊接[1]。筋的接头形式按设计要求选用；若设计无特殊规定，则直径16 mm以上的钢筋接头一般采用焊接，直径低于16 mm的钢筋接头采用20#铁丝绑扎搭接。

模板须严格按照设计图纸安装，并使浇筑的混凝土符合设计图纸中所示的轮廓、坡度、高程、尺寸和表面平整度的要求。模板接缝要足够紧密，以防混凝土中砂浆流失。模板要拼接锚固支撑好，以保持其形状和位置，避免翘起和凸起。按图纸所示将出露边缘进行抹角、凹角或贴角。承台板的边缘和防渗结构必须设置测量控制点，以便检查校正。模板使用前，对变形、翘曲超出规范、表面受损，其平整度不能达到要求时，应按要求办理退场，不予使用。模板拆除下来，应将混凝土残渣、垃圾清理干净，重新刷专用脱模剂。

混凝土浇筑可采用专用汽车混凝土输送泵进行，由低到高，由外侧到内侧的施工顺序进行。振捣工具采用软轴式振捣器和平板振捣器结合进行。振捣时振捣器垂直插入下层混凝土5 cm以上，每点振捣时间以混凝土不再出现气泡，不再显著下沉，并开始泛浆为止[2]。浇入仓面的混凝土应随浇随平仓，不得堆积，仓内若有粗骨料堆叠时，须均匀地分布于砂浆较多处，但不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。混凝土浇筑期间，如表面泌水较多，须及时研究减少泌水的措施，仓内的泌水必须及时排除，严禁在模板上开孔赶水，带走灰浆[3]。

混凝土浇筑完成并终凝后，即由专人进行养护。采用覆盖草帘并洒水养护，在混凝土浇筑完毕后12～18 h内开始，其养护期按设计相关要求执行。

3.5 防洪堤填筑

混凝土承台板强度达到设计要求的85%以上，即强度达到C30后可以逐步开始进行防洪堤填筑。主要施工顺序为，先将高度90 cm位置的防渗墙两侧分别进行分层黏性土填筑，待填筑厚度超过90 cm 后再进行全面分层填筑。

防洪堤填筑参数可参照项目整体防洪堤碾压试验的参数取值，控制铺料层的厚度，保持填料层表面平整，根据铺料厚度，计算出每车土料控制的面积，不要一次在作业面上料太多。采取进占法铺料，防止土料剪切破坏，并布置好临时施工道路，尽量减少车辆在工作面的行驶距离。当天气炎热如夏季高温时，土层表面水分蒸发较快，铺料与压实表面须适当的洒水进行润湿，以保持土料的最优含水率。如填土过程中出现“弹簧”现象，层间光面，层间中空，松土层或剪力破坏等现象时，应根据具体情况认真进行处理(翻新或挖除)，另重新报验，经检验合格后，才准铺填新土。

4 关键质量控制

通过预制管桩结合承台板的软基治理施工技术，将上部防洪堤的荷载通过PHC预应力混凝土管桩直接传递至更深层的持力层，可以有效地避开软弱土层。但是在施工过程中除了常规的管桩、土方等项目质量控制外，针对此次软基治理施工技术需要特别注重以下的关键质量控制，具体如下：

引航道边坡换填的施工顺序，应该严格遵循从下至上的原则进行。且须先将坡脚的进行挖除换填，并达到相应的压实要求，起到稳固整体的作用。坡面挖除时须严格控制坡度，不应陡于1∶4，换填料在满足条件下应采用压路机进行碾压，确保换填质量。

承台板施工时，应特别注意迎水侧和板中间位置上下两个方向各设置的抗渗墙的施工。迎水侧的向下抗渗墙应与承台板一次浇筑完成，不应分开浇筑。承台板中间位置向上高度90 cm的抗渗墙浇筑时应保证板面凿毛质量，确保抗渗墙与板面结合良好，防止后期堤防渗漏，能起到较好的抗渗效果。混凝土浇筑完成后应及时养护，在未完全达到设计强度前可以提前逐步进行黏性土填筑，但应达到设计强度的85%以上，除留置混凝土试块强度满足要求外，需要结合现场的混凝土检测结果确定。

承台板底与原地面结合处理时，应尽量平整并压实，让混凝土与原地面土很好地结合。防止承台板底地面自然沉降导致底部脱空，造成渗漏。有条件的情况下可以在防洪堤填筑完成后，在迎水侧沿堤方向增加一道高喷防渗墙，确保堤防整体的防渗效果。

上部防洪堤填筑时，在高度90 cm抗渗墙两侧填筑时靠近混凝土边缘大型压路机无法靠近，应采用小型夯实设备进行，保证堤防整体的压实效果。

5 结 语

采用PHC预制管桩结合钢筋混凝土承台板结构软基治理技术，可以从根源上解决由于软土地基本身土质特性带来承载力不足的问题，而且施工速度快，在工期紧张和引航道需要填筑黏性土防洪堤的施工条件下可以达到很好的治理效果。本船闸工程下游引航道软土地基经过该技术治理完成后，经过定期的测量监测，航道及防洪堤坡面稳定，未发现沉降位移。可为后续同类型问题的处理提供参考。