水利工程中的基础处理方法

司全章

(新疆昌吉州阜康市白杨河水库建设管理处，新疆昌吉831500)

1 水利工程地基概况

我国的水利工程建设一般都是为了对自然环境下现有的地表水或者是地下水进行良好的控制、调节和利用，以此来达到各种水利工程除害兴利的作用。水利工程根据其设计的作用和效果可以分为很多类，根据其在实际应用中面对的对象将其分为防洪工程、农田水利工程、水利发电工程、航运与城市供水工程以及排水工程等。水利工程基础的建设在整个的水利工程建设中都是非常重要和关键的，这主要是因为地基能够通过对水利构筑物物理性能以及力学性能的改变而使得整个水利工程具有更加良好的整体性和稳定性，与此同时相应提高水利工程的防渗性，这样一种处理有助于水利工程主体构筑物的运行和施工，因此应当得到我们高度的关注和慎重的处理。

随着我国经济的长足发展以及人们对于生活质量和水平要求的不断提高，在进行水利工程的建设时就需要不断地开发和建设新的水利工程来满足人们的生活需要，但是在建设的过程中无疑会遇到较多的不良地基，包括天然地质条件的不足、硬度或者是承载力的不足等问题，这样一些问题都会使得地基上层的构筑物处在一种不稳定、不安全的状态中，正是因为这样我们才需要采取措施解决之。

2 水利工程中地基处理方法分析

2.1 CFG桩的应用

CFG桩技术实际上就是利用水泥粉煤灰碎石桩来处理铁路工程中软土地基的一种有效形式和方法，具体的操作和应用过程简述如下:在碎石桩的基础上掺入少量的石屑和粉煤灰以及适量的水泥，将其搅拌均匀以后就能够成为一种具有较好强度的桩体。这一桩体的骨料实际上还是碎石，石屑等的掺入主要是为了改善桩体整体的颗粒级配;而粉煤灰等的掺入则是希望能够较好地改善整个桩体的和易性，且这样一个过程还能够在一定程度上增加其活性，使得水泥的实际用量可以降低;水泥的掺入无疑是希望增加整个结构的粘结强度，使得一些柔性桩的实际强度能够有较大的提高。CFG桩在实际的施工环境中能够适应于多种不同的土质，包括黏土、粉土、砂土、淤泥质土以及人工填土等。

由上文中的分析可以看到，在CFG桩复合地基中，主要是由CFG桩体、褥垫层和桩周边的土体来共同承担上部结构的荷载，在这样一个共同承载的状态下，褥垫层所起的作用主要就是将来自于上部载荷的基地压力以及水平力通过适当的变形以后按照相应的比例分配并传递到桩周边的土体中去进行共同受力，与此同时也会发生桩的挤密效果，使得土体整体的承载力大幅提高，而桩周围土体的侧应力相应的就会得到改善。下文中将通过几个方面的内容来对CFG桩的作用机理予以说明:

2.1.1 对土基具有一定的挤密作用

这主要是因为对于地基中的一些散填土、粉土以及松散粉细沙而言，由于振动沉管CFG桩的振动作用和侧向的挤压作用，都会使得周边土体中的某些参数以及性质发生变化，具体来说，就是其空隙率比会有一定程度的降低，且含水率也会相应的降低，这样一种变化所导致的结果就是土体的干密度增大，且内摩擦角变大，这对于土体来说就是一个非常理想的变化状况，因为这意味着土的物理和力学性能都得到了较好的改善，桩间土的承载力也大大提高。

2.1.2 桩体的排水作用

CFG桩复合地基在成桩完成以后，由于其桩孔内以及周边都填充有过滤性能较好的粗颗粒填料，因此就相当于在地基内部形成了一个非常良好的人工竖向排水通道，在排水的同时还能够一定程度的减小通道内的压力，使得空隙内的水能够沿着桩体不断的向上排出，这样一种作用实际上就是消散和防止了振冲作用所带来的超孔隙水压力的增大，有利于水利工程地基处理中地基内部水的排除。更为重要的是，这样一种状况下水的排除是不会影响到桩体的强度的，甚至于反而能够使得土体整体的强度恢复甚至是超过其原有的承载力水平。

