水閘工程地基處理的技術要點

宋磊

（大禹節水集團股份有限公司 甘肅蘭州 730000）

水閘是一種對水位進行控制和水量調節的低水頭水工建筑物，可以起到擋水及泄水的作用。在防洪、灌溉等各種不同類型的水利事業中可以實現合理利用，水閘地基在水閘工程運行中具有非常重要影響和作用，會直接對水閘運行效果產生影響。各種不同類型水閘地基在建設時，地基處理方法具有非常明顯差異性，必須要保證在適應范圍之內對現有諸多技術進行合理利用，這樣才能夠保證水閘工程地基處理效果，促使水閘的運行具有一定的安全性和可靠性。

1 水閘工程地基常用防滲方法及技術要點

1.1 板樁

板樁可以被看作是目前水閘工程項目在建設時使用相對比較廣泛的一種垂直防滲體結構。板樁在提出和具體應用時，要結合目前現有諸多材料，將其劃分為不同類型，主要是以木板樁、鋼板樁和鋼筋混凝土板樁幾種組合而成。木板樁由于其木材供應相對較為緊張，同時經常會出現接口脫開等問題，無法為施工質量提供保證，同時其自身的透水性也比較差。鋼板樁由于其自身的打撥相對比較方便，可以實現重復使用，通常在臨時防護中的應用范圍相對較廣，而在特殊施工狀態下，對于板樁入土深度提出的要求普遍比較高，可以適當在永久性建筑中實現合理利用。對一般工程來說，大多數情況下都是以鋼筋混凝土板樁為主。

鋼筋混凝土板樁的入土深度通常要結合地下輪廓布置及防滲長度計算結果來進行確定，通常單排樁普遍是在閘底板的上游側進行處理。結合過去一系列大型水閘實踐操作經驗，可以總結出鋼筋混凝土板樁的長度基本上是以3～5m 為主，板樁自身長度相對比較長，無形當中導致施工難度有所增加。鋼筋混凝土板樁自身厚度及寬度要求，要結合防滲提出的一系列要求以及打樁設備的基本條件來進行確定。結合水閘工程項目的實踐操作經驗，板樁最小厚度要控制在20cm以上，寬度要控制在40cm 之上，這樣不僅能夠滿足目前防滲中提出的基本要求，而且能夠滿足結構剛度的要求，為施工提供便利條件。為了最大限度地保證板樁在防滲時的效果可以得到強化，鋼筋混凝土板樁側面需要對齒墻進行合理設置，在板樁完成施工之后，在齒墻內部需要對水泥砂漿灌孔進行合理利用。在整個板樁的下段應當對公榫進行設置，公榫與板樁可以實現同時預制，或者可以利用木榫對板樁進行有效保護，促使其直接入槽。為了保證板樁施打具有一定的便利性，板樁的端部通常都會直接做成尖牙狀。

一直以來，板樁都是垂直防滲體中的一種，其自身具有非常良好的防滲效果。但是需要注意的是，要配備對應的打樁設備，整個過程中需要投入的造價普遍比較高，甚至還會延長部分施工時間［1］。所以此時，只有當現有鋪蓋無法滿足防滲要求時，或者是呈現出不太經濟的狀態時，才可以對其進行合理利用，這樣能夠對地基土起到良好的液化效果。

