探讨做好水闸施工中软基处理的有效措施

吴剑丰

惠州市水利水电工程质量检测站

摘要：软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水闸工程地基设计要求，需要及时进行处理，本文对做好水闸施工中软基处理的有效措施进行了详细地探讨。

关键词：水闸施工；软基处理；灌浆法

1 工程概况

某水闸是某河下游的一个小型进水闸，该水闸位处珠江三角洲冲积平原，属河口三角洲堆积地貌 在勘探孔深度控制范围内，场地岩土层按地质成因分为第四系耕植土、冲积土、残积土和白垩系基岩。场地土的类型为中软土，建筑场地类别为Ⅲ类。场地粉砂层为地震可液化砂土，钻孔液化指数平均值为4.02，该场地地基属轻微液化等级，软土层各项物理力学指标，如表1所示。

表1 软土层物理力学指标统计表

岩土名称 平均厚度（m） 容重（g/cm3） IL E E（MPa） c（kPa） φ（°） 承载力特征值（kPa）

淤泥 12.0 1.25 2.83 2.15 1.65 3.8 2.6 40

2 水闸软土地基问题

软土地基上建闸一共有两种情况，一是破旧堤建闸；二是新地基上建闸，闸两侧建引堤。对于新建的水闸，通常软土含水量W=60～100%的淤泥上，这种条件上地基承载力很难满足，就必须进行地基处理，处理方式大致有：复合地基、砼桩基、浅层换砂、浮运闸、木桩等等，而且水闸软基处理不但可以是闸基问题，还应该考虑整体性、全面性以及沉降变形的协调性及其一些过渡问题。现在的处理忽略闸两侧的地基处理及其沉降。

3 水闸施工中的软基处理措施

现在我们国家对于水闸地基处理有效的措施非常多，使用较多的主要有以下几种：桩基法、灌浆法、排水固结法、置换法等等，下面对几种处理措施进行介绍。

3.1 钢筋混凝土预制桩法

现在因为具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度非常快等一些特点，得到普遍运用，例如龙海市角美镇金山水闸，而地质条件覆盖上了一层lO米以上的淤泥土层，而地基处理通常采用了边长是250毫米的钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并且靠摩擦进行承载的，而钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，进而可以达到了水平稳定作用。

3.2 振冲法

用振冲器在土层当中振冲成孔，与此同时填以最大粒径不能超过5里面的石子，形成碎石桩进而可以达到了加固地基的目的。边振边往孔内进行填料，每一次所填料的厚度不能大于80厘米，而振密一段上提一段，如此分层填料以及振实，这样就形成了密实的桩柱。

3.3 灌浆法

这种措施主要是利用气压、液压以及电化学的原理将可以固化的一些浆液注入到地基介质当中或者是建筑物及其地基的缝隙部位当中。这种措施可以对加固淤泥软土地基具有非常明显的效果，例如某市水闸因为淤泥软基分布的不均匀，而且沉陷闸基沉降可以达到了0.63米，加固的时候采用了一些单管高压旋喷灌浆措施进行处理，每一个闸墩上游、下游侧以及中间各设置了几个灌浆孔，而且沿着闸墩轴线的两侧进行布孔，灌注的水泥浆，所成桩的直径是0.5米，采用的灌浆压力是20兆帕，经过处理以后闸基的沉降大体上是可以控制。还有一个就是对淤泥软土地基闸室淘空处理一般应该通过水闸上游的防渗如设置水平铺盖，接着就对闸室进行灌浆的处理，例如某市的水闸因为闸基渗流造成了闸室底板多个部位被淘空，加固的时候先在闸室的上游侧运用了一些帷幕灌浆进行防渗，灌浆帷幕布设置在闸墩上游侧的1.O米处，孔距为0.5米，如果是灌注的水泥浆，孔深为5.O米，其灌浆的压力为10兆帕。接下来对闸室淘空的部位采用了钻孔灌浆进行处理，先进行灌细砂，不吃砂以后，再进行灌水泥砂浆，而最后进行灌水泥浆，这样水闸除险加固以后的效果非常显著。

