水工建筑物设计中地基处理振冲加固技术分析

◎钘焦宇

水工建筑物作为现代建筑工程项目当中的重要项目，地基处理工作对于建筑物的承载性尤为重要，尤其是在水工建筑物当中常见存在的软土地基问题，更是需要应用到相应的地基加固技术进行处理，需要能够综合考虑到地基的沉降以及渗透能力，相应的提升地基的承载性进而才能够保障水工建筑物具有较为稳固的安全效果，在地基处理技术当中，振冲加固技术具有代表性应用价值，能够适用于各种不同的水工建筑物的建设环境，因此，本文将结合水工建筑物当中常见的地基加固技术进行分析，进而对地基振冲加固处理方式进行更为全面的研究。

引言：水工建筑物主要是应用于我国防控水患以及水资源的开发利用工作当中，对于我国的能源资源使用以及国土安全保护具有重要影响作用，因此水工建筑物的应用必须能够建立在更为良好的安全性与稳定性的基础上，需要能够对水工建筑物当中常见的地基问题进行相应的处理，应用到加固技术保障质量的基础上提升地基的承载力，这主要是由于水工建筑物与其他的建筑物具有一定的差别，大多数需要应用到存在水的环境当中，因此，需要保障水工建筑物的地基同样能够形成防渗透作用，能够适应特殊环境的使用需求，灵活应用到地基加固技术，保障水工建筑的安全。

一、概述水工建筑物

一般情况下来讲，水工建筑物在我国的建筑工程项目当中主要是应用到各种需要涉及到水资源的环境当中，对于水资源的开发具有一定的保护作用，并能够形成承载水力的作用。我国在农田灌溉以及水利工程当中常见应用到水工建筑物，并且基于不同的应用环境能够形成不同的应用类型，包括进水建筑物、防水建筑物以及取水建筑物等。因此，基于水工建筑物实际涉及到的应用环境相对较为特殊，需要根据不同的使用需求对建筑物进行相应的设计，进而保障水工建筑物自身的承载性相对较好的能够形成较高的应用价值。基于此，对于水工建筑物的建设设计需要能够遵循以下两个标准。

1.较高建设等级。

对于水工建筑物的建设需要能够符合国家的建设标准，并结合以往我国的抗洪工程项目的实际建设标准对建筑物的施工进行设计。需要针对于不同地域环境当中的水文地质条件对水工建筑物的施工建设开展计划，保障符合建设等级。针对于建设等级处于1～4级之间的水工建筑物来讲，在实际的应用当中如若遇到洪水的发生，需要能够在修复建筑物的过程当中对于其建设标准进行相应的等级调整。并保障水工建筑物的设计能够符合最低抗洪标准，进而才能够保障水工建筑物在遇到洪水时能够充分发挥出相应的防护优势作用。例如水工建筑物的建设等级达到2级时，土石坝的实际高度如果超过90m，那么基于这种建设环境需要在原有的设计基础上对水工建筑物增加一级设计需求，促使水工建筑物达到1级建设标准，才能够保障安全应用效果。

2.良好安全系数。

除了基础的等级设定，水工建筑物的施工建设当中同样需要将安全性作为其中重要的设计环节，保障水工建筑物能够具有相对良好的防滑作用，在抗洪工作当中能够有效发挥相应的使用功能。水工建筑物也需要能够具有相对较好的抗侵袭效果，促使水工建筑物在防洪工作当中能够充分发挥挡水效果的形成相对良好的排泄效果，及时泄洪。因此在对水工建筑物的防洪安全系数进行设计的过程当中需要能够充分考虑到关于水流面所能够形成的最大摩擦阻力值，根据这一数据对于水工建筑物进行设计。需要应用到高质量的建设施工材料，保证水工建筑物最终能够形成高强度应用效果，增加安全性，并保障实用性。

二、水工建筑物地基常见加固技术

1.岩基加固。

一般情况下水工建筑物的岩基加固处理主要是指对岩基处进行灌浆施工，其中包括粘土灌浆、帷幕灌浆等不同的施工方式。这一加固技术的主要原理主要是应用到的浆液具有一定的胶凝性，因此，通过泵压设备灌入到地基的孔隙当中能够经过硬化胶结效果将地基进行充分的粘结，进而保障地基形成整体状态的能够具有相对良好的抗渗水性。基于这样的应用特点，在对地基进行加固施工处理时，由于在其中会遇到破碎带，导致过于分散的地基结构难以形成加好的加固效果。因此需要清理破碎带，将其中的岩石、碎石等进行充分的清理，并在基岩上涂刷2～3层的水泥砂浆，完成后在岩基上进行水槽挖掘施工处理，并浇筑固定混合比例的混凝土，形成截水墙后进行施工灌注。

