水闸闸基加固技术应用研究

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1、水闸闸基加固技术应用研究　　摘要：许昌市2012年一项统计数据显示，本市目前有28座病险水闸需要除险加固，围封灌浆技术作为一种水闸除险加固的有效方法，可以应用于大沉陷量地区水闸的闸基加固，本文对此技术做以简单分析，以供参考。关键词：围封灌浆；水闸；地基加固中图分类号：TV66文献标识码：A引言水闸是为城市供水、工农业生产供水、防洪、防潮、排涝等方面服务的重要基础设施，在社会经济发展中发挥着重要作用。但是普遍存在建设标准低、工程质量差、配套设施不全等先天性问题。投入运行后，由于缺乏必要的管理和维修与养护又加之近年来全球气候变化，极端天气事件频发，加剧

2、了水闸病险程度。5在水闸加固时，经常会遇到这样一些情况：土质相同但强度和密度不同的两种土区的界面处灌浆时，压力浆液首先将较弱一边的土层劈开，并沿劈裂面进行扩散和延伸，只有当弱区土层得到一定程度的加固后，浆液才能进入密度和强度相对较大的土区。因此，对已有建筑物地基进行灌浆加固时，由于地基土体在建筑物荷载作用下已得到相应的固结，其密度和强度均大于基础以外的土体，压力浆液将首先向建筑物基础以外的范围扩散和延伸。这样不但浪费灌浆材料和延长施工工期，有时甚至达不到加固地基的目的。为克服单一静压灌浆方法施工中存在的问题，可采用围封灌浆加固技术，即：先对地基加固

3、区域进行围封，以阻止浆液向外围区域的流动、扩散和基土外移，之后再对建筑物地基进行静压灌浆加固。一、工程概况某水闸位于采煤沉陷区内，距煤矿主井仅1.1km，其主要作用是防洪、排涝和引水灌溉。该闸原为一带胸墙的开敞式单孔闸，孔口净宽8.0m。闸室为“Ｕ”形钢筋混凝土、浆砌块石混合结构，纵向长14.0m，宽1.2m，反拱底板顶高程为29.0m。闸门设有上下两节，上节是钢筋混凝土闸门，下节是钢闸门，由1台２×7.5t绳鼓式启闭机启闭。另外闸的湖外侧还设有宽7m的交通桥，联系两岸交通。上、下游翼墙均为浆砌块石连拱空箱式挡墙结构。由于地下煤层的开采使得该闸产生

4、整体下沉，预计沉降终值达4.5m。为保证该闸在沉降稳定后仍能发挥其正常功能，根据建设单位的要求，对该闸按照5m沉降量一次性进行加高加固，并能满足抵御千年一遇洪水位38.6m的要求。经计算分析，当闸室结构按设计方案进行整体加高后，在反向设计和反向校核工况下，地基承载力将不能满足工程要求，为此需对地基土体进行加固。5二、工程地质条件工程区地貌属黄泛冲积平原，地势平坦。闸基土以粉土（砂）、粘性土为主，粘性土多含有一定量的砂浆。根据工程加固时的钻探资料，闸基土体的天然重度为20.0kN／m3，干重度为16.0kN／m3，粘聚力C为40kPa，内摩擦角为20

5、°。三、闸基灌浆加固闸基灌浆加固是该水闸加固的重点内容之一，其目的是提高闸基土体的承载力，消除不利工况下产生的地基不均匀沉陷和大范围塑性区的危害，同时也可有效控制闸基渗流，防止闸基土体产生渗透破坏。加固方案：首先采用高压喷射灌浆技术，在闸室底板区域外缘构筑具有一定强度、能够阻止土体侧移、限制浆液扩散范围的地下围封板墙，隔断闸基土体与周围土体的联系，然后采用静压灌浆法从靠近围封板墙处开始，顺序逐步向闸底板处靠近进行灌浆施工，迫使基础外围灌注的浆液向基础下土层挤入。为避免因施工扰动引起闸室的附加沉降，将围封板墙设置在距闸底板加固区域稍远的安全距离处。（

6、一）高喷灌浆5高喷灌浆在闸室上、下游和两岸各布置一排，共56孔，孔距1.25m，孔位布置如图所示。底板上、下游各8个孔，上游面孔为1～8号，下游面孔为29～36号；左右两岸共布置40个孔，左岸孔为9～28号，右岸孔号为37～56号。灌浆孔深均控制在闸底板以下8.5ｍ。围封灌浆孔位布置示意先利用机械在地基内造孔，然后把带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置，用高压设备把水、气射流从喷嘴中喷射出来，冲击和破坏地基土体。当能量大、速度高、呈脉动状态的射流动压超过土体强度时，土粒便从土体剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液冒出地面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心

7、力和重力等作用下，与灌入浆液掺搅混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列，在土体中形成连续的凝结体。高喷孔灌浆完成后，使高喷墙相互搭接形成了一个封闭围井。高喷灌浆施工时分二序进行，先单数孔号，后双数孔号。施工参数通过试验一律采用水压≥32MPa，气压0.7MPa，浆压0.1MPa，摆角30°，摆速6～8次／min，浆液密度≥1.6g／cm3。高喷的提升速度对板墙质量影响很大，为确保板墙质量，对1、8、9、29、30、37、38号孔距较大的边角孔，采用复喷措施，第1遍提速14cm／min，第２遍10cm／min，其他各孔为12cm／min。

8、(二)静压灌浆5在闸底板上共布置20个静压灌浆孔，孔深深入底板以下6.5m。主孔的分布是上、下游各1排，每排3孔，孔距2.