水閘工程地基常用加固方法及適用范圍研究

摘要:水閘是一種控制水位和調節流量的低水頭水工建筑物，具有擋水和泄水雙重作用，在防洪、灌溉、排灌及發電等水利事業中，應用十分廣泛，水閘工程最為常用的幾種地基加固處理方法有:墊層法、強夯法、振動水沖法、沉井法等，對此進行了探討。

關鍵詞:水閘;加固;地基

中圖分類號:TU223 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)02-0288-01

1 墊層法

墊層法是工程中一種施工最簡便，應用最廣泛的地基處理方法，在改善地基應力分布，提高地基穩定性，特別是在減小基礎兩端地基上的塑性變形方面作用顯著。墊層的計算，主要是確定墊層的厚度和寬度，工程上多數采用按地基允許承載力的要求進行核算的方法。即假定墊層為基礎的一部分，要求墊層底面的平均壓力不大于該底面處地基的允許承載力，如果墊層厚度過小，往往不起墊層作用;如果厚度過大，基坑開挖有一定的困難，換填方量較大，不一定經驗合理。墊層材料的選擇，應遵循就地取材的原則，采用性能穩定、壓縮性低的天然或人工材料，如壤上、中砂、粗砂、含礫的粘土、灰土等。

2 強夯法

強夯法是一種快速加固軟基的方法，它是將很重的夯錘從高處自由落下，給地基以強大的沖擊力和振動，通過加密(使空氣或氣體排出)、固結(使水或流體排出)和預加變形(使各種顆粒成份在結構上重新排列)的作用，從而改善地基土的工程性質，使地基土的滲透性、壓縮性降低，密實度、承載力、穩定性得到提高，濕陷性和液化可能性得以消除。如今，強夯法加固地基的應用范圍己由最初的砂性土發展到現在的各種填土、濕陷性黃土、碎石土、一般粘性土、軟土及工業生活垃圾等各種地基，由陸上施工發展到水下施工。

3 振動水沖法

振動水沖法是一較好的地基處理方法，可提高地基承載力，減少沉降量，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。振沖孔添加填料擠擴成樁對地基起到振沖密實或振沖置換作用，對砂土或砂壤土地基尤為適用，而對粘性土地基也可使用，但加固效果不及砂類土地基。特別是對含水量較大，抗剪強度較低的軟粘土地基不宜采用。振動水沖法需利用專用施工設備，當振沖器啟動后，在很大的水平向沖動力及端部射水的聯合作用下，以每分鐘0.5-3m的速度擠入地基中并下沉到加固設計標高，在必要時清孔后，向孔內加入碎石或砂、礫石、煤研石、礦渣等填料，并向上逐段用振沖器振擠，使每段填料均達到要求的密實度，直到地面。在松軟地基中形成很多與地基土嚙合的碎石柱樁。對砂土地基，也可以不加入填料，利用振沖時砂土由孔坍陷而被擠密，也可以就地挖出砂料填入孔內。

4 沉井法

沉井是工程上應用較為廣泛的地基處理方法，用于水閘工程中可同時解決地基承載力和地基滲透變形的問題，同時對開挖流沙層也有利。沉井基礎主要適用于閘基上部為軟土層或流沙層，下部為硬土或巖石下臥層的情形。沉井應沉放到硬土層或巖基層表面。閘下地基內有難以清除的障礙物，或巖層表面傾斜較大時，不宜采用沉井基礎。沉井是一個筒狀結構物，一般為鋼筋混凝土結構。施工時，先在水閘設計底面高程就地將沉井制成(根據沉井高度和地基承載能力，可采用分節澆筑分節下沉)，然后在井孔內挖土，這時沉井在自身重力作用下克服井外土的摩阻力和沉井刃腳下土的阻力而下沉。當下沉到設計高程后，在井內用混凝土封底(也不可封底)即成為沉井基礎，水閘沉井為一般均回填土料。水閘沉井基礎的平面形狀多呈矩形，且布置簡單對稱，以便井體施工澆筑和均勻下沉。沉井平面尺寸視上部結構而定，一般只要等于或略大于上部結構尺寸即可。沉井的長度一般不超過30m，長寬比不宜大于3.0。沉井下沉時可能有少量偏斜，可在井壁頂部設襟邊，襟邊寬度不小于沉井全高的1/50，且不小于20cm。沉井是否需要封底，取決于下臥層基土的允許承載力，若下臥層基土允許承載力足夠，則應盡量采用不封底沉井。只有在允許承載力不夠時，才選用封底沉井。因為沉井開挖較深，地下水的影響大，沉井封底一般施工比較困難。不封底沉井內的回填，應選用滲透系數與井底基土相同的土料，并應分層夯實，以防止滲透變形和過大的沉降，使閘底與回填土脫開。

總之，水閘大部分建在平原、濱海區的第四紀覆蓋層上，常常會遇到疏松的砂土或軟弱的粘性土地基，需要進行一定的處理方可作為水閘的地基持力層。當地基承載力不能滿足規范的要求或最大沉降量或最大沉降差達不到規定要求時，必須采取措施進行地基加固處理。