1.2 高壓噴射灌漿帷幕

高壓噴射灌漿帷幕通常是指對高壓射流沖擊力進行合理利用，這樣能夠對被灌土體進行一定的破壞，促使漿液與土體顆粒之間能夠實現有效的摻結，進而形成防滲帷幕，是防滲中比較常見的技術手段之一。高壓噴射灌漿主要是以鉆機為基礎，將帶油噴嘴的主漿鉆注漿管直接鉆到土層，預定深度之后，以高壓為基礎，促使漿液或者水直接從噴嘴當中噴射而出，逐漸形成噴射流，這樣能夠對土層造成一系列的沖擊影響。如果是能量相對比較大或者速度過快的脈動狀射流，那么其自身動壓力會超過土層結構強度，此時，土顆粒會直接從土層當中剝落下來，部分細顆粒會直接隨著漿液或者水冒出地面，其他土地在整個射流的沖擊力及重力影響下可以實現與漿液之間的攪拌混合。按照一定漿土比例或者質量要求，以規律的方式對其進行重新排列，將液凝固之后，可以直接在土層當中逐漸形成固結體。固結體無論是在形狀或者高壓噴射流的作用方向等各方面，具有密切聯系［2］。當噴射流呈現出懸噴狀態時，團結體會呈現出圓形，而噴射流束固定一個方向進行噴射時，團結體則為條形。如果噴射流是以逆時針或者順時針小于180°的方式來進行往復噴射，則呈現出扇形狀態。在整個垂直防滲體高壓噴射體中的利用，基本上是以定噴或者擺噴結構為主，或者以旋噴結構來進行操作。由于高壓噴射灌漿法在應用時自身的使用壓力普遍比較大，噴射流的能量過大速度過快，連續且集中地在土地當中作用，產生的高壓應力及充實的各種不同類型因素條件勢必會產生一系列影響，對粒徑相對比較小的細粒土或者顆粒過大的卵石等都可以造成巨大的沖擊破碎效果，促使注入的漿液及土拌和均勻之后能夠逐漸凝固成為全新的固結體。

經過一系列實踐研究結果可以看出，高壓噴射灌漿法在應用時，無論是對淤泥或者是粘土等各種不同類型的地基都可以起到良好的處理效果。針對土層當中含有的大量植物根莖地基，由于噴射流很有可能會受到嚴重的削弱影響，其自身的沖擊破碎力呈現出急劇下降的狀態，對最終處理效果造成不良影響［3］。對其中含有多種的有機物質土層來說，其自身的處理效果完全取決于固結體的化學穩定性。由于上述土體自身的組成相對比較復雜，相互之間的差別也具有一定的懸殊，所以高壓噴射灌漿的處理效果差異性普遍比較大，切忌不能一概而論，而是要結合現場試驗結果，對其自身的適用性展開深入分析。高壓噴射灌漿防滲帷幕布控孔過程中，要結合防滲體提出的基本要求，對施工設備及噴射方法等進行合理選擇和利用，必要情況下，需要通過現場試驗來進行確定。

2 水閘工程地基常用加固方法及技術要點

2.1 墊層法

墊層法主要是將水閘基底附近一定深度范圍內的軟弱土層進行徹底挖除處理，以人工回填土的方式對其進行壓實處理，是目前地基加固處理中常見的方法之一。墊層在應用時具有一定便利性，是目前比較常見的地基處理方法之一，對地基應力分布可以起到良好的改善效果，同時，能夠保證地基穩定性得到提升。尤其是在減小基礎兩端地基塑性變形能力上具有實質性意義，同時，能夠盡可能減小地基沉降等［4］。對墊層進行計算和分析時，主要是對墊層的厚度及寬度進行確定，在工程項目建設過程中，基本上是以地基允許承載力要求來進行核算。針對墊層材料進行選擇時，要遵循就地取材的基本原則，盡可能選擇利用性能相對穩定以及壓縮性比較低的天然或者人工材料，如粘土或中砂等。從施工便利角度出發對其展開深入分析時，粘粒的含量控制在10%～20%的壤土類土壤最為合適，由于這類土比較容易破碎壓實，其自身結構穩定性相對比較高。

2.2 振動水沖法

振動水沖法是目前比較常見的一種地基處理方法，有利于保證地基承載力得到提升，同時，能夠盡可能減少沉降量。尤其是對于飽和砂土來說，可以保證其自身的振動液化能力得到提升，整個操作流程相對比較便利，同時，造價成本投入普遍比較低。振沖孔添加填料擠擴成樁對于地基的振沖置換具有非常重要影響和作用，特別是對于砂土或者砂壤土地基具有實質性意義。處理之后的砂土相對密度可以達到0.7以上，整個粘性土地基承載力可以達到200～300kPa。振動水沖法在應用時，需要以專業的施工設備為基礎，在振動器啟動之后，由于其在很大的水平向基礎上，可以實現沖動力及端部射水之間的結合，使用0.5～3m/min 的速度可以直接進入到地基當中，并且下沉到加固設計標高為止。在必要時，通常要在清孔完成之后向其中增加碎石等各種不同類型填料，促使每段填料可以達到標準要求，保證滿足密實度的要求，一直到地面為止［5-6］。在整個松軟地基當中可以形成多數與地基土質的碎石柱狀，對于砂土地基，可以適當結合實際情況，不在其中加入填料，而是直接利用振沖時的砂土，直接由孔坍陷而被擠密。

