水工建筑物設(shè)計中地基處理振沖加固技術(shù)分析

◎钘焦宇

水工建筑物作為現(xiàn)代建筑工程項目當(dāng)中的重要項目，地基處理工作對于建筑物的承載性尤為重要，尤其是在水工建筑物當(dāng)中常見存在的軟土地基問題，更是需要應(yīng)用到相應(yīng)的地基加固技術(shù)進(jìn)行處理，需要能夠綜合考慮到地基的沉降以及滲透能力，相應(yīng)的提升地基的承載性進(jìn)而才能夠保障水工建筑物具有較為穩(wěn)固的安全效果，在地基處理技術(shù)當(dāng)中，振沖加固技術(shù)具有代表性應(yīng)用價值，能夠適用于各種不同的水工建筑物的建設(shè)環(huán)境，因此，本文將結(jié)合水工建筑物當(dāng)中常見的地基加固技術(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對地基振沖加固處理方式進(jìn)行更為全面的研究。

引言：水工建筑物主要是應(yīng)用于我國防控水患以及水資源的開發(fā)利用工作當(dāng)中，對于我國的能源資源使用以及國土安全保護(hù)具有重要影響作用，因此水工建筑物的應(yīng)用必須能夠建立在更為良好的安全性與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，需要能夠?qū)λそㄖ锂?dāng)中常見的地基問題進(jìn)行相應(yīng)的處理，應(yīng)用到加固技術(shù)保障質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升地基的承載力，這主要是由于水工建筑物與其他的建筑物具有一定的差別，大多數(shù)需要應(yīng)用到存在水的環(huán)境當(dāng)中，因此，需要保障水工建筑物的地基同樣能夠形成防滲透作用，能夠適應(yīng)特殊環(huán)境的使用需求，靈活應(yīng)用到地基加固技術(shù)，保障水工建筑的安全。

一、概述水工建筑物

一般情況下來講，水工建筑物在我國的建筑工程項目當(dāng)中主要是應(yīng)用到各種需要涉及到水資源的環(huán)境當(dāng)中，對于水資源的開發(fā)具有一定的保護(hù)作用，并能夠形成承載水力的作用。我國在農(nóng)田灌溉以及水利工程當(dāng)中常見應(yīng)用到水工建筑物，并且基于不同的應(yīng)用環(huán)境能夠形成不同的應(yīng)用類型，包括進(jìn)水建筑物、防水建筑物以及取水建筑物等。因此，基于水工建筑物實際涉及到的應(yīng)用環(huán)境相對較為特殊，需要根據(jù)不同的使用需求對建筑物進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，進(jìn)而保障水工建筑物自身的承載性相對較好的能夠形成較高的應(yīng)用價值。基于此，對于水工建筑物的建設(shè)設(shè)計需要能夠遵循以下兩個標(biāo)準(zhǔn)。

1.較高建設(shè)等級。

對于水工建筑物的建設(shè)需要能夠符合國家的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合以往我國的抗洪工程項目的實際建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對建筑物的施工進(jìn)行設(shè)計。需要針對于不同地域環(huán)境當(dāng)中的水文地質(zhì)條件對水工建筑物的施工建設(shè)開展計劃，保障符合建設(shè)等級。針對于建設(shè)等級處于1～4級之間的水工建筑物來講，在實際的應(yīng)用當(dāng)中如若遇到洪水的發(fā)生，需要能夠在修復(fù)建筑物的過程當(dāng)中對于其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的等級調(diào)整。并保障水工建筑物的設(shè)計能夠符合最低抗洪標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而才能夠保障水工建筑物在遇到洪水時能夠充分發(fā)揮出相應(yīng)的防護(hù)優(yōu)勢作用。例如水工建筑物的建設(shè)等級達(dá)到2級時，土石壩的實際高度如果超過90m，那么基于這種建設(shè)環(huán)境需要在原有的設(shè)計基礎(chǔ)上對水工建筑物增加一級設(shè)計需求，促使水工建筑物達(dá)到1級建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保障安全應(yīng)用效果。

