水闸工程地基处理的技术要点

宋磊

（大禹节水集团股份有限公司 甘肃兰州 730000）

水闸是一种对水位进行控制和水量调节的低水头水工建筑物，可以起到挡水及泄水的作用。在防洪、灌溉等各种不同类型的水利事业中可以实现合理利用，水闸地基在水闸工程运行中具有非常重要影响和作用，会直接对水闸运行效果产生影响。各种不同类型水闸地基在建设时，地基处理方法具有非常明显差异性，必须要保证在适应范围之内对现有诸多技术进行合理利用，这样才能够保证水闸工程地基处理效果，促使水闸的运行具有一定的安全性和可靠性。

1 水闸工程地基常用防渗方法及技术要点

1.1 板桩

板桩可以被看作是目前水闸工程项目在建设时使用相对比较广泛的一种垂直防渗体结构。板桩在提出和具体应用时，要结合目前现有诸多材料，将其划分为不同类型，主要是以木板桩、钢板桩和钢筋混凝土板桩几种组合而成。木板桩由于其木材供应相对较为紧张，同时经常会出现接口脱开等问题，无法为施工质量提供保证，同时其自身的透水性也比较差。钢板桩由于其自身的打拨相对比较方便，可以实现重复使用，通常在临时防护中的应用范围相对较广，而在特殊施工状态下，对于板桩入土深度提出的要求普遍比较高，可以适当在永久性建筑中实现合理利用。对一般工程来说，大多数情况下都是以钢筋混凝土板桩为主。

钢筋混凝土板桩的入土深度通常要结合地下轮廓布置及防渗长度计算结果来进行确定，通常单排桩普遍是在闸底板的上游侧进行处理。结合过去一系列大型水闸实践操作经验，可以总结出钢筋混凝土板桩的长度基本上是以3～5m 为主，板桩自身长度相对比较长，无形当中导致施工难度有所增加。钢筋混凝土板桩自身厚度及宽度要求，要结合防渗提出的一系列要求以及打桩设备的基本条件来进行确定。结合水闸工程项目的实践操作经验，板桩最小厚度要控制在20cm以上，宽度要控制在40cm 之上，这样不仅能够满足目前防渗中提出的基本要求，而且能够满足结构刚度的要求，为施工提供便利条件。为了最大限度地保证板桩在防渗时的效果可以得到强化，钢筋混凝土板桩侧面需要对齿墙进行合理设置，在板桩完成施工之后，在齿墙内部需要对水泥砂浆灌孔进行合理利用。在整个板桩的下段应当对公榫进行设置，公榫与板桩可以实现同时预制，或者可以利用木榫对板桩进行有效保护，促使其直接入槽。为了保证板桩施打具有一定的便利性，板桩的端部通常都会直接做成尖牙状。

一直以来，板桩都是垂直防渗体中的一种，其自身具有非常良好的防渗效果。但是需要注意的是，要配备对应的打桩设备，整个过程中需要投入的造价普遍比较高，甚至还会延长部分施工时间［1］。所以此时，只有当现有铺盖无法满足防渗要求时，或者是呈现出不太经济的状态时，才可以对其进行合理利用，这样能够对地基土起到良好的液化效果。

