淺談水工建筑物施工軟基處理

戴丙東

（岳陽市君山區水利局 岳陽市 414005）

地基上興建水工建筑物有時會遇到松軟土地基，由于地基的沉降量與沉降差或地基的穩定性與抗滲穩定性不足，會直接影響到建筑物的正常運行和安全，甚至造成嚴重的工程事故。因此，地基的穩定對建筑物的安全起著至關重要的作用。

建筑物因地基問題所引起的破壞一般有兩種情況：一是由于地基土在建筑物荷載作用下產生的壓縮變形，引起基礎過大的沉降量或沉降差，使上部結構傾斜、開裂以致損壞或失去使用價值；二是由于建筑物的荷載過大，超過了基礎下持力層土所能承受荷載的能力使地基產生滑動破壞。

以上兩種情況都是地基穩定性對建筑物的影響，對于水工建筑物的地基的穩定主要表現在以下三個方面：

（1）荷載作用下，地基內部各點應力在土的強度允許范圍內；地基土的壓縮變形及滲透變形及滲流量在容許范圍內。

（2）滲流作用下，土體滲透變形及滲流量在容許范圍內。

（3）土體在自重及荷載作用下，不會發生整體滑動失穩。

因此，水工建筑物地基設計和施工處理對建筑物的安全及正常運行起關鍵作用。

洞庭湖區地面下常埋藏有深厚的第四紀松軟覆蓋層，經常遇到的地基為軟粘土、淤泥或粉砂夾淤等，均表現為松軟土地基。此類地基均不能滿足建筑物對穩定性和變形的要求，極易產生沉陷、滑坡及滲透破壞等工程事故。如何處理這些問題，對設計、施工有很大的作用，根據多年實踐，下面對這些問題進行探討。

1 軟粘土地基處理

軟粘土地基包括淤泥地基，其主要物理特性為：含有機質，在干燥時比較堅硬，手搓沒有砂的感覺；顏色呈深灰或暗綠色，有臭味；含水量高，孔隙比大，容重小，一般天然含水量為40%～70%，孔隙比＞1.0，天然容重在（15～18）kN/m3之間。力學性質主要是：強度低，標準貫入擊數N＜3，故承載力很低，且其靈敏度高；壓縮性高，壓縮系數au＞0.0005，基礎沉降很大；透水性弱，滲透系數k一般為（10-6～10-8）cm/s，地基固結完成需要很長的時間，沉降穩定很慢，見附表說明。

“人力資源是第一資源”，近年來人力資源開發已經得到了世界各國的廣泛重視，成為各個政府、企業以及組織的發展新戰略，在提高競爭力方面發揮著巨大的作用。根據人力資源開發實踐來看，其在提高員工素質、增加員工對組織的貢獻度方面表現良好，企業最先重視人力資源的開發問題，基于相關管理效果的凸顯公共部門逐漸開始意識到其重要作用，本文從事業單位入手對我國人力資源開發問題展開具體分析。

因此，在軟土地基上建造水工建筑物，很可能會使地基破壞或產生過大的沉降，必須進行人工地基處理。處理主要有以下幾種方法。

附表 淤泥和淤泥質土容許承載力p kN/m2

1.1 樁基法

當淤土層較厚，難以大面積進行深處理時，對于中小型水工建筑物，可采用打樁的辦法進行加固處理。

為了提高地基的整體性，增強其剪切強度，對于不同情況，可選擇不同材料及施工方案：

（1）當土層厚度小于5m時，可采取水泥石灰樁加固地基，利用其吸水性、膨脹性及發熱固結地基，增加土壤的密實度，這樣既加大了地基的承載能力，又提高了地基的防滲能力，水泥石灰樁樁徑一般為（300～500）mm，樁距為（1.0～1.5）m,樁徑大則樁距小，樁底高程一般要達到持力層，樁宜采用梅花型布置方式。

（2）當土層厚度在 （5～7）m時，宜打預制樁至硬土層，作承載臺。

（3）當土層厚度在（7～10）m時，宜打灌注樁至硬土層，作承載樁臺。

（4）當土層厚度在10m以上時，宜采用打懸浮樁的辦法，擠密淤土層并靠磨擦承載。

2004年，在君山區錢口電排重建工程中，在壓力出水箱涵底部，我們采用了水泥樁基礎，水泥樁采取梅花型布置，樁距為1.2m，樁孔徑500mm，樁深（4.8～5.5）m，水泥含量為（55～65）kg/m，工程于2004年4月竣工，至目前為止，壓力出水箱涵未出現沉降及裂縫現象，工況良好，且于2010年被評為湖南省優質工程。

1.2 換土法

當淤土層厚度在3m以內時，尤其是在堤防工程中，可采用挖除淤泥層，換填砂壤土，當土源方便，造價低，工期較長的情況下，宜采取此辦法。在施工中，應注意換填土與原狀土的結合，一般應采取開挖齒槽或梯坎、刨毛的方法加強新老土體的結合。1999年，君山區長江干堤在加培工程中，有400m堤防為新建，地基淤泥層厚1.5m，施工中先開溝排水，降低土體含水量，以免擾動深層土壤，然后用推土機清除淤泥土至持力層，使地基橫斷面為中低外高狀并用推土機壓實8～10遍，最后選用合適土料夯填大堤，至今無沉陷現象。

1.3 優化結構法

對于松軟地基的處理，可采取上下結合的辦法，但要搞好人工地基的施工，同時要優化建筑物的結構。

（1）選擇輕型結構。如“U”型槽薄壁渡槽、肋拱橋、桁架拱橋、剛架拱橋等。拱形橋梁除具有自重輕的優點外，還可以將橋臺基礎淺埋，把橋臺基礎設置在地基表層的密實土層上，從而避開淤泥層。