2.良好安全系數(shù)。

除了基礎(chǔ)的等級設(shè)定，水工建筑物的施工建設(shè)當(dāng)中同樣需要將安全性作為其中重要的設(shè)計環(huán)節(jié)，保障水工建筑物能夠具有相對良好的防滑作用，在抗洪工作當(dāng)中能夠有效發(fā)揮相應(yīng)的使用功能。水工建筑物也需要能夠具有相對較好的抗侵襲效果，促使水工建筑物在防洪工作當(dāng)中能夠充分發(fā)揮擋水效果的形成相對良好的排泄效果，及時泄洪。因此在對水工建筑物的防洪安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中需要能夠充分考慮到關(guān)于水流面所能夠形成的最大摩擦阻力值，根據(jù)這一數(shù)據(jù)對于水工建筑物進(jìn)行設(shè)計。需要應(yīng)用到高質(zhì)量的建設(shè)施工材料，保證水工建筑物最終能夠形成高強度應(yīng)用效果，增加安全性，并保障實用性。

二、水工建筑物地基常見加固技術(shù)

1.巖基加固。

一般情況下水工建筑物的巖基加固處理主要是指對巖基處進(jìn)行灌漿施工，其中包括粘土灌漿、帷幕灌漿等不同的施工方式。這一加固技術(shù)的主要原理主要是應(yīng)用到的漿液具有一定的膠凝性，因此，通過泵壓設(shè)備灌入到地基的孔隙當(dāng)中能夠經(jīng)過硬化膠結(jié)效果將地基進(jìn)行充分的粘結(jié)，進(jìn)而保障地基形成整體狀態(tài)的能夠具有相對良好的抗?jié)B水性。基于這樣的應(yīng)用特點，在對地基進(jìn)行加固施工處理時，由于在其中會遇到破碎帶，導(dǎo)致過于分散的地基結(jié)構(gòu)難以形成加好的加固效果。因此需要清理破碎帶，將其中的巖石、碎石等進(jìn)行充分的清理，并在基巖上涂刷2～3層的水泥砂漿，完成后在巖基上進(jìn)行水槽挖掘施工處理，并澆筑固定混合比例的混凝土，形成截水墻后進(jìn)行施工灌注。

2.土基加固。

進(jìn)行水工建筑物的土基加固施工，需要對施工現(xiàn)場的地基土質(zhì)進(jìn)行全面的勘察分析，經(jīng)過確認(rèn)后，如若現(xiàn)場的土質(zhì)層相對較薄，則可以先行將其中的軟土挖掘出來后，更換成黏土、砂土或是沙壤土等土料進(jìn)行填充。這是由于這些土料的含水量相對較高，能夠在地基當(dāng)中形成相對良好的粘結(jié)效果，在這一過程當(dāng)中需要注意，更換的軟土層厚度不能夠超過2cm。在應(yīng)用其他的土料進(jìn)行回填作業(yè)時需要保障形成高強度的夯實施工處理，并注意在施工環(huán)節(jié)當(dāng)中的排水處理，在施工當(dāng)中可以應(yīng)用到沙井預(yù)壓方式，在地基的軟土層當(dāng)中安裝砂井，并使用到水射法對地基進(jìn)行打孔處理。在孔洞達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計深度后，清除孔內(nèi)的沉積物，并應(yīng)用到粗砂與中砂以1：3的比例對孔洞進(jìn)行灌注，進(jìn)而形成具有高強度的砂井。并且需要注意，砂井需要高處地面水平線，并在砂井周圍鋪設(shè)0.5～1cm厚度的砂墊層，促使各個砂井之間能夠形成聯(lián)通效果，構(gòu)建排水層。

在完成施工后保障在墊層形成堆積荷載，能夠達(dá)到設(shè)計荷載值的1.5倍效果。并且在常見的加固施工當(dāng)中同樣應(yīng)用到樁基基礎(chǔ)法進(jìn)行加固，尤其是在軟土地基當(dāng)中，能夠降低軟土地基的沉降情況，并保障水工建筑物的穩(wěn)定效果。應(yīng)用到樁基加固方式需要保障樁基的位移小于0.5mm，并對樁尖高處地面的沉降量以及預(yù)應(yīng)力進(jìn)行計算，避免超過地基自身的荷載量。在施工當(dāng)中由于水工建筑物的地基條件相對較差，因此，需要應(yīng)用到鋼筋混凝土形成連續(xù)墻，進(jìn)而保障建筑物的加固效果。并且在土基加固的施工建設(shè)當(dāng)中同樣常見應(yīng)用到振沖密壓方式，應(yīng)用到振沖置換施工方式主要是需要應(yīng)用到砂礫以及碎石等，經(jīng)過振沖器的高壓震動進(jìn)行填充。促使水工建筑物的地基呈現(xiàn)出復(fù)合型效果，不僅具有相對較好的排水效果的也能夠形成相對較高的防滲作用。

