某地区水闸工程地基处理技术研究

2021-11-23黄茂兴广东省源天工程有限公司

珠江水运 2021年23期

◎黄茂兴广东省源天工程有限公司

1.水闸工程地基处理的重要意义

水闸是水利工程中的重要建筑物，具有挡水和排水的作用，由于其存在水位差，承受较大的水平荷载，地基为一项隐蔽工程，其质量对水闸安全运行发挥着至关重要的作用。地基处理不当，会直接影响整个水闸工程的质量。地基处理的质量决定了水闸工程的质量，因此，在水闸工程建设中，地基处理得尤为重要。

现如今，地基处理技术已经发展成一个综合性的学科。在快速发展的时代，水利工程项目越来越多，因此需要保证水利建筑的安全，地基处理问题已经成为水利工程中研究的重中之重。随着众多学者在地基础处理的技术问题上研究的越来越多，地基处理水平也随着得到很大的提高。但是在实际工程中，工程师必须对当地地基情况了解清楚，才能做出正确合理的解决方案。

水闸工程的地基处理技术控制是水闸工程施工技术质量控制的重要组成部分之一，对水闸在后期正常运作发挥着至关重要的作用。因此要给予足够的重视。在地基施工的过程中，要对水闸地基的土的性质进行分析，确定地基处理方法。

不同水闸工程所处的地质条件不同，地基处理方法也不同，不同的地基处理方法其的适应范围和技术操作要点不同，本文对常用的水闸工程的地基处理方法技术进行了归纳总结。针对水闸所处的地基土的性质选择地基处理方案确保工程安全可靠运行，满足用户对建筑物使用功能的要求。

2.水闸地基处理技术介绍

当在天然地基上建立水闸时其承载力和沉降差不满足规范的要求时，需要对地基进行加固处理。随着越来越多学者的研究，工程人员的实践，地基处理的方法越来越多，以此来保证水闸工程的安全性。水闸工程最为常用的几种地基处理技术有：

（1）垫层法：当地基处理深度较浅时，可采用垫层法。垫层法是将水闸基础下一定深度范围内持力层较弱，不能满足地基承载力的软弱土层挖去，换填成强度较大的砂土或灰土层，作为地基持力层的方法。垫层法是工程中施工中一种比较简单的方法，广泛的应用在地基处理中，垫层法的作用主要是置换作用、应力扩散作用、加速固结和防止冻胀的作用。垫层法的应力扩散作用主要是减小垫层下天然图层的应力和附加应力，能有效地改善地基地应力分布，提高地基稳定性。垫层厚度一般为3m左右，当垫层太厚时，施工比较困难，垫层太薄时，起不到应有的作用。

垫层材料宜选择粗砂、中砂以及含砾石的粘土及灰土等。

（2）强夯法：强夯法是采用机械的动力对地基进行加固的方法，又称动力加固法或动力加密法，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法，降低地基土的渗透性和压缩性，提高软弱地基的承载力和稳定性。

强夯法使用的设备比较简单，施工工艺简单，加固效果好，由于快速、费用低的特点，其适用范围越来越广泛，适用于各种杂填土、素填土、低饱和粉土和黏性土。由于强夯法使用重锤进行夯实，会产生较大的振动力，因此，当距离周围建筑物较近时，应采取防振动措施，避免造成不必要的损失。

（3）振动水冲法：振动水冲法又称振冲法，是用振动器水冲成孔，在孔内添加砂石骨料，运用强大的振冲力，振密填充的填料，以此来增强地基的承载力的一种方法。振冲法是一种较好的地基处理方法，特别是对饱和砂土可提高其抗振动液化能力，且具有操作简单、施工进度快、工期短及造价低等优点。

适用于砂土地基和粘性土地基，对于粘性土地基的加固效果不及砂类土地基。当地基土为含水量较大、抗剪强度较低的软粘土时，不应选择振冲法进行地基加固处理。

（4）沉井法：沉井法是在地面下沉预制井筒的施工方法。在井口位置，预制好沉井刃脚和一段井壁，边掘边沉，再在地面浇筑，接长井壁，继续下沉。沉井法能够加固地基、减少地基的变形，减少水闸地基的渗透问题。

由于沉井法能够减少地基的渗透变形，因此，沉井基础适用于软土层或流砂土层的情形。对于地基坐落在岩层，且岩层倾斜面较大时，不宜采用沉井基础。

（5）桩基础：桩基础是一种被广泛应用到地基处理中的深基础，桩基础是由承台和基桩组成的，用以承受建筑物上部荷载的一种深基础。当建筑物荷载较大或地基浅层没有足够强度的持力层时，常采用桩基础。桩基础是一种较早使用的地基处理方法，广泛应用于建筑、铁路、交通和水利工程中。

桩基础根据受力方式不同，可分为摩擦型桩和端承型桩，根据施工的方式不同，可分为预制桩和灌注桩。预制桩是提前在工厂中进行预制，在施工现场进行桩基础的施工，预制桩施工的方式主要有如锤击、振动和静压桩等。灌注桩直接在现场施工的一种桩基础，现场钻孔，在孔内放置钢筋笼，进而在孔内浇筑混凝土，对于灌注桩，根据成孔的方式不同可分为挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔灌注桩等。

在水利工程中，常用的桩基础是锤击预制桩和钻孔灌注桩。预制桩一般适用于软土地区，预制桩施工操作简单、施工速度快，但是预制桩现场堆放比较麻烦，需要按照相关规定做好防腐、防潮等处理，避免现场堆放不合理影响预制桩的质量，进而影响地基处理效果。预制桩现场吊装时，要选择合理的起吊点，防止因起吊不合理造成预制桩的损坏，对于桩长为20-30m左右时，宜采用3个起吊点。打桩顺序，也是预制桩施工中重要的环节，打桩时应遵循先中间后四周，先深桩后短桩，避免施工顺序错误造成预制桩难以打入，或打入时倾斜及断桩等问题。

灌注桩适用范围较广，可用于各类土的软基（包括淤泥）。灌注桩施工时，噪音小，适用于城市地区，由于提前成孔，无挤土现象的发生。但是由于混凝土现场灌注，受环境、机械、人工等多种因素的影响，施工质量较难控制。在施工还可能遇到堵管等现象的发生，以此灌注桩在施工时，遇到的不确定性的因素较多，在施工前，应结合现场具体提供情况编制专项方案，遇到问题及时解决，确保工程质量。

采用预制桩和灌注桩都能很好的提高地基的承载力，减少地基的沉降，将地基的沉降量控制合理的规定之内。

（6）深层搅拌桩基础：深层搅拌桩基础是深基础的一种，是将水泥作为固化剂，利用深层搅拌机械经固化剂与图层进行强制拌合，形成的具有一定强度的桩基础，进而提高了地基的承载力，深层搅拌桩基础为一种复合地基。施工方便，加固效果好。

（7）高压喷射注浆法：高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。

高压喷射注浆施工比较简便，喷射的固结能够灵活成型，通过调节旋喷和提升速度，变化孔径流量，可调节固体的形状。喷射的原料主要是水泥浆，原材料价格简单便宜，且喷浆时，浆液流失少。施工噪音低，无公害无污染，加固效果好，故越来越多地应用在水闸工程地基处理中，在建立水闸前，需对地基地质情况进行现场勘察，了解现场地质情况，当现场的地质条件不适合直接承受上部结构的荷载时，选择合适的方法进行地基处理。