探討做好水閘施工中軟基處理的有效措施

吳劍豐

惠州市水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)站

摘要：軟土地基承載力低，壓縮性大，透水性差，不易滿足水閘工程地基設(shè)計(jì)要求，需要及時(shí)進(jìn)行處理，本文對(duì)做好水閘施工中軟基處理的有效措施進(jìn)行了詳細(xì)地探討。

關(guān)鍵詞：水閘施工；軟基處理；灌漿法

1 工程概況

某水閘是某河下游的一個(gè)小型進(jìn)水閘，該水閘位處珠江三角洲沖積平原，屬河口三角洲堆積地貌 在勘探孔深度控制范圍內(nèi)，場(chǎng)地巖土層按地質(zhì)成因分為第四系耕植土、沖積土、殘積土和白堊系基巖。場(chǎng)地土的類型為中軟土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。場(chǎng)地粉砂層為地震可液化砂土，鉆孔液化指數(shù)平均值為4.02，該場(chǎng)地地基屬輕微液化等級(jí)，軟土層各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)，如表1所示。

表1 軟土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

巖土名稱 平均厚度（m） 容重（g/cm3） IL E E（MPa） c（kPa） φ（°） 承載力特征值（kPa）

淤泥 12.0 1.25 2.83 2.15 1.65 3.8 2.6 40

2 水閘軟土地基問(wèn)題

軟土地基上建閘一共有兩種情況，一是破舊堤建閘；二是新地基上建閘，閘兩側(cè)建引堤。對(duì)于新建的水閘，通常軟土含水量W=60～100%的淤泥上，這種條件上地基承載力很難滿足，就必須進(jìn)行地基處理，處理方式大致有：復(fù)合地基、砼樁基、淺層換砂、浮運(yùn)閘、木樁等等，而且水閘軟基處理不但可以是閘基問(wèn)題，還應(yīng)該考慮整體性、全面性以及沉降變形的協(xié)調(diào)性及其一些過(guò)渡問(wèn)題?，F(xiàn)在的處理忽略閘兩側(cè)的地基處理及其沉降。

3 水閘施工中的軟基處理措施

現(xiàn)在我們國(guó)家對(duì)于水閘地基處理有效的措施非常多，使用較多的主要有以下幾種：樁基法、灌漿法、排水固結(jié)法、置換法等等，下面對(duì)幾種處理措施進(jìn)行介紹。

3.1 鋼筋混凝土預(yù)制樁法

現(xiàn)在因?yàn)榫哂休^強(qiáng)承載力，投資省，質(zhì)量有保證，施工速度非?？斓纫恍┨攸c(diǎn)，得到普遍運(yùn)用，例如龍海市角美鎮(zhèn)金山水閘，而地質(zhì)條件覆蓋上了一層lO米以上的淤泥土層，而地基處理通常采用了邊長(zhǎng)是250毫米的鋼筋混凝土預(yù)制方樁，擠密淤土層并且靠摩擦進(jìn)行承載的，而鋼筋混凝土預(yù)制樁還具有抗水閘水壓力產(chǎn)生水平荷載，進(jìn)而可以達(dá)到了水平穩(wěn)定作用。

3.2 振沖法

用振沖器在土層當(dāng)中振沖成孔，與此同時(shí)填以最大粒徑不能超過(guò)5里面的石子，形成碎石樁進(jìn)而可以達(dá)到了加固地基的目的。邊振邊往孔內(nèi)進(jìn)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，如此分層填料以及振實(shí)，這樣就形成了密實(shí)的樁柱。

3.3 灌漿法

這種措施主要是利用氣壓、液壓以及電化學(xué)的原理將可以固化的一些漿液注入到地基介質(zhì)當(dāng)中或者是建筑物及其地基的縫隙部位當(dāng)中。這種措施可以對(duì)加固淤泥軟土地基具有非常明顯的效果，例如某市水閘因?yàn)橛倌嘬浕植嫉牟痪鶆?，而且沉陷閘基沉降可以達(dá)到了0.63米，加固的時(shí)候采用了一些單管高壓旋噴灌漿措施進(jìn)行處理，每一個(gè)閘墩上游、下游側(cè)以及中間各設(shè)置了幾個(gè)灌漿孔，而且沿著閘墩軸線的兩側(cè)進(jìn)行布孔，灌注的水泥漿，所成樁的直徑是0.5米，采用的灌漿壓力是20兆帕，經(jīng)過(guò)處理以后閘基的沉降大體上是可以控制。還有一個(gè)就是對(duì)淤泥軟土地基閘室淘空處理一般應(yīng)該通過(guò)水閘上游的防滲如設(shè)置水平鋪蓋，接著就對(duì)閘室進(jìn)行灌漿的處理，例如某市的水閘因?yàn)殚l基滲流造成了閘室底板多個(gè)部位被淘空，加固的時(shí)候先在閘室的上游側(cè)運(yùn)用了一些帷幕灌漿進(jìn)行防滲，灌漿帷幕布設(shè)置在閘墩上游側(cè)的1.O米處，孔距為0.5米，如果是灌注的水泥漿，孔深為5.O米，其灌漿的壓力為10兆帕。接下來(lái)對(duì)閘室淘空的部位采用了鉆孔灌漿進(jìn)行處理，先進(jìn)行灌細(xì)砂，不吃砂以后，再進(jìn)行灌水泥砂漿，而最后進(jìn)行灌水泥漿，這樣水閘除險(xiǎn)加固以后的效果非常顯著。