應(yīng)用到振沖擠密施工方式能夠適用于多種不同土質(zhì)結(jié)構(gòu)的地基，包括黃土、黏土以及粉土等，應(yīng)用到高壓振動效果，對顆粒填充物進(jìn)行壓力擠密，經(jīng)過重新排列，能夠降低地基當(dāng)中的孔隙數(shù)量，促使水工建筑物的地基固結(jié)性得到提升。在施工當(dāng)中常見應(yīng)到砂石以及礦渣的填充材料，根據(jù)工程的相應(yīng)需求，對地基的施工深度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)計處理后，保障在地基的處理當(dāng)中預(yù)留的寬度能夠符合施工需求承擔(dān)滿足預(yù)應(yīng)力的擴散條件，保障為水工建筑物的地基處理形成良好的加固效果。

3.斷層間隙加固。

對地基當(dāng)中的斷層進(jìn)行加固處理時需要充分考慮斷層的構(gòu)造，分析斷層當(dāng)中的膠結(jié)物填充程度，如若斷層的膠結(jié)狀態(tài)處于相對良好的效果則可以避免施工處理。如若地基當(dāng)中的斷層當(dāng)中存在較大的孔隙，且填充物處于相對松散的狀態(tài)，需要相應(yīng)的對斷層進(jìn)行處理。如若斷層深度相對較淺，則需要進(jìn)行清理后應(yīng)用到混凝土進(jìn)行填充，如若對斷層的性質(zhì)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)其具有相對較小的透水性，則需要相應(yīng)的能夠?qū)鄬佣逊e物進(jìn)行清理或應(yīng)用到混凝土或是砂漿對斷層進(jìn)行回填。如若斷層的透水性相對較強，且斷層的寬度相對較大，則可以在斷層處修建水泥混凝土截水墻，但是需要注意的是，截水墻的施工寬度需要保障在斷層3倍寬的基礎(chǔ)上。

三、振沖加固地基處理技術(shù)

1.施工準(zhǔn)備。

在水工建筑物的施工建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)用到振沖加固處理技術(shù)能夠保障地基提升自身承載力，保障建筑物最終的穩(wěn)定性與堅實度達(dá)到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并能夠提升水工建筑物在遇到洪水情況下的實際防洪效果，避免洪水泛濫造成國土損失的危害到社會的安全穩(wěn)定。良好的水工建筑物地基加固能夠保障水資源的有效截流，在較好的擋水效果下降低水資源的浪費，提升水資源利用率。因此，在對水工建筑物的地基應(yīng)用到振沖加固處理技術(shù)前需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，進(jìn)而為后續(xù)的施工創(chuàng)造有利條件。

首先來講，需要對施工現(xiàn)場的地基進(jìn)行清理，保障在施工過程當(dāng)中振沖碎石樁避免受到各種不定因素的影響干擾施工效果。出現(xiàn)雜物則會造成施工質(zhì)量無法得到保障并延誤施工進(jìn)度，在地基的施工范圍當(dāng)中如若發(fā)現(xiàn)存在著大量的淤泥堆積情況，或是存在的雜物較難清理，則需要應(yīng)用拋石擠壓法將施工出的淤泥進(jìn)行徹底的清理。通過強力擠壓能夠保障地基雜物的全部清除，保障后續(xù)振沖加固技術(shù)的應(yīng)用，完成場地處理后，應(yīng)用到碎石對場地進(jìn)行填筑施工，并進(jìn)行夯實碾壓，促使地基固結(jié)性得到提升。