2.土基加固。

进行水工建筑物的土基加固施工，需要对施工现场的地基土质进行全面的勘察分析，经过确认后，如若现场的土质层相对较薄，则可以先行将其中的软土挖掘出来后，更换成黏土、砂土或是沙壤土等土料进行填充。这是由于这些土料的含水量相对较高，能够在地基当中形成相对良好的粘结效果，在这一过程当中需要注意，更换的软土层厚度不能够超过2cm。在应用其他的土料进行回填作业时需要保障形成高强度的夯实施工处理，并注意在施工环节当中的排水处理，在施工当中可以应用到沙井预压方式，在地基的软土层当中安装砂井，并使用到水射法对地基进行打孔处理。在孔洞达到相应的设计深度后，清除孔内的沉积物，并应用到粗砂与中砂以1：3的比例对孔洞进行灌注，进而形成具有高强度的砂井。并且需要注意，砂井需要高处地面水平线，并在砂井周围铺设0.5～1cm厚度的砂垫层，促使各个砂井之间能够形成联通效果，构建排水层。

在完成施工后保障在垫层形成堆积荷载，能够达到设计荷载值的1.5倍效果。并且在常见的加固施工当中同样应用到桩基基础法进行加固，尤其是在软土地基当中，能够降低软土地基的沉降情况，并保障水工建筑物的稳定效果。应用到桩基加固方式需要保障桩基的位移小于0.5mm，并对桩尖高处地面的沉降量以及预应力进行计算，避免超过地基自身的荷载量。在施工当中由于水工建筑物的地基条件相对较差，因此，需要应用到钢筋混凝土形成连续墙，进而保障建筑物的加固效果。并且在土基加固的施工建设当中同样常见应用到振冲密压方式，应用到振冲置换施工方式主要是需要应用到砂砾以及碎石等，经过振冲器的高压震动进行填充。促使水工建筑物的地基呈现出复合型效果，不仅具有相对较好的排水效果的也能够形成相对较高的防渗作用。

应用到振冲挤密施工方式能够适用于多种不同土质结构的地基，包括黄土、黏土以及粉土等，应用到高压振动效果，对颗粒填充物进行压力挤密，经过重新排列，能够降低地基当中的孔隙数量，促使水工建筑物的地基固结性得到提升。在施工当中常见应到砂石以及矿渣的填充材料，根据工程的相应需求，对地基的施工深度进行调节。在经过相应的设计处理后，保障在地基的处理当中预留的宽度能够符合施工需求承担满足预应力的扩散条件，保障为水工建筑物的地基处理形成良好的加固效果。

3.断层间隙加固。

对地基当中的断层进行加固处理时需要充分考虑断层的构造，分析断层当中的胶结物填充程度，如若断层的胶结状态处于相对良好的效果则可以避免施工处理。如若地基当中的断层当中存在较大的孔隙，且填充物处于相对松散的状态，需要相应的对断层进行处理。如若断层深度相对较浅，则需要进行清理后应用到混凝土进行填充，如若对断层的性质进行分析后发现其具有相对较小的透水性，则需要相应的能够对断层堆积物进行清理或应用到混凝土或是砂浆对断层进行回填。如若断层的透水性相对较强，且断层的宽度相对较大，则可以在断层处修建水泥混凝土截水墙，但是需要注意的是，截水墙的施工宽度需要保障在断层3倍宽的基础上。

三、振冲加固地基处理技术

1.施工准备。

在水工建筑物的施工建设当中，应用到振冲加固处理技术能够保障地基提升自身承载力，保障建筑物最终的稳定性与坚实度达到建设标准，并能够提升水工建筑物在遇到洪水情况下的实际防洪效果，避免洪水泛滥造成国土损失的危害到社会的安全稳定。良好的水工建筑物地基加固能够保障水资源的有效截流，在较好的挡水效果下降低水资源的浪费，提升水资源利用率。因此，在对水工建筑物的地基应用到振冲加固处理技术前需要做好相应的准备，进而为后续的施工创造有利条件。

首先来讲，需要对施工现场的地基进行清理，保障在施工过程当中振冲碎石桩避免受到各种不定因素的影响干扰施工效果。出现杂物则会造成施工质量无法得到保障并延误施工进度，在地基的施工范围当中如若发现存在着大量的淤泥堆积情况，或是存在的杂物较难清理，则需要应用抛石挤压法将施工出的淤泥进行彻底的清理。通过强力挤压能够保障地基杂物的全部清除，保障后续振冲加固技术的应用，完成场地处理后，应用到碎石对场地进行填筑施工，并进行夯实碾压，促使地基固结性得到提升。

其次，在施工过程当中需要相关施工人员能够基于不同的碎石桩进行放样测量工作，需要施工人员能够根据施工设计图纸当中对于碎石桩的标记点位进行施工固定，测量放样同样需要参照于施工图当中的标记点位进行反复的对照，保障每一个碎石桩都能够对应到施工图当中的相应标记位置，在高度一致的施工效果下才能够保障良好的加固效果。

最后，在初步确定碎石桩后需要能够对施工人员进行相应的交底工作处理，保障施工人员能够对施工建设方案进行全面了解后，应用到振冲加固技术。做好施工当中的技巧处理，并保障各个施工环节都能够处于较高的完成效果，能够有效降低在施工建设当中出现的失误情况。另外，需要在水工建筑物的地基施工加固处理当中保障相应的建设材料需求与施工材料准备，在振冲加固技术当中需要相应的准备振冲器、碎石材料、起重机、复合材料、金属材料等，进而在充足的材料保障下提升施工建设的质量保障。

