平原地区水闸基础处理常用方法

平原地区水闸常用的土基基础处理方法主要包括垫层法、强力夯实法、振动水冲法、桩基础(木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩等)、沉井基础、预压法(堆载预压、真空预压)、深层搅拌法、高压喷射注浆法等。

1.垫层法

垫层法是将基础底面下一定深度范围内的软弱土层挖除，换填无侵蚀性的低压缩性的散体材料，分层夯实作为地基的持力层。此法多适用于软弱土位于基础底面下的浅表层，厚度不大，且下卧层无软弱夹层。设计过程中，换填厚度应根据地基土质情况、水闸结构型式、荷载大小等因素，以不超过下卧土层允许承载力为原则确定，但不宜大于3m，否则造价太高，施工困难。垫层材料可用中粗砂、粗砂、砾石、卵石、矿渣、灰土、素土等，其中以砂、卵石应用最广。但不宜采用粉砂、细沙、轻砂壤土或轻粉质壤土，且垫层材料中不应含有树皮、草根及其他杂质。

采用垫层法，由于置换了闸基底面下的软弱土层，换填了强度高、压缩性低的材料，所以提高了地基的承载力。通过换填垫层的扩散作用，减小了垫层下天然软弱土层所受的附加压力，减小了基础沉降量。另外，垫层材料一般透水性较大，其下软弱土层受压后，使孔隙水压力得以迅速消散，加速了软土固结过程，使基础沉降多发生在施工期，有利于建筑物后期沉降量的控制。

2.强力夯实法

强力夯实法一般是利用起重机，提升重锤至一定高度后，让重锤自由下落，重复夯打击实地基。此法适用于地下水位低于有效夯实深度的各种稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、分层填土和杂填土地基。不适用于软黏土或地下水位以下的黏土，否则这类土会在击实过程中被打成橡皮土而破坏土的结构，反而增加压缩性。对于基础中含有淤泥质软弱土层，采用强力夯实法一定要慎重。

强力夯实法具有设备简单、工艺简单、原理直观、适用范围广、加固效果好、速度快及工程投资省等优点。但此法噪声大、震动大，一般在市区或密集建筑群中不宜采用。

需要注意的是，强力夯实法一般应距离建筑物30m以外进行，如必须在邻近建筑物处进行强夯，设计应有防止对于周围建筑物产生有害影响的措施，如挖隔震沟等办法来解决。

另外，分层碾压法和振动压实法，其地基加固原理与强力夯实法基本相同，只是适用范围和压实效果有所区别而已，设计和施工时应具体情况具体对待。

3.震动水冲法

震动水冲法是应用松砂加水振动后变密的原理来加固松软地基的一种方法。通常用振冲器成孔，在孔中填以碎石，形成碎石桩与周围挤密后的松砂组成复合地基，来承担建筑物的荷载。此法适用于松软、软弱的砂壤土、黏性土，也可用于疏松的砂砾石地基。振冲法的主要设备是振冲器，类似于大的插入式混凝土振捣棒。振冲器内装有一组偏心块，在电动机带动下高速旋转而产生高频振动，在土中贯入速度为2～3m/min，压力400～600kPa高压水。当振冲器贯入至设计深度后，关闭下喷水口，开启上喷水口，然后向振冲形成的孔穴中填以粗砂、砾石或碎石。振冲器振一段上提一段，最后在地基中形成一根密实的砂、砾或碎石柱体，与砂桩挤密法相似而效果更好。在饱和粉细沙地基，采用振动水冲法还能使松砂液化，土粒重新密实排列，可防止地基液化。

振冲法加固黏性土的机理与加固砂土不尽相同。加固砂土时，通过振动和水冲使砂土原有结构破坏，产生液化，砂粒重新排列而密实。加固黏性土时，振冲碎石桩主要起置换作用。黏性土的结构不破坏，凝聚力c保存，主要是填入土中的一根根密而粗的碎石桩承担了荷载的大部分，被挤密的黏性土同时承受一部分荷载，形成一个复合地基。

另外，干法振动砂石桩也是振冲法的一种，此法主要是为了克服振动水冲法加固地基时产生大量泥浆污水给施工场地和环境带来的污染。此法另一个好处是，成孔是靠成孔器产生的激振力和自重作用下，挤压孔位土体到周围土体中，使周围土体加密，其加固效果会更好。

4.桩基础

当土层软弱、建筑物对变形和稳定性要求较高或建筑物有特殊要求，以及技术、经济等各种原因，无法或不宜采用其他人工地基时，就得采用深基础。桩基础属于深基础中一种常见形式，在软弱土地基深基础中应用最为广泛。

桩基础按受力情况分为端承桩和摩擦桩。端承桩特点是穿过软弱土层，桩尖被打入深层坚实土中，上部荷载主要由桩端阻力承担；摩擦桩只需打入一定的深度，上部结构荷载由桩侧摩擦力和桩尖阻力共同承受。