其次，在施工過程當(dāng)中需要相關(guān)施工人員能夠基于不同的碎石樁進(jìn)行放樣測量工作，需要施工人員能夠根據(jù)施工設(shè)計圖紙當(dāng)中對于碎石樁的標(biāo)記點位進(jìn)行施工固定，測量放樣同樣需要參照于施工圖當(dāng)中的標(biāo)記點位進(jìn)行反復(fù)的對照，保障每一個碎石樁都能夠?qū)?yīng)到施工圖當(dāng)中的相應(yīng)標(biāo)記位置，在高度一致的施工效果下才能夠保障良好的加固效果。

最后，在初步確定碎石樁后需要能夠?qū)κ┕と藛T進(jìn)行相應(yīng)的交底工作處理，保障施工人員能夠?qū)κ┕そㄔO(shè)方案進(jìn)行全面了解后，應(yīng)用到振沖加固技術(shù)。做好施工當(dāng)中的技巧處理，并保障各個施工環(huán)節(jié)都能夠處于較高的完成效果，能夠有效降低在施工建設(shè)當(dāng)中出現(xiàn)的失誤情況。另外，需要在水工建筑物的地基施工加固處理當(dāng)中保障相應(yīng)的建設(shè)材料需求與施工材料準(zhǔn)備，在振沖加固技術(shù)當(dāng)中需要相應(yīng)的準(zhǔn)備振沖器、碎石材料、起重機、復(fù)合材料、金屬材料等，進(jìn)而在充足的材料保障下提升施工建設(shè)的質(zhì)量保障。

2.設(shè)計加固施工范圍。

應(yīng)用振沖加固處理對水工建筑物的地基進(jìn)行處理其中最為明顯的優(yōu)勢就是能夠適用于各種不同的應(yīng)用環(huán)境。并且基于在施工當(dāng)中應(yīng)用到含有沙石與礫石的粗砂地質(zhì)環(huán)境，使用振沖加固技術(shù)對地基進(jìn)行處理后能夠保障處于相對較高的強度狀態(tài)。如若發(fā)現(xiàn)在施工過程當(dāng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的阻力現(xiàn)象，則是在礫石之間產(chǎn)生較大的空隙，將會導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)松散。因此，應(yīng)用振沖加固技術(shù)需要盡可能應(yīng)用在具有良好土質(zhì)擠密效果的環(huán)境當(dāng)中。基于這樣的應(yīng)用特點，土質(zhì)密度越大則會產(chǎn)生更大的填料阻力效果，因此，需要應(yīng)用到相對較細(xì)的樁基，保障土質(zhì)與樁基之間緊密的結(jié)合，進(jìn)而能夠形成相對較好的加固效果。通常情況下的樁基抗剪力度需要能夠大于16kpa左右，并保障在地基的外圍加固4m寬的施工范圍，形成相對較好的滿堂加固效果，同樣也可以相應(yīng)的在地基當(dāng)中應(yīng)用碎石樁與振動樁，保障地基具有相對較好的固結(jié)性。

3.計算地基荷載力。

在對地基的荷載力進(jìn)行計算時，需要充分保障建筑物的壓力大于承載力，并需要應(yīng)用到公式fkc=1│Ac[fkpAp+（Ac-Ap）fak]=mfkp+（1+m）fak進(jìn)行相應(yīng)的計算。其中地基的荷載力與碎石樁的實際荷載力需要應(yīng)用到fkc和fkp表示，并且地基加固樁的作用面積與橫截面積需要分別應(yīng)用到Ac與Ap表示，在公式當(dāng)中的m實際表示為面積置換，且fak則表示為地基承載力的天然型特征值。

