水工建筑物基礎處理探討

楊代齊

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 835000）

水工建筑物基礎處理探討

楊代齊

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 835000）

隨著經濟的發展，對水電工程建設方面的投資越來越大，水工建筑的規模也隨之擴大。在水電工程建設中首先考慮的就是安全問題，而地基與基礎處理是保障水工建筑物安全最基本的條件。水工建筑物的基礎處理就是采用一定的技術手段減少地基的天然缺陷，改善、提高地基性能，以便提高地基的強度、整體性、穩定性以及抗滲性等。本文主要從不同角度探討水工建筑物地基與基礎處理的相關問題。

水工建筑物；基礎處理

所以在水利水電工程建設中要重視基礎處理技術，確保地基與基礎的承載力，提高工程建設的安全性。

1 水工建筑物基礎處理要求和特征

1.1 水工建筑物基礎處理要求

水工建筑物是一項規模巨大的利民建設，在施工過程中有很多的注意事項，必須嚴格按照相關規定合理施工，以保障工程建設的順利完成。在施工過程中首先要分析工程地質勘探報告、了解相關的技術文件及施工地區內的地質狀況等，設計出工程地基與基礎的施工圖紙；在開挖前，需要按照施工方案的各項內容規定嚴格執行，妥善處理施工范圍內的各種管線、樹木等物件；如果施工地點比較偏僻、復雜，要首先了解施工區地層巖性、地質構造、地形地貌以及水文特征，做好施工前預防滑坡以及其他事項的措施；上述工作完成以后，將施工需要的機械設備開往施工地區，事先做好公路加寬、加固的工作；在現場施工時必須做好測量線的定位控制線、水準基準點等的尺寸，而且要辦理預檢手續。另外，要保證場地的平整性，合理設計排水系統，最后開挖地下水位基槽、管溝等，要根據具體的地質勘探文件，采取科學的措施，開展作業面的工作。

1.2 水工建筑物基礎處理特征

（1）安全性

對于水工建筑物來說，需要承受一定的荷載，運行條件比較復雜。地基基礎的處理技術就非常關鍵，它能夠提高水工建筑物的承載力與穩定性，避免建筑物因地基不穩或者低級險情而引發安全事件。

（2）技術復雜性

一般情況下，水工建筑物的地質條件比較復雜，施工中對各部分的要求也不盡相同，所以地基與基礎處理工作在很多情況下是非常復雜的。為了在復雜、繁瑣的工作下避免大的失誤，最大限度的減少損失，要認真做好地質勘查工作，在施工前進行必要的補充勘探以及現場施工試驗。

（3）施工質量的重要性

水工建筑的地基基礎工程是一項隱蔽工程，工程竣工以后很難直觀地進行質量檢查與評定，它的質量問題一般只有在運行使用過程中才能顯露出來。如果在使用過程中出現質量問題及事故，返工修補不僅耗費財力、人力，而且技術難度大，很難達到預期要求。所以說水工建筑的地基基礎工程施工應特別重視施工質量的檢查與控制。

（4）工期緊追性

一般情況下，水工建筑物的施工工期比較短，這是因為水工建筑物的地基基礎工程往往安排在枯水期進行，工期比較緊迫、干擾性比較大，需要經過周密的組織與安排，選擇一個功效較高的施工方案進行施工。

2 基礎處理技術分析

水工建筑地基基礎施工的技術方式有很多，不同的地質條件、自然環境、人文景象及地層地貌所使用的技術均有所不同。在進行水工建設時需要根據當地的實際情況，結合施工工程技術以及相關規定，選擇科學、合理的基礎處理技術，順利完成施工。比如我國西北、華北、關中等地區常常出現的黃土地基問題，濕陷性黃土地基對工程建設的危害性較大。下面就以西安麥德龍商場工程為例進行具體分析。

2.1 工程概況

西安麥德龍商場工程位于西安市南郊，其建筑面積為 12550m2，結構形式為單層輕型剛架結構，建筑物高 9.0m，基礎形式為條形基礎，基礎埋深2.8m。擬建場地地形不平，呈北高南低之勢，南北最大高差達 5.64m，屬自重濕陷性場地。設計地基處理方案為在基礎下做 3.0m厚的整片墊層，以消除地基的部分濕陷量。此工程基礎 3m厚墊層于2002年7月 20日開始施工，基礎及室內回填在 8月31日完成。在基礎分部工程完成后進行沉降觀測時，發現整個基礎出現不均勻沉降，其中西南部沉降量為6～14cm，而東北部沉降量為 0.5～2cm。造成不均勻沉降的主要原因在于地基處理存在著問題。下面就以此工程地基處理的全過程，分析其基礎產生不均勻沉降的原因。

2.2 基礎處理技術

2.2.1 墊層法分析

墊層法主要考慮地基在水的浸泡下受壓縮變形的情況，此技術在實施的過程中，首先將濕陷性黃土挖掘出來，然后用素土做墊層，以便消除地基的濕陷量，從而達到減少地基壓縮變形的效果，提高地基的承載能力。墊層法可以有局部墊層與整體墊層之分，二者的使用需要考慮多方面的因素，比如當工程要求濕陷性黃土的濕陷量在1～3m時，局部或整體墊層都可以使用；但是如果施工要求增強建筑物的水穩性或提高墊層土的承載力，這時就需要采用局部墊層技術完成工程要求。

