某地區(qū)水閘工程地基處理技術(shù)研究

◎黃茂興 廣東省源天工程有限公司

1.水閘工程地基處理的重要意義

水閘是水利工程中的重要建筑物，具有擋水和排水的作用，由于其存在水位差，承受較大的水平荷載，地基為一項(xiàng)隱蔽工程，其質(zhì)量對(duì)水閘安全運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。地基處理不當(dāng)，會(huì)直接影響整個(gè)水閘工程的質(zhì)量。地基處理的質(zhì)量決定了水閘工程的質(zhì)量，因此，在水閘工程建設(shè)中，地基處理得尤為重要。

現(xiàn)如今，地基處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)綜合性的學(xué)科。在快速發(fā)展的時(shí)代，水利工程項(xiàng)目越來(lái)越多，因此需要保證水利建筑的安全，地基處理問(wèn)題已經(jīng)成為水利工程中研究的重中之重。隨著眾多學(xué)者在地基礎(chǔ)處理的技術(shù)問(wèn)題上研究的越來(lái)越多，地基處理水平也隨著得到很大的提高。但是在實(shí)際工程中，工程師必須對(duì)當(dāng)?shù)氐鼗闆r了解清楚，才能做出正確合理的解決方案。

水閘工程的地基處理技術(shù)控制是水閘工程施工技術(shù)質(zhì)量控制的重要組成部分之一，對(duì)水閘在后期正常運(yùn)作發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此要給予足夠的重視。在地基施工的過(guò)程中，要對(duì)水閘地基的土的性質(zhì)進(jìn)行分析，確定地基處理方法。

不同水閘工程所處的地質(zhì)條件不同，地基處理方法也不同，不同的地基處理方法其的適應(yīng)范圍和技術(shù)操作要點(diǎn)不同，本文對(duì)常用的水閘工程的地基處理方法技術(shù)進(jìn)行了歸納總結(jié)。針對(duì)水閘所處的地基土的性質(zhì)選擇地基處理方案確保工程安全可靠運(yùn)行，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)建筑物使用功能的要求。

2.水閘地基處理技術(shù)介紹

當(dāng)在天然地基上建立水閘時(shí)其承載力和沉降差不滿(mǎn)足規(guī)范的要求時(shí)，需要對(duì)地基進(jìn)行加固處理。隨著越來(lái)越多學(xué)者的研究，工程人員的實(shí)踐，地基處理的方法越來(lái)越多，以此來(lái)保證水閘工程的安全性。水閘工程最為常用的幾種地基處理技術(shù)有：

（1）墊層法：當(dāng)?shù)鼗幚砩疃容^淺時(shí)，可采用墊層法。墊層法是將水閘基礎(chǔ)下一定深度范圍內(nèi)持力層較弱，不能滿(mǎn)足地基承載力的軟弱土層挖去，換填成強(qiáng)度較大的砂土或灰土層，作為地基持力層的方法。墊層法是工程中施工中一種比較簡(jiǎn)單的方法，廣泛的應(yīng)用在地基處理中，墊層法的作用主要是置換作用、應(yīng)力擴(kuò)散作用、加速固結(jié)和防止凍脹的作用。墊層法的應(yīng)力擴(kuò)散作用主要是減小墊層下天然圖層的應(yīng)力和附加應(yīng)力，能有效地改善地基地應(yīng)力分布，提高地基穩(wěn)定性。墊層厚度一般為3m左右，當(dāng)墊層太厚時(shí)，施工比較困難，墊層太薄時(shí)，起不到應(yīng)有的作用。

墊層材料宜選擇粗砂、中砂以及含礫石的粘土及灰土等。

（2）強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯法是采用機(jī)械的動(dòng)力對(duì)地基進(jìn)行加固的方法，又稱(chēng)動(dòng)力加固法或動(dòng)力加密法，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法，降低地基土的滲透性和壓縮性，提高軟弱地基的承載力和穩(wěn)定性。

強(qiáng)夯法使用的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，施工工藝簡(jiǎn)單，加固效果好，由于快速、費(fèi)用低的特點(diǎn)，其適用范圍越來(lái)越廣泛，適用于各種雜填土、素填土、低飽和粉土和黏性土。由于強(qiáng)夯法使用重錘進(jìn)行夯實(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)力，因此，當(dāng)距離周?chē)ㄖ镙^近時(shí)，應(yīng)采取防振動(dòng)措施，避免造成不必要的損失。

（3）振動(dòng)水沖法：振動(dòng)水沖法又稱(chēng)振沖法，是用振動(dòng)器水沖成孔，在孔內(nèi)添加砂石骨料，運(yùn)用強(qiáng)大的振沖力，振密填充的填料，以此來(lái)增強(qiáng)地基的承載力的一種方法。振沖法是一種較好的地基處理方法，特別是對(duì)飽和砂土可提高其抗振動(dòng)液化能力，且具有操作簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快、工期短及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

適用于砂土地基和粘性土地基，對(duì)于粘性土地基的加固效果不及砂類(lèi)土地基。當(dāng)?shù)鼗翞楹枯^大、抗剪強(qiáng)度較低的軟粘土?xí)r，不應(yīng)選擇振沖法進(jìn)行地基加固處理。

（4）沉井法：沉井法是在地面下沉預(yù)制井筒的施工方法。在井口位置，預(yù)制好沉井刃腳和一段井壁，邊掘邊沉，再在地面澆筑，接長(zhǎng)井壁，繼續(xù)下沉。沉井法能夠加固地基、減少地基的變形，減少水閘地基的滲透問(wèn)題。