桩基础按材料分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩和钢桩等。木桩适用于常年在地下水位以下的地基。木桩的优点是储运方便，打桩设备简单，较经济；但承载力较低，多用于盛产木材的地区和小型工程中，且破坏森林资源。混凝土桩是在钻孔内水下浇注混凝土的方法制作而成的，多为井柱桩。混凝土桩的优点是使用设备简单、操作方便、经济、省钢材；缺点是可能会产生“缩颈”、断桩、局部夹土和混凝土离析等质量事故，应采取必要的措施，以保证质量。钢筋混凝土桩使用较为普遍，一般有灌注桩和预制桩，预制桩有做成空心的管桩，有做成实心的圆桩、方桩或十字形截面桩等。钢筋混凝土桩的优点是承载力大，不受地下水位的限制；缺点是预制桩自重大，需笨重的打桩设备，对打桩平台的承载力有一定的要求，易产生噪声污染；灌注桩弃浆量较大，造成浪费，还会带来一定的环境污染。钢桩是用各种型钢制作成桩。常用的有钢管桩、宽翼工字钢和槽形钢桩等。钢桩的优点是承载力高，适用于大型、重型设备的基础；缺点是价格高、费钢材、易锈蚀。

5.沉井基础

沉井基础是一种垂直的筒形结构物，通常用砖、混凝土或钢筋混凝土制成，是在深基础施工中，为避免产生土方大开挖，保证陡坡开挖边坡的稳定性而产生的。沉井基础通常用于黏性土和较粗的砂土中，但若遇到土层中有块石或其他障碍物时会给施工带来较大麻烦。

沉井按断面形状不同，可分为单孔沉井、单排孔沉井和多排孔沉井；按竖直剖面形状不同，可分为柱形和阶梯形两种；按材料不同，通常可分为砖石沉井、混凝土沉井、钢筋混凝土沉井等。无论哪种沉井，也无论是什么材料，施工时一般都是从井筒中间挖土，使筒壁失去支撑而下沉，到达设计高程后封底。整个井筒在施工时作为支撑围壁，施工后又作为永久性的深基础保留下来。

沉井基础多适用于平面紧凑的重型建筑物，如闸墩、桥墩、工厂烟囱等建筑物。同时也适用于大的取水建筑物、水泵房及顶管工程等。

6.预压法

预压法一般包括堆载预压法和真空预压法。

堆载预压法是在建筑物施工前，堆土或堆放混凝土预制板等重荷载对地基进行预压，加速土体排水固结，使地基土压密，以提高地基承载力，减少建筑物建成后的沉降量。

堆载预压法适用范围很广，在处理深厚淤泥、淤泥质土、沼泽土和水力冲填土均有良好的效果。只要在确定建筑场地后至施工前有足够的时间进行预压的工程就可以采用此法。

由于堆载预压需要大量的材料，工程量大，造价高，且加固周期长，因此现在工程中多采用真空预压法。真空预压只需用塑料膜将预压场地四周密封，用真空泵抽气形成真空，利用大气压力对软弱土地基加压，通过在砂垫层里预埋的排水管道，就可以在相对较短时间内加速软弱土层的排水固结，提高地基承载力。近年来，随着塑料排水板、排水管替代传统的砂井排水，使工期进一步缩短，投资也有明显降低。

预压法一般适用于承载力在60～80kPa要求的基础，如果承载力有更高的要求，则需采用其他人工地基基础，或其他基础处理方法与预压法组合使用。

7.深层搅拌法

深层搅拌法是20世纪70～80年代兴起的一种加固深层软弱地基的一种基础处理方法。此法是利用水泥浆作为固化剂，通过搅拌机械，在地基深处将软黏土或松散的沙土和固化剂强制拌和。由于在水泥硬结过程中，水泥浆和黏土矿物产生一系列物理和化学反应，使土颗粒胶结从而提高土的强度，提高地基承载力。此法适用于各种软土地基及基坑维护。

工程实践证明，深层搅拌形成的拌和桩要比原地基土强度高得多，其作用与一般桩相似，但偏安全考虑，一般按水泥搅拌桩与天然地基构成复合地基进行设计。工程实践证明，经深层搅拌加固后的地基，其承载力明显增加，沉降量显著减小，沉降得到有效控制。

此种方法的施工速度快，加固后的强度高，但饱和性软土地基加固后土体强度上升较缓慢，不适于应急加固工程或在其上部迅速加荷工程。同时还应注意地下水流对加固效果的不利影响。

8.高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是用钻机钻孔至所需深度后，用高压脉冲水泵，通过安装在钻杆底端的喷嘴向四周喷射浆液，同时钻杆旋转上提，高压射流使土体结构破坏并与水泥浆液混合，胶结硬化成圆柱体，形成旋喷桩。高压喷射注浆法多适用于砂土，粉土、黏性土、淤泥质土及人工填土等地基。

由于高压旋喷形成的桩体在刚度与强度上与周围的土体有着明显的差别，因此，旋喷桩主要起桩的作用。设计过程中，一般将其按灌注桩考虑。

高压喷射注浆法有较广的用途：在原有桩基旁旋喷加固，可对原桩基包裹形成复合桩，修复受损桩基，提高原桩基承载力，防止或减少建筑物的不均匀沉降；在水闸底板下可形成连续墙，截断底板与建基面的渗水通道，延长渗径，增加闸基渗透稳定性；在原有闸墩或桥台底板下进行加固，可提高地基承载力，或提高桩间土与桩的摩擦力，减少沉降量；为防止基坑开挖时坑底涌土或防止流砂现象，提高土的承载力，可对基坑底部土体进行加固等。

除上述基础处理方法外，还有砂桩挤密法、劈裂灌浆法、沉箱基础法、地下连续墙法、爆炸法、化学加固法等基础处理措施。