某地區水閘工程地基處理技術研究

◎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，地基為一項隱蔽工程，其質量對水閘安全運行發揮著至關重要的作用。地基處理不當，會直接影響整個水閘工程的質量。地基處理的質量決定了水閘工程的質量，因此，在水閘工程建設中，地基處理得尤為重要。

現如今，地基處理技術已經發展成一個綜合性的學科。在快速發展的時代，水利工程項目越來越多，因此需要保證水利建筑的安全，地基處理問題已經成為水利工程中研究的重中之重。隨著眾多學者在地基礎處理的技術問題上研究的越來越多，地基處理水平也隨著得到很大的提高。但是在實際工程中，工程師必須對當地地基情況了解清楚，才能做出正確合理的解決方案。

水閘工程的地基處理技術控制是水閘工程施工技術質量控制的重要組成部分之一，對水閘在后期正常運作發揮著至關重要的作用。因此要給予足夠的重視。在地基施工的過程中，要對水閘地基的土的性質進行分析，確定地基處理方法。

不同水閘工程所處的地質條件不同，地基處理方法也不同，不同的地基處理方法其的適應范圍和技術操作要點不同，本文對常用的水閘工程的地基處理方法技術進行了歸納總結。針對水閘所處的地基土的性質選擇地基處理方案確保工程安全可靠運行，滿足用戶對建筑物使用功能的要求。

2.水閘地基處理技術介紹

當在天然地基上建立水閘時其承載力和沉降差不滿足規范的要求時，需要對地基進行加固處理。隨著越來越多學者的研究，工程人員的實踐，地基處理的方法越來越多，以此來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有：

（1）墊層法：當地基處理深度較淺時，可采用墊層法。墊層法是將水閘基礎下一定深度范圍內持力層較弱，不能滿足地基承載力的軟弱土層挖去，換填成強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單的方法，廣泛的應用在地基處理中，墊層法的作用主要是置換作用、應力擴散作用、加速固結和防止凍脹的作用。墊層法的應力擴散作用主要是減小墊層下天然圖層的應力和附加應力，能有效地改善地基地應力分布，提高地基穩定性。墊層厚度一般為3m左右，當墊層太厚時，施工比較困難，墊層太薄時，起不到應有的作用。

墊層材料宜選擇粗砂、中砂以及含礫石的粘土及灰土等。

（2）強夯法：強夯法是采用機械的動力對地基進行加固的方法，又稱動力加固法或動力加密法，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定性。

強夯法使用的設備比較簡單，施工工藝簡單，加固效果好，由于快速、費用低的特點，其適用范圍越來越廣泛，適用于各種雜填土、素填土、低飽和粉土和黏性土。由于強夯法使用重錘進行夯實，會產生較大的振動力，因此，當距離周圍建筑物較近時，應采取防振動措施，避免造成不必要的損失。

（3）振動水沖法：振動水沖法又稱振沖法，是用振動器水沖成孔，在孔內添加砂石骨料，運用強大的振沖力，振密填充的填料，以此來增強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，特別是對飽和砂土可提高其抗振動液化能力，且具有操作簡單、施工進度快、工期短及造價低等優點。

適用于砂土地基和粘性土地基，對于粘性土地基的加固效果不及砂類土地基。當地基土為含水量較大、抗剪強度較低的軟粘土時，不應選擇振沖法進行地基加固處理。

（4）沉井法：沉井法是在地面下沉預制井筒的施工方法。在井口位置，預制好沉井刃腳和一段井壁，邊掘邊沉，再在地面澆筑，接長井壁，繼續下沉。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題。

由于沉井法能夠減少地基的滲透變形，因此，沉井基礎適用于軟土層或流砂土層的情形。對于地基坐落在巖層，且巖層傾斜面較大時，不宜采用沉井基礎。

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

樁基礎根據受力方式不同，可分為摩擦型樁和端承型樁，根據施工的方式不同，可分為預制樁和灌注樁。預制樁是提前在工廠中進行預制，在施工現場進行樁基礎的施工，預制樁施工的方式主要有如錘擊、振動和靜壓樁等。灌注樁直接在現場施工的一種樁基礎，現場鉆孔，在孔內放置鋼筋籠，進而在孔內澆筑混凝土，對于灌注樁，根據成孔的方式不同可分為挖孔、鉆孔、沖孔及爆擴成孔灌注樁等。

在水利工程中，常用的樁基礎是錘擊預制樁和鉆孔灌注樁。預制樁一般適用于軟土地區，預制樁施工操作簡單、施工速度快，但是預制樁現場堆放比較麻煩，需要按照相關規定做好防腐、防潮等處理，避免現場堆放不合理影響預制樁的質量，進而影響地基處理效果。預制樁現場吊裝時，要選擇合理的起吊點，防止因起吊不合理造成預制樁的損壞，對于樁長為20-30m左右時，宜采用3個起吊點。打樁順序，也是預制樁施工中重要的環節，打樁時應遵循先中間后四周，先深樁后短樁，避免施工順序錯誤造成預制樁難以打入，或打入時傾斜及斷樁等問題。

灌注樁適用范圍較廣，可用于各類土的軟基（包括淤泥）。灌注樁施工時，噪音小，適用于城市地區，由于提前成孔，無擠土現象的發生。但是由于混凝土現場灌注，受環境、機械、人工等多種因素的影響，施工質量較難控制。在施工還可能遇到堵管等現象的發生，以此灌注樁在施工時，遇到的不確定性的因素較多，在施工前，應結合現場具體提供情況編制專項方案，遇到問題及時解決，確保工程質量。

采用預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定之內。

（6）深層攪拌樁基礎：深層攪拌樁基礎是深基礎的一種，是將水泥作為固化劑，利用深層攪拌機械經固化劑與圖層進行強制拌合，形成的具有一定強度的樁基礎，進而提高了地基的承載力，深層攪拌樁基礎為一種復合地基。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鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置后，以高壓設備使漿液高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。部分細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律地重新排列。漿液凝固后，便在土中形成一個固結體與樁間土一起構成復合地基，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達到地基加固的目的。

高壓噴射注漿施工比較簡便，噴射的固結能夠靈活成型，通過調節旋噴和提升速度，變化孔徑流量，可調節固體的形狀。噴射的原料主要是水泥漿，原材料價格簡單便宜，且噴漿時，漿液流失少。施工噪音低，無公害無污染，加固效果好，故越來越多地應用在水閘工程地基處理中，在建立水閘前，需對地基地質情況進行現場勘察，了解現場地質情況，當現場的地質條件不適合直接承受上部結構的荷載時，選擇合適的方法進行地基處理。

3.結語

地基處理問題一直是水閘工程建設施工中難以解決的問題，地基為隱蔽工程，地基質量直接關系著水閘工程安全運行。由于工程所處的地理位置、地質條件不同，因此地基處理的方法不同。應結合現場勘察報告的結果選擇合理的地基處理方法，必要時，可選擇多種地基處理方法。