由于沉井法能夠減少地基的滲透變形，因此，沉井基礎(chǔ)適用于軟土層或流砂土層的情形。對(duì)于地基坐落在巖層，且?guī)r層傾斜面較大時(shí)，不宜采用沉井基礎(chǔ)。

（5）樁基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)是一種被廣泛應(yīng)用到地基處理中的深基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)是由承臺(tái)和基樁組成的，用以承受建筑物上部荷載的一種深基礎(chǔ)。當(dāng)建筑物荷載較大或地基淺層沒(méi)有足夠強(qiáng)度的持力層時(shí)，常采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是一種較早使用的地基處理方法，廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、交通和水利工程中。

樁基礎(chǔ)根據(jù)受力方式不同，可分為摩擦型樁和端承型樁，根據(jù)施工的方式不同，可分為預(yù)制樁和灌注樁。預(yù)制樁是提前在工廠中進(jìn)行預(yù)制，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行樁基礎(chǔ)的施工，預(yù)制樁施工的方式主要有如錘擊、振動(dòng)和靜壓樁等。灌注樁直接在現(xiàn)場(chǎng)施工的一種樁基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)鉆孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠，進(jìn)而在孔內(nèi)澆筑混凝土，對(duì)于灌注樁，根據(jù)成孔的方式不同可分為挖孔、鉆孔、沖孔及爆擴(kuò)成孔灌注樁等。

在水利工程中，常用的樁基礎(chǔ)是錘擊預(yù)制樁和鉆孔灌注樁。預(yù)制樁一般適用于軟土地區(qū)，預(yù)制樁施工操作簡(jiǎn)單、施工速度快，但是預(yù)制樁現(xiàn)場(chǎng)堆放比較麻煩，需要按照相關(guān)規(guī)定做好防腐、防潮等處理，避免現(xiàn)場(chǎng)堆放不合理影響預(yù)制樁的質(zhì)量，進(jìn)而影響地基處理效果。預(yù)制樁現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)，要選擇合理的起吊點(diǎn)，防止因起吊不合理造成預(yù)制樁的損壞，對(duì)于樁長(zhǎng)為20-30m左右時(shí)，宜采用3個(gè)起吊點(diǎn)。打樁順序，也是預(yù)制樁施工中重要的環(huán)節(jié)，打樁時(shí)應(yīng)遵循先中間后四周，先深樁后短樁，避免施工順序錯(cuò)誤造成預(yù)制樁難以打入，或打入時(shí)傾斜及斷樁等問(wèn)題。

灌注樁適用范圍較廣，可用于各類(lèi)土的軟基（包括淤泥）。灌注樁施工時(shí)，噪音小，適用于城市地區(qū)，由于提前成孔，無(wú)擠土現(xiàn)象的發(fā)生。但是由于混凝土現(xiàn)場(chǎng)灌注，受環(huán)境、機(jī)械、人工等多種因素的影響，施工質(zhì)量較難控制。在施工還可能遇到堵管等現(xiàn)象的發(fā)生，以此灌注樁在施工時(shí)，遇到的不確定性的因素較多，在施工前，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體提供情況編制專(zhuān)項(xiàng)方案，遇到問(wèn)題及時(shí)解決，確保工程質(zhì)量。

采用預(yù)制樁和灌注樁都能很好的提高地基的承載力，減少地基的沉降，將地基的沉降量控制合理的規(guī)定之內(nèi)。

（6）深層攪拌樁基礎(chǔ)：深層攪拌樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)的一種，是將水泥作為固化劑，利用深層攪拌機(jī)械經(jīng)固化劑與圖層進(jìn)行強(qiáng)制拌合，形成的具有一定強(qiáng)度的樁基礎(chǔ)，進(jìn)而提高了地基的承載力，深層攪拌樁基礎(chǔ)為一種復(fù)合地基。施工方便，加固效果好。

（7）高壓噴射注漿法：高壓噴射注漿就是利用鉆機(jī)鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液高壓射流，從噴嘴中噴射出來(lái)沖擊破壞土體。部分細(xì)小的土料隨著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個(gè)固結(jié)體與樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達(dá)到地基加固的目的。

高壓噴射注漿施工比較簡(jiǎn)便，噴射的固結(jié)能夠靈活成型，通過(guò)調(diào)節(jié)旋噴和提升速度，變化孔徑流量，可調(diào)節(jié)固體的形狀。噴射的原料主要是水泥漿，原材料價(jià)格簡(jiǎn)單便宜，且噴漿時(shí)，漿液流失少。施工噪音低，無(wú)公害無(wú)污染，加固效果好，故越來(lái)越多地應(yīng)用在水閘工程地基處理中，在建立水閘前，需對(duì)地基地質(zhì)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件不適合直接承受上部結(jié)構(gòu)的荷載時(shí)，選擇合適的方法進(jìn)行地基處理。

3.結(jié)語(yǔ)

地基處理問(wèn)題一直是水閘工程建設(shè)施工中難以解決的問(wèn)題，地基為隱蔽工程，地基質(zhì)量直接關(guān)系著水閘工程安全運(yùn)行。由于工程所處的地理位置、地質(zhì)條件不同，因此地基處理的方法不同。應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察報(bào)告的結(jié)果選擇合理的地基處理方法，必要時(shí)，可選擇多種地基處理方法。