3.4 水泥攪拌樁

這種措施主要是利用水泥作為固化劑的主劑，是軟基處理的一種很有效的形式，可以利用攪拌樁機(jī)將水泥噴人土體并充分?jǐn)嚢?，使水泥和土發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，這樣就會(huì)使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)的強(qiáng)度。適用于處理粉土土質(zhì)、泥炭土、淤泥質(zhì)土以及淤泥。其主要的施工要點(diǎn)為：

（1）施工的時(shí)候一定要嚴(yán)格地控制噴漿的時(shí)間以及停漿的時(shí)間。每根樁開鉆以后應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，不能中斷噴漿 不能在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)，儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿量不能小于一根樁的用量另加50千克。

（2）為了可以更好地確保水泥攪拌樁樁底、樁頂以及樁身的質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒，攪拌頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并且連續(xù)噴漿的時(shí)候，余漿在上提過(guò)程當(dāng)中全部進(jìn)行噴人樁體，而且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留的時(shí)間是30秒。

（3）現(xiàn)場(chǎng)拼裝鉆機(jī)、就位。第一次進(jìn)場(chǎng)施工的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)樁機(jī)的電腦打印機(jī)、深度測(cè)量?jī)x、電磁流量表、管道壓力表、電流表進(jìn)行標(biāo)定。正常施工的時(shí)候應(yīng)該經(jīng)常進(jìn)行復(fù)查，尤其是鉆頭葉片磨損超限應(yīng)該立即進(jìn)行補(bǔ)焊，這樣就可以很好地確保樁體的樁徑。

（4）水泥攪拌樁開鉆之前，第一步就是用水清洗整個(gè)管道并且要檢驗(yàn)管道當(dāng)中有沒(méi)有堵塞的現(xiàn)象，待水排盡以后才可以下鉆。

3.5 排水固結(jié)

這個(gè)措施是在天然軟土地基表層設(shè)置砂墊層等水平向排水體，并且在地基當(dāng)中設(shè)置了砂井等豎向排水體，接著就加載預(yù)壓，這樣就使土體的孔隙水排出，逐漸地進(jìn)行固結(jié)，地基發(fā)生了沉降。

1）豎向排水體施工

因?yàn)榇b砂井?dāng)嗝嫘?、施工方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕，造價(jià)通常都比較低，并且還不會(huì)由于施工操作上出現(xiàn)一些誤差或者是地基發(fā)生水平以及垂直變形而喪失一些連續(xù)性，這樣就在公路工程當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛。袋裝砂井通?？梢圆捎脤?dǎo)管式的振動(dòng)打設(shè)機(jī)械進(jìn)行施工，而施工的步驟是：把內(nèi)徑為12cm的套管打到土當(dāng)中預(yù)定的深度，然后放入到孔內(nèi)，把袋的上面固定在裝砂漏斗上，這樣就可以從漏斗口將干砂邊振動(dòng)邊流入砂袋，直到把袋子裝滿密實(shí)為止，接下來(lái)就可以慢慢地進(jìn)行拔出導(dǎo)管。

2）水平向排水墊層

排水墊層的材料通常都是采用透水性非常好的粗砂，理想的砂料來(lái)源困難的時(shí)候，還可以采用連通的砂溝來(lái)代替整片砂墊層粉細(xì)砂通常不宜采用。排水墊層現(xiàn)在有下列幾種施工措施：（1）當(dāng)軟土地基表面很軟的時(shí)候，第一就是應(yīng)該改善地基表面的持力條件，使其能供施工人員以及輕型運(yùn)輸工具行走。（2）如果硬殼層承載力不夠的時(shí)候，通常采取的順序推進(jìn)攤鋪法。（3）如果地基表層具有很厚的硬殼層，承載力非常好，通常就可以采用這種措施，也就是先堆成很多的砂堆，接下來(lái)就可以用機(jī)械或者是人工進(jìn)行攤平。

4 水閘施工中的軟基處理技術(shù)應(yīng)用

從地質(zhì)報(bào)告得出，該場(chǎng)地40米深度以內(nèi)土層的力學(xué)性質(zhì)較差，壓縮性高，屬不良地基土，而閘底處于淺層松軟土層上，因此，只通過(guò)單一的樁基礎(chǔ)處理，難以滿足水閘地基使用要求。最后經(jīng)過(guò)方案篩選，水閘范圍內(nèi)建筑物采用的管樁外徑為 5OOmm，壁厚為125mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)暫定為40m，總樁數(shù)為73根，本工程管樁按摩擦端承樁設(shè)計(jì)，單樁承載力特征值不低于750KN，最后一陣貫入度控制在10～18mm。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)工程實(shí)例可以表明，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)處理方法造價(jià)非常高、工期非常長(zhǎng)、難度非常大，只有結(jié)合不同的工程地質(zhì)條件進(jìn)行具體分析，才可以收到技術(shù)上合理，并且經(jīng)濟(jì)上效益非常顯著的效果。隨著這方面的理論研究以及工程案例的不斷進(jìn)行完善，這些有效措施可以為創(chuàng)造節(jié)約型社會(huì)貢獻(xiàn)出非常多的力量。

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