墊層法中還需要對施工技術進行設計，設計時要注意考慮墊層的寬度、厚度、壓實系數以及承載力大小等問題，墊層設計技術的實施還需要考慮建筑物對地基變形及穩定要求，在此基礎之上，不違背當地經濟發展的要求。同時還須滿足以下條件：

（1）不能使用局部墊層技術處理地基的情況

在黃土類型的地基基礎處理中，要求局部土墊層的處理寬度要與基礎底邊的處理寬度大致相同，這樣未經處理的濕陷性土層可能還會由于管道泄漏或墊層側向滲入等問題而發生濕陷情況。所以在設置局部墊層時要注重考慮墊層的防水、隔水作用，如果地基比較容易受水浸濕或者是有防滲要求的建筑物，采用此種基礎處理是不合理的，需要采用另外的防滲、加固措施。

（2）基礎處理中墊層處理范圍分析

在水工建筑基礎處理過程中，若要采用整片墊層技術來處理地基問題，首先必須考慮墊層的平面處理范圍，合理的墊層處理范圍能保證基礎外墻大于墊層的厚度，以便增加工程的穩定性與承載力。

（3）地下水位變化時需要考慮的問題

對于自重濕陷性黃土地基來說，地下水位上升的情況不太常見，當地基的濕陷量沒有完全消除時，對于有嚴格防水要求的建筑物以及受水侵蝕比較大的建筑物，需要采用整片土墊層進行處理。但是如果地基的地下水位上升的自重濕陷性黃土場地，就需要考慮地下水位變化時，地基基礎的處理技術問題，特別是對于下部未處理的濕陷性土層引起濕陷的情況。

2.2.2 擠密樁法

本工程建筑的基坑處理采取用 3∶7的灰土進行人工分層回填，并用強制式打夯機和蛙式打夯機夯打密實，密實度均大于 0.93。這種技術首先要考慮樁孔的布置，一般情況下是按照施工設計要求，來確定樁孔的的平面位置，再將預先準備好的土在最優含水量的下層填入樁孔內，然后做搗實工序。通過成孔的橫向擠壓作用，把樁間的土壓實擠密，最終形成復合地基。但是在這個過程中，需要注意的是謹防粗顆粒沙、石等材料填入孔內，否則會破壞樁孔良好的通透性。

灰土擠密樁和土樁地基的使用一般有條件限制，它只適用于地下水位以上含水量為 14%～22%的濕陷性黃土以及人工填土地基。這種技術的處理深度比較深，另外它主要利用錘擊打入以及振動沉管的作用來實現樁孔的設置，然后在孔中填入填充材料，再經過一系列的壓實、擠密作用，徹底改變土層的濕陷性，提高建筑物的承載力。

填土土料采用外購深層粘土，灰土攪拌使用灰土攪拌機，對素土回填采用 18t振動碾進行碾壓，對灰土回填采用 14 t光碾進行碾壓。每層施工完畢按規范要求進行環刀法取土實驗，壓實度均在95%以上。整個墊層施工完畢后，檢測單位對墊層進行了靜載實驗和鉆孔取芯實驗，各項檢測指標均滿足設計和規范要求。按照總進度計劃要求，墊層施工完畢后，施工單位立即進行基礎分部工程的施工。

2.2.3 樁基礎

本工程設計采取 3m整片墊層消除地基部分濕陷量的地基處理措施。但是由于原地貌不平整，有高差，基礎下臥層土質不均勻，本工程的地基處理措施宜采用樁基礎，穿透全部濕陷土層，消除地基濕陷，減小建筑物的不均勻沉降。它主要是將成孔中原來的土排到孔的外面，而不改善樁孔周圍的土的性質。一般樁周圍的土都是受到水的浸濕，影響側樁的阻力作用。當樁基周圍的土發生自重濕陷時，側樁的阻力形式會發生改變，所以在濕陷性黃土樁基上一般不采用摩擦型樁。這類型的樁基礎的設計，除了需要滿足樁自身的強度以外，還需要考慮工程地質條件，如果是在非自重性黃土地基上，必須選用壓縮性較低的非濕陷性土層。這樣的話，在當樁周圍的土受到水的浸濕后，側樁的摩擦力的轉換也不會太過影響摩擦阻力的作用。

2.2.4 填土工程

工程的填方工程應在基礎施工前3個月內完成，以便使填方工程在基礎施工前有一個自然沉降的時間，使沉降趨于穩定。然而從此工程施工過程來看，其基礎墊層8月 16日完成，墊層完成后就立即進行基礎的施工，而且短短半個月又在墊層上增加了 2.8m厚的基礎荷載，因此其基礎墊層必然會產生沉降。又由于Ⅰ區墊層下臥土層壓縮性較Ⅱ區高，且墊層下面又有大面積的 3m左右深的基坑回填，因此建筑物基礎Ⅰ區的沉降量遠大于Ⅱ區，必然產生不均勻沉降。Ⅰ區、Ⅱ區位置見圖1。

圖1 建筑物基礎部分示意圖

3 結語

在水工建筑物施工中，地基基礎處理技術是關乎整個工程安全性的重要因素，可以說，地基和基礎是水工建筑的生命線，在施工過程中一定要把握主要技術要點，確保工程建筑的質量。

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TV223.2

B

1672-2469（2015）08-0082-03水工建筑物的工程建設是一項復雜、繁瑣的工作，它所涉及的面很廣，項目流動性很大。對工程類型、質量、方案、設計、自然條件等方面的要求都比較高。在工程施工過程中很容易出現質量問題，影響整個工程的進度以及工程安全性。

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.027

楊代齊（1983年—），男，工程師。