（2）對于小型水工建筑物可采用擴大基礎底板的方法，如采用較薄的鋼筋混凝土底板。對于大中型工程，可采用空箱底板，即在不增加建筑物造價的情況下，用加大底板高度、減輕底板自重、增加基礎埋深的辦法來適應軟土地基的要求。同時底板還可以采取板梁式結構，底板下四邊均為適當高度、擴大底寬梁承載，中間加縱橫隔梁，這樣既降低基礎重量，以有效地防止土體的側向壓縮，增強其密度，有效地增加了地基的承載力，同時提高了建筑物的抗滑及抗滲穩定性。

1998年，在錢糧湖兩門閘接長工程中，采用了梁板式基礎，該閘長40m，底寬10m，先沿建筑物底輪廓線外圍澆筑截面尺寸為300mm×500mm（b×h）閉合混凝土梁，再沿縱向每10m設置一根隔梁，通過處理，大大提高了基礎的承載能力，次年觀察，無沉降現象。

（3）復合式地基。對于多種結構的地基，可采取整體框架式水泥石灰樁或砂樁，根據地基的承載力不同，可適當增加樁徑（梁寬），這種方法可增加地基整體性，也相當于增加了基礎的埋置深度，基底的凈壓力將減小，相應地可以減小基礎沉降，同時有利于建筑物的防滲穩定及抗滑穩定性。

（4）在淤土地基上填筑或培厚防洪大堤，且淤泥層較厚時，可考濾設計反壓平臺，這樣既增加了壩體的穩定，還能有效解決堤壩的抗滲要求，能防止堤壩的水平位移和堤腳外側隆起變形的發生。在工程施工中應采取控制填筑速度、延長施工期限等辦法，使淤土地基在施工中逐漸固結，填筑時要注意平衡上升。

1998年冬，錢糧湖丁字堤塌陷整治工程中，由于該地段在當年汛期造成大面積滑坡，冬季培修任務緊，40多天就培修至36.3m（吳淞高程體系），可僅過2天，堤坡竟塌陷2.5m左右，對此，工程指揮部改變施工方案，一是將外坡比由原來的1∶2.5更改為1∶3.0；二是修筑（80～100）m寬、（2.5～3.0）m高外平臺，采用挖泥吹填，選用容重較大的外洲土料；三是延長工期。經過處理，至1999年5月工程竣工，未出現嚴重沉降和滑坡現象。

2 軟基中的壩體及基礎防滲

（1）對于地基承載力較差的地基，在壩體修筑時，既不能增加壩體的重量又須提高其防滑及抗滲能力，可采用新型的防水材料，采取臨水面土工膜截滲的方法。臨水面坡比一般小于1∶3，以便利用水重，提高其抗滑能力，同時加大了堤身斷面，增加了基礎寬度，增強了大堤的抗滲穩定性。

（2）基礎防滲中防滲墻的設置及側面防滲的問題：防滲墻的位置一般置于建筑物的上下游端點處，這樣，可有效地增加滲徑長度；側面防滲時，增做3～4道截水環，單側總寬度不得小于底部防滲墻的總深度；在伸縮縫上裹1～2層柏油防水柔氈或砂石導濾體或水工織物等，以防止伸縮縫出現問題，保證土粒不被滲透帶走而穩定基礎。

3 施工中應注意的幾個問題

（1）在施工程序上，應該“先重后輕”，即先建荷載大的部分，后建荷載小的部分，以減小沉降差；還應注意“先深后淺”，即在相鄰基礎施工時，先開挖澆筑較深的基礎，后開挖澆筑較淺的基礎。

（2）在軟土地基上施工，應控制施工速率，使軟土有一定的固結度，借以提高土的強度，增加地基的穩定性。

（3）必須搞好基坑排水，在建筑物基礎周圍開挖深（0.8～1.5）m以上的排水渠網，在排水渠網中設置1～3個或多個集水坑將水導出，保證基礎土壤干燥，提高土壤的承載能力和整體穩定性。

（4）基坑棄土一般遠離開挖線（20～30）m，當開挖深度超過5m時，應增設5m寬平臺，即可用于施工，以利于基坑邊坡穩定，對于施工中出現的翻沙彭水現象，應及時采取反濾堆的處理措施，以防下土體的滲透變形過大，從而保證建筑物的安全。

（5）由于松軟土地基承載力穩低，靈敏度高，在地基上施工時，應盡量避免對土結構的擾動。

（6）因地處洞庭湖區，采取樁基礎對軟基進行處理的情況較多，這里著重分析樁基礎施工中應注意的一些問題：

●要預防縮徑現象，關鍵是控制泥漿比重，確保泥漿能保持孔壁平衡，須使用直徑合適的鉆頭成孔，根據地層變化配以不同的泥漿，成孔施工時應注意重視清孔，在清孔時要做到清渣不清泥，預防清孔后在澆筑過程中局部坍塌。

●導管在澆灌前要進行試拼，并做好水密性試驗，嚴格控制導管埋深與拔管速度，導管不宜埋入混凝土過深，也不可過淺，及時測量混凝土淺灌深度，嚴防導管拔空，確保不出現斷樁現象。

●防止孔位傾斜，一是要擴大樁機支承面積，使樁機穩固，并保證鉆機平臺水平，二是采取經常校核鉆架及鉆桿的垂直度等措施，三是嚴格按照規范要求選配鉆桿。

4 結語

總之，在松軟地基上進行施工難度較大，施工質量也難控制，這就要求我們在施工前要認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規范，核查地質和有關地基處理方面的資料，對施工過程中可能會產生的一些問題及時進行分析處理，做到科學組織，精心施工，嚴格管理，這樣施工質量就會有保障，為建筑物的安全奠定了基礎。