1.2 高压喷射灌浆帷幕

高压喷射灌浆帷幕通常是指对高压射流冲击力进行合理利用，这样能够对被灌土体进行一定的破坏，促使浆液与土体颗粒之间能够实现有效的掺结，进而形成防渗帷幕，是防渗中比较常见的技术手段之一。高压喷射灌浆主要是以钻机为基础，将带油喷嘴的主浆钻注浆管直接钻到土层，预定深度之后，以高压为基础，促使浆液或者水直接从喷嘴当中喷射而出，逐渐形成喷射流，这样能够对土层造成一系列的冲击影响。如果是能量相对比较大或者速度过快的脉动状射流，那么其自身动压力会超过土层结构强度，此时，土颗粒会直接从土层当中剥落下来，部分细颗粒会直接随着浆液或者水冒出地面，其他土地在整个射流的冲击力及重力影响下可以实现与浆液之间的搅拌混合。按照一定浆土比例或者质量要求，以规律的方式对其进行重新排列，将液凝固之后，可以直接在土层当中逐渐形成固结体。固结体无论是在形状或者高压喷射流的作用方向等各方面，具有密切联系［2］。当喷射流呈现出悬喷状态时，团结体会呈现出圆形，而喷射流束固定一个方向进行喷射时，团结体则为条形。如果喷射流是以逆时针或者顺时针小于180°的方式来进行往复喷射，则呈现出扇形状态。在整个垂直防渗体高压喷射体中的利用，基本上是以定喷或者摆喷结构为主，或者以旋喷结构来进行操作。由于高压喷射灌浆法在应用时自身的使用压力普遍比较大，喷射流的能量过大速度过快，连续且集中地在土地当中作用，产生的高压应力及充实的各种不同类型因素条件势必会产生一系列影响，对粒径相对比较小的细粒土或者颗粒过大的卵石等都可以造成巨大的冲击破碎效果，促使注入的浆液及土拌和均匀之后能够逐渐凝固成为全新的固结体。

经过一系列实践研究结果可以看出，高压喷射灌浆法在应用时，无论是对淤泥或者是粘土等各种不同类型的地基都可以起到良好的处理效果。针对土层当中含有的大量植物根茎地基，由于喷射流很有可能会受到严重的削弱影响，其自身的冲击破碎力呈现出急剧下降的状态，对最终处理效果造成不良影响［3］。对其中含有多种的有机物质土层来说，其自身的处理效果完全取决于固结体的化学稳定性。由于上述土体自身的组成相对比较复杂，相互之间的差别也具有一定的悬殊，所以高压喷射灌浆的处理效果差异性普遍比较大，切忌不能一概而论，而是要结合现场试验结果，对其自身的适用性展开深入分析。高压喷射灌浆防渗帷幕布控孔过程中，要结合防渗体提出的基本要求，对施工设备及喷射方法等进行合理选择和利用，必要情况下，需要通过现场试验来进行确定。

2 水闸工程地基常用加固方法及技术要点

2.1 垫层法

垫层法主要是将水闸基底附近一定深度范围内的软弱土层进行彻底挖除处理，以人工回填土的方式对其进行压实处理，是目前地基加固处理中常见的方法之一。垫层在应用时具有一定便利性，是目前比较常见的地基处理方法之一，对地基应力分布可以起到良好的改善效果，同时，能够保证地基稳定性得到提升。尤其是在减小基础两端地基塑性变形能力上具有实质性意义，同时，能够尽可能减小地基沉降等［4］。对垫层进行计算和分析时，主要是对垫层的厚度及宽度进行确定，在工程项目建设过程中，基本上是以地基允许承载力要求来进行核算。针对垫层材料进行选择时，要遵循就地取材的基本原则，尽可能选择利用性能相对稳定以及压缩性比较低的天然或者人工材料，如粘土或中砂等。从施工便利角度出发对其展开深入分析时，粘粒的含量控制在10%～20%的壤土类土壤最为合适，由于这类土比较容易破碎压实，其自身结构稳定性相对比较高。

2.2 振动水冲法

振动水冲法是目前比较常见的一种地基处理方法，有利于保证地基承载力得到提升，同时，能够尽可能减少沉降量。尤其是对于饱和砂土来说，可以保证其自身的振动液化能力得到提升，整个操作流程相对比较便利，同时，造价成本投入普遍比较低。振冲孔添加填料挤扩成桩对于地基的振冲置换具有非常重要影响和作用，特别是对于砂土或者砂壤土地基具有实质性意义。处理之后的砂土相对密度可以达到0.7以上，整个粘性土地基承载力可以达到200～300kPa。振动水冲法在应用时，需要以专业的施工设备为基础，在振动器启动之后，由于其在很大的水平向基础上，可以实现冲动力及端部射水之间的结合，使用0.5～3m/min 的速度可以直接进入到地基当中，并且下沉到加固设计标高为止。在必要时，通常要在清孔完成之后向其中增加碎石等各种不同类型填料，促使每段填料可以达到标准要求，保证满足密实度的要求，一直到地面为止［5-6］。在整个松软地基当中可以形成多数与地基土质的碎石柱状，对于砂土地基，可以适当结合实际情况，不在其中加入填料，而是直接利用振冲时的砂土，直接由孔坍陷而被挤密。