振沖孔添加填料擠擴成樁，要對樁徑以及間距等進行確定，通常情況下，會受到振沖器大小的影響，同時，還要對當地的土質條件展開綜合分析。目前，我國比較常見的振沖器直徑通?？刂圃?.3～0.5m，而承重直徑小的通常是0.5m，大的可以達到1m 以上，通常控制在0.6～0.8m的范圍之內。在整個振沖孔孔距方面，通常是按照2～3 倍的樁基來進行布置，一般會選擇1.5～2.5m范圍之內。振沖孔一般是以梅花型或者方格型來進行合理布置，結合施工機具中提出的一系列條件及施工難易程度，通常正沖孔的孔深應當控制在4～18m，如果深度過大，施工難度勢必會有所增加。由于該加固方法在應用時經過加固處理后會有所沉降，所以對于松軟土層并不是很厚，或者相對硬層埋藏不深的情況下，要保證振沖孔可以直接打穿軟土層，這樣能夠盡可能減小地基沉降量。

3 水閘工程地基處理設計及施工要點

3.1 水閘工程地基處理方案的選擇

在針對地基處理方案進行選擇和實施之前，需要提前進入到施工現場內部，對現場的地質條件及周邊環境等展開深入調查，這樣才能夠為地基處理方法的選擇和利用提供可靠依據作為支持。在整個結構條件方面，需要對建筑物的剛度及結構受力體系等展開綜合分析，地質條件對于地基處理方法選擇具有非常重要影響和作用，需要深入到現場內部對地形及地質等各方面影響因素展開綜合分析。各種不同類型的軟土地基的性狀具有非常明顯差異性，現場地質條件也會受到場地位置不同而呈現出一系列變化，即便是同一地質條件，也會出現各種不同類型的地基處理方案，要結合實際情況，保證地基處理效果。在對地基處理方案進行選擇時，要對周邊環境帶來的一系列影響進行綜合分析，否則勢必會對環境造成嚴重的影響。如果利用降水預壓法等，勢必會導致周邊建筑物或者周邊地區出現附加沉降。對高壓噴射注漿法進行利用時，很有可能會對周邊環境造成污染影響，因此，要結合實際情況，盡可能避免對環境影響造成的不良影響。

除此之外，在對地基處理方案進行選擇和確定之前，需要對巖土工程勘察資料及周邊環境等諸多因素條件展開綜合分析，對地基處理方案進行確定，要對勘察資料是否齊全進行確定，這樣能夠為后續方案的制訂提供可靠參考。地基處理施工過程中，振動以及擠土很有可能會導致周邊建筑物或者地下管線出現附加的沉降及開裂等問題。所以，在對地基處理方案進行確定之前，要對附近建筑物及地下管線具體分布情況進行深入了解，這樣能夠盡可能避免出現各種不同類型的突發事件。

3.2 水閘工程地基處理施工技術要點

結合水閘工程項目在地基處理設計方案中提出的一系列要求，對施工計劃進行科學合理的編制和落實。在施工前期，需要對施工區域范圍內的工程地質及水文地質情況等展開深入調查，一旦出現問題，要立即采取有針對性的對策進行處理。在項目具體施工之前，需要對試驗性施工進行有效推進，這樣能夠保證勘探及設計與實際之間的一致性。在施工前期，需要安排與地下水位變化情況之間的有效結合，在施工中可能會出現各種不同類型新問題，要結合實際情況，對設計方案中的內容進行適當調整，這樣才能夠保證地基處理效果。水閘地基處理過程中會涉及到的文件相對比較多，包括設計文件及施工過程中涉及的更改措施、施工日記等，需要保證各種不同類型文件在編制和使用時的針對性和有效性，保證其中涉及的內容記錄具有一定真實性，這樣才能夠為后續的查找和翻閱提供便利條件。

4 結語

水閘工程項目在建設時，要想保證地基處理技術的合理應用，就必須要意識到地基防滲施工技術及加固處理技術在其中的重要性。結合施工現場實際情況，對施工方案進行科學合理的編制和落實，保證可以滿足防滲及承載力等各方面的基本要求。在保證水閘工程地基處理質量得到有效提升的基礎上，可以體現出一定的經濟性、適用性。