2.1.3 桩的预震效应

CFG桩复合地基在进行成桩的过程中，因振冲器对其按照一定的振动频率进行了振动或者是水平冲击，以此来加速土体的激振，这样一种作用的效果就是能够使得填料和土基土相应的提高预震的能力，并在此过程中提高其相对密实度和砂土的抗液化能力。

2.1.4 桩的置换作用

CFG桩复合桩基在进行成桩的过程中会经历一系列的物理变化、化学变化和物理化学变化，在这样一些变化的过程中，最为主要和关键的就是水泥的水解反应、水化反应以及与粉煤灰发生的凝硬反应，经过这样一系列的反应之后最终得到的就是不溶于水的稳定结晶化合物，这样一种稳定结晶化合物的生成和存在的好处就在于能够提高桩体的抗剪强度，并相应的提高其整体的变形模量，因此在相同的荷载条件下，经过处理的CFG桩的压缩性就会明显的降低。在这样一种状况下，通过基础传递来的复合地基的附加应力就会随着地形的变形逐渐的集中到桩体上来，最终导致应力集中状况的出现，使得绝大部分的应力都集中在桩的周边或者是端头处，而桩间的应力则相应减少，这样一种状况下复合地基的承载力是要远高于原地基的。

2.1.5 对桩周围的土质产生约束作用

对于一些无侧向约束的土体而言，在受到载荷的作用以后就会发生侧向变形，使得侧向的实际变形要比侧向的约束大，导致的结果就是产生垂直方向上的应力集中，而CFG桩在这里面起到的作用就是能够对桩周边土体的侧向变形予以约束，使得侧向的变形量减小，相应的也就能够减少垂直变形。

2.2 预应力管桩

在实际的应用环境中，预应力混凝土管桩还可进一步分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩。先张法预应力管桩就是采用先张法预应力工艺以及离心成型法制作而成的一种空心筒体的细长混凝土预制构件，这样一种管状构件的主要组成部分就是圆筒形的桩身、端头板和钢套箍。

在实际的施工环境下，管柱成桩的方法有较多种，具体来说有锤击法、振动法、射水法、预钻孔法和静压法等，在应用的过程中可根据工程需要以及实际的环境条件来选取，而其中最为常见的就是静压法。考虑到柴油机捶打桩时往往会产生较大的振动和噪声，而现代的很多工程有可能是在市区内进行，因此就开发出了大吨位的静力压桩机施压预应力管桩的工艺，这种工艺又可以进一步分为顶压式和抱压式。在应用的过程中，高强度预应力混凝土管桩的施工主要有以下几个方面的显著优势:①对持力层的变化状况有相当好的适应力;②形成的管桩长度是不受工程施工中所使用的机械设备约束和限制的;③预应力混凝土管桩具有穿透能力强和抗击打能力强的特点。

预应力混凝土管桩的施工方法有两种，一种是锤击法，另一种是静压法。锤击法的优势在于其施工的速度较快，且质量较高;而静压法在施工的过程中则能够借助于压桩机的自重和配重的重量来进行科学的压梁或者是压柱，向管桩顶部或者是侧面将整个的管桩夹住，以便于能够较好的向管桩本身来施力，最终将管桩压入到土体中去。在预应力管桩施工完成以后还需要进行相应的检测，在检测的过程中普遍采用的是桩基高应变法和低应变法。由此我们可以认识到，预应力混凝土管桩对于水利工程的基础处理而言，无疑也是非常好的一种方法。

3 结语

文中最为主要的是介绍了两种水利工程中基础处理的方法。我国的水利工程建设始终在良好的进行，但是在一些地质条件差或者是地形条件复杂的地区，进行水利工程建设无疑就会遇到基础不良的状况，我们必须在对其进行良好处理的基础之上才能够进行后续的施工。由此就可以看到，水利工程中基础的处理是非常必要和关键的，不仅仅是能够保证水利工程施工过程的正常进行，更重要的是能够保证水利工程构筑物主体部分的安全和稳定可靠。通过上文的分析表明，不管哪种方法在应用时都还是有所局限的，因此在应用时尽可能选择最为理想的即可。

［1］ 陶忠平.水利水电工程建设中不良地基基础处理方法研究［J］.水利水电技术，2007(12):27－29.

［2］ 何刚.浅谈水利水电工程基础处理的常用措施［J］.城市建设，2011(02):402－402.

［3］ 高淑红.水利工程施工中地基处理技术探讨［J］.中国新技术新产品，2011(24):59.