振冲孔添加填料挤扩成桩，要对桩径以及间距等进行确定，通常情况下，会受到振冲器大小的影响，同时，还要对当地的土质条件展开综合分析。目前，我国比较常见的振冲器直径通常控制在0.3～0.5m，而承重直径小的通常是0.5m，大的可以达到1m 以上，通常控制在0.6～0.8m的范围之内。在整个振冲孔孔距方面，通常是按照2～3 倍的桩基来进行布置，一般会选择1.5～2.5m范围之内。振冲孔一般是以梅花型或者方格型来进行合理布置，结合施工机具中提出的一系列条件及施工难易程度，通常正冲孔的孔深应当控制在4～18m，如果深度过大，施工难度势必会有所增加。由于该加固方法在应用时经过加固处理后会有所沉降，所以对于松软土层并不是很厚，或者相对硬层埋藏不深的情况下，要保证振冲孔可以直接打穿软土层，这样能够尽可能减小地基沉降量。

3 水闸工程地基处理设计及施工要点

3.1 水闸工程地基处理方案的选择

在针对地基处理方案进行选择和实施之前，需要提前进入到施工现场内部，对现场的地质条件及周边环境等展开深入调查，这样才能够为地基处理方法的选择和利用提供可靠依据作为支持。在整个结构条件方面，需要对建筑物的刚度及结构受力体系等展开综合分析，地质条件对于地基处理方法选择具有非常重要影响和作用，需要深入到现场内部对地形及地质等各方面影响因素展开综合分析。各种不同类型的软土地基的性状具有非常明显差异性，现场地质条件也会受到场地位置不同而呈现出一系列变化，即便是同一地质条件，也会出现各种不同类型的地基处理方案，要结合实际情况，保证地基处理效果。在对地基处理方案进行选择时，要对周边环境带来的一系列影响进行综合分析，否则势必会对环境造成严重的影响。如果利用降水预压法等，势必会导致周边建筑物或者周边地区出现附加沉降。对高压喷射注浆法进行利用时，很有可能会对周边环境造成污染影响，因此，要结合实际情况，尽可能避免对环境影响造成的不良影响。

除此之外，在对地基处理方案进行选择和确定之前，需要对岩土工程勘察资料及周边环境等诸多因素条件展开综合分析，对地基处理方案进行确定，要对勘察资料是否齐全进行确定，这样能够为后续方案的制订提供可靠参考。地基处理施工过程中，振动以及挤土很有可能会导致周边建筑物或者地下管线出现附加的沉降及开裂等问题。所以，在对地基处理方案进行确定之前，要对附近建筑物及地下管线具体分布情况进行深入了解，这样能够尽可能避免出现各种不同类型的突发事件。

3.2 水闸工程地基处理施工技术要点

结合水闸工程项目在地基处理设计方案中提出的一系列要求，对施工计划进行科学合理的编制和落实。在施工前期，需要对施工区域范围内的工程地质及水文地质情况等展开深入调查，一旦出现问题，要立即采取有针对性的对策进行处理。在项目具体施工之前，需要对试验性施工进行有效推进，这样能够保证勘探及设计与实际之间的一致性。在施工前期，需要安排与地下水位变化情况之间的有效结合，在施工中可能会出现各种不同类型新问题，要结合实际情况，对设计方案中的内容进行适当调整，这样才能够保证地基处理效果。水闸地基处理过程中会涉及到的文件相对比较多，包括设计文件及施工过程中涉及的更改措施、施工日记等，需要保证各种不同类型文件在编制和使用时的针对性和有效性，保证其中涉及的内容记录具有一定真实性，这样才能够为后续的查找和翻阅提供便利条件。

4 结语

水闸工程项目在建设时，要想保证地基处理技术的合理应用，就必须要意识到地基防渗施工技术及加固处理技术在其中的重要性。结合施工现场实际情况，对施工方案进行科学合理的编制和落实，保证可以满足防渗及承载力等各方面的基本要求。在保证水闸工程地基处理质量得到有效提升的基础上，可以体现出一定的经济性、适用性。