4.孔位間距計算。

計算孔位間距主要是為了保障樁與樁之間能夠形成相對較高的阻力效果，進(jìn)而保障樁基能夠充分發(fā)揮受力承載作用。一般來講，在大面積的水工建筑物施工建設(shè)當(dāng)中需要盡可能應(yīng)用到三角形的地基，進(jìn)而保障在三角形的充分穩(wěn)固結(jié)構(gòu)當(dāng)中形成較高的地基穩(wěn)定性。并且需要充分勘察土質(zhì)的實際情況的基礎(chǔ)上應(yīng)用到振沖器對地基進(jìn)行加工處理，基于土質(zhì)的密實程度，對于孔位的排列組合需要采用不同的分布方式。一般涉及到1.5m直徑的孔位，其間距需要應(yīng)用到公式進(jìn)行計算，其中，在該公式當(dāng)中，孔間距設(shè)定為d，而a作為系數(shù)，表示的是等邊三角形當(dāng)中的1.075系數(shù)。而填料實際量應(yīng)用到VP表示，在0.3～0.5之間進(jìn)行取值，v則代表的是地基的實際緊密情況下的填料量，e0代表的是土質(zhì)的孔隙比重，而e2則是相應(yīng)的樁基孔隙率，將孔隙比設(shè)定為e，且根據(jù)填料樁的實際情況fke對荷載力的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行計算。

5.地基樁長。

需要充分結(jié)合于地基的土質(zhì)情況對樁基的長度進(jìn)行設(shè)計確定，如若在施工建設(shè)當(dāng)中水工建筑物的地基為軟土地質(zhì)，因此，需要應(yīng)用到長度相對較長的樁基。如若軟土層的實際深度相對較淺，則應(yīng)用的樁基長度可以相對縮減，但是需要保障下方具有巖石層的良好承載效果，在對樁基的施工時需要分析應(yīng)用到的成本投入情況，經(jīng)濟(jì)成本最少的環(huán)境則是10m以內(nèi)的樁基施工。因此，基于軟土地質(zhì)的特殊性，建議應(yīng)用短于10m的樁基進(jìn)行施工，相應(yīng)的提升樁基施工的密度，進(jìn)而保障地基同樣能夠具有良好的承載力。并對振沖強度進(jìn)行控制，同樣需要對土質(zhì)的密實程度進(jìn)行分析后，建立在砂層的厚度基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，如若砂層較深，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H地質(zhì)條件，分析地質(zhì)的抗震條件，將砂層貫穿后進(jìn)行打樁。

6.填料施工。

保障對地基的良好振沖加固處理效果需要結(jié)合填料施工技術(shù)，將樁基進(jìn)行擠壓后，填入到地基的軟土層當(dāng)中，并結(jié)合地基的受力作用，對石料的填充需要結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計比例，常見應(yīng)用到粗砂粒與石料適配比例的混合，促使粗砂料能夠填充到縫隙當(dāng)中，形成良好的填充擠密效果，并且砂粒與石料具有良好的滲水能力，進(jìn)而避免積水現(xiàn)象的發(fā)生。

7.質(zhì)量控制。

控制施工質(zhì)量，在施工過程當(dāng)中能夠?qū)λ窟M(jìn)行嚴(yán)格的控制，進(jìn)而保障水量充足的情況下提升地基的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。并結(jié)合地基的土質(zhì)特征對水壓進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)軟土強度的逐漸遞增增加水壓。需要保障施工建設(shè)當(dāng)中的用電安全問題，時刻關(guān)注施工過程當(dāng)中的電壓變化，基于電流狀況超負(fù)荷時需要及時制止施工。并需要建立相應(yīng)的防護(hù)措施對施工作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，避免出現(xiàn)安全隱患問題。最后需要對施工完成的效果進(jìn)行質(zhì)量檢驗，在完成碎石樁振沖施工30天后需要抽樣檢測，需要保障檢測的數(shù)量能夠達(dá)到樁基孔位數(shù)的2%。還需要應(yīng)用到靜載試驗方式對施工后的地基土質(zhì)以及樁基質(zhì)量進(jìn)行校驗，進(jìn)而保證樁基施工質(zhì)量能夠符合水工建筑物的實際設(shè)計需求。

結(jié)論：在水工建筑物的施工建設(shè)中應(yīng)用到振沖加固技術(shù)能夠充分發(fā)揮振沖效果，對軟土地基進(jìn)行加固，構(gòu)建更加穩(wěn)固的地基，因此，為了保證良好的施工效果，需要做好充足的施工準(zhǔn)備，科學(xué)計算孔位間距以及荷載力，促使樁基之間能夠形成阻力，通過填充料達(dá)到振沖效果，以此提升水工建筑物的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，并增加工程效益保障。