3.4 水泥搅拌桩

这种措施主要是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种很有效的形式，可以利用搅拌桩机将水泥喷人土体并充分搅拌，使水泥和土发生一系列的物理化学反应，这样就会使软土硬结而提高基础的强度。适用于处理粉土土质、泥炭土、淤泥质土以及淤泥。其主要的施工要点为：

（1）施工的时候一定要严格地控制喷浆的时间以及停浆的时间。每根桩开钻以后应该连续进行作业，不能中断喷浆 不能在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业，储浆罐内的储浆量不能小于一根桩的用量另加50千克。

（2）为了可以更好地确保水泥搅拌桩桩底、桩顶以及桩身的质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，搅拌头继续旋转并且连续喷浆的时候，余浆在上提过程当中全部进行喷人桩体，而且在桩顶部位进行磨桩头，停留的时间是30秒。

（3）现场拼装钻机、就位。第一次进场施工的时候，应该对桩机的电脑打印机、深度测量仪、电磁流量表、管道压力表、电流表进行标定。正常施工的时候应该经常进行复查，尤其是钻头叶片磨损超限应该立即进行补焊，这样就可以很好地确保桩体的桩径。

（4）水泥搅拌桩开钻之前，第一步就是用水清洗整个管道并且要检验管道当中有没有堵塞的现象，待水排尽以后才可以下钻。

3.5 排水固结

这个措施是在天然软土地基表层设置砂垫层等水平向排水体，并且在地基当中设置了砂井等竖向排水体，接着就加载预压，这样就使土体的孔隙水排出，逐渐地进行固结，地基发生了沉降。

1）竖向排水体施工

因为袋装砂井断面小、施工方便、设备简单、质量轻，造价通常都比较低，并且还不会由于施工操作上出现一些误差或者是地基发生水平以及垂直变形而丧失一些连续性，这样就在公路工程当中应用非常广泛。袋装砂井通常可以采用导管式的振动打设机械进行施工，而施工的步骤是：把内径为12cm的套管打到土当中预定的深度，然后放入到孔内，把袋的上面固定在装砂漏斗上，这样就可以从漏斗口将干砂边振动边流入砂袋，直到把袋子装满密实为止，接下来就可以慢慢地进行拔出导管。

2）水平向排水垫层

排水垫层的材料通常都是采用透水性非常好的粗砂，理想的砂料来源困难的时候，还可以采用连通的砂沟来代替整片砂垫层粉细砂通常不宜采用。排水垫层现在有下列几种施工措施：（1）当软土地基表面很软的时候，第一就是应该改善地基表面的持力条件，使其能供施工人员以及轻型运输工具行走。（2）如果硬壳层承载力不够的时候，通常采取的顺序推进摊铺法。（3）如果地基表层具有很厚的硬壳层，承载力非常好，通常就可以采用这种措施，也就是先堆成很多的砂堆，接下來就可以用机械或者是人工进行摊平。

4 水闸施工中的软基处理技术应用

从地质报告得出，该场地40米深度以内土层的力学性质较差，压缩性高，属不良地基土，而闸底处于浅层松软土层上，因此，只通过单一的桩基础处理，难以满足水闸地基使用要求。最后经过方案筛选，水闸范围内建筑物采用的管桩外径为 5OOmm，壁厚为125mm，设计桩长暂定为40m，总桩数为73根，本工程管桩按摩擦端承桩设计，单桩承载力特征值不低于750KN，最后一阵贯入度控制在10～18mm。

5 结束语

综上所述，通过工程实例可以表明，传统的基础处理方法造价非常高、工期非常长、难度非常大，只有结合不同的工程地质条件进行具体分析，才可以收到技术上合理，并且经济上效益非常显著的效果。随着这方面的理论研究以及工程案例的不断进行完善，这些有效措施可以为创造节约型社会贡献出非常多的力量。

参考文献：

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[2]纪德林，吴峰. 如何做好水闸施工中的软基处理工作[J]. 城市建设理论研究，2013（03）：17～18.

[3]杨宗章. 水闸施工中的软基处理方法及应用[J]. 建筑-建材-装饰，2012（05）：21～23.