2.设计加固施工范围。

应用振冲加固处理对水工建筑物的地基进行处理其中最为明显的优势就是能够适用于各种不同的应用环境。并且基于在施工当中应用到含有沙石与砾石的粗砂地质环境，使用振冲加固技术对地基进行处理后能够保障处于相对较高的强度状态。如若发现在施工过程当中出现严重的阻力现象，则是在砾石之间产生较大的空隙，将会导致地基结构松散。因此，应用振冲加固技术需要尽可能应用在具有良好土质挤密效果的环境当中。基于这样的应用特点，土质密度越大则会产生更大的填料阻力效果，因此，需要应用到相对较细的桩基，保障土质与桩基之间紧密的结合，进而能够形成相对较好的加固效果。通常情况下的桩基抗剪力度需要能够大于16kpa左右，并保障在地基的外围加固4m宽的施工范围，形成相对较好的满堂加固效果，同样也可以相应的在地基当中应用碎石桩与振动桩，保障地基具有相对较好的固结性。

3.计算地基荷载力。

在对地基的荷载力进行计算时，需要充分保障建筑物的压力大于承载力，并需要应用到公式fkc=1│Ac[fkpAp+（Ac-Ap）fak]=mfkp+（1+m）fak进行相应的计算。其中地基的荷载力与碎石桩的实际荷载力需要应用到fkc和fkp表示，并且地基加固桩的作用面积与横截面积需要分别应用到Ac与Ap表示，在公式当中的m实际表示为面积置换，且fak则表示为地基承载力的天然型特征值。

4.孔位间距计算。

计算孔位间距主要是为了保障桩与桩之间能够形成相对较高的阻力效果，进而保障桩基能够充分发挥受力承载作用。一般来讲，在大面积的水工建筑物施工建设当中需要尽可能应用到三角形的地基，进而保障在三角形的充分稳固结构当中形成较高的地基稳定性。并且需要充分勘察土质的实际情况的基础上应用到振冲器对地基进行加工处理，基于土质的密实程度，对于孔位的排列组合需要采用不同的分布方式。一般涉及到1.5m直径的孔位，其间距需要应用到公式进行计算，其中，在该公式当中，孔间距设定为d，而a作为系数，表示的是等边三角形当中的1.075系数。而填料实际量应用到VP表示，在0.3～0.5之间进行取值，v则代表的是地基的实际紧密情况下的填料量，e0代表的是土质的孔隙比重，而e2则是相应的桩基孔隙率，将孔隙比设定为e，且根据填料桩的实际情况fke对荷载力的标准状态进行计算。

5.地基桩长。

需要充分结合于地基的土质情况对桩基的长度进行设计确定，如若在施工建设当中水工建筑物的地基为软土地质，因此，需要应用到长度相对较长的桩基。如若软土层的实际深度相对较浅，则应用的桩基长度可以相对缩减，但是需要保障下方具有岩石层的良好承载效果，在对桩基的施工时需要分析应用到的成本投入情况，经济成本最少的环境则是10m以内的桩基施工。因此，基于软土地质的特殊性，建议应用短于10m的桩基进行施工，相应的提升桩基施工的密度，进而保障地基同样能够具有良好的承载力。并对振冲强度进行控制，同样需要对土质的密实程度进行分析后，建立在砂层的厚度基础上进行施工，如若砂层较深，需要结合当地的实际地质条件，分析地质的抗震条件，将砂层贯穿后进行打桩。

6.填料施工。

保障对地基的良好振冲加固处理效果需要结合填料施工技术，将桩基进行挤压后，填入到地基的软土层当中，并结合地基的受力作用，对石料的填充需要结合相应的设计比例，常见应用到粗砂粒与石料适配比例的混合，促使粗砂料能够填充到缝隙当中，形成良好的填充挤密效果，并且砂粒与石料具有良好的渗水能力，进而避免积水现象的发生。

7.质量控制。

控制施工质量，在施工过程当中能够对水量进行严格的控制，进而保障水量充足的情况下提升地基的结构质量，避免坍塌现象的发生。并结合地基的土质特征对水压进行调整，根据软土强度的逐渐递增增加水压。需要保障施工建设当中的用电安全问题，时刻关注施工过程当中的电压变化，基于电流状况超负荷时需要及时制止施工。并需要建立相应的防护措施对施工作业进行监控，避免出现安全隐患问题。最后需要对施工完成的效果进行质量检验，在完成碎石桩振冲施工30天后需要抽样检测，需要保障检测的数量能够达到桩基孔位数的2%。还需要应用到静载试验方式对施工后的地基土质以及桩基质量进行校验，进而保证桩基施工质量能够符合水工建筑物的实际设计需求。

结论：在水工建筑物的施工建设中应用到振冲加固技术能够充分发挥振冲效果，对软土地基进行加固，构建更加稳固的地基，因此，为了保证良好的施工效果，需要做好充足的施工准备，科学计算孔位间距以及荷载力，促使桩基之间能够形成阻力，通过填充料达到振冲效果，以此提升水工建筑物的建筑结构稳固性，并增加工程效益保障。