水闸软基处理设计分析

摘要：近年来水利工程建设的项目逐渐增多，对社会的发展有着重要的意义，水利工程由众多的建筑物构成，其中水闸软基处理是非常关键的，直接影响着水闸的日后使用，本文主要介绍水闸软基处理的设计原则和方法以及质量控制技术。

关键词：水闸工程；软基施工；质量

中图分类号：TV66文献标识码： A

引言

社会的发展离不开水利工程，水利工程直接影响着农业、电力、水路运输等行业的发展，水利工程建设项目受到的关注程度越来也高，因此从各方面提高水利工程的质量成为了当前的主要工作，水闸工程的软基处理是一项难点技术，

一、水闸工程概况

某水闸工程的基础为软基，在施工时需要采取钻孔灌注桩对软基进行处理。南闸和中闸的桩长40m，直径800φ，桩间距2.4m，上下游翼墙的桩长在18—28m之间，上下游连接段底部的桩长20m，直径600φ，闸室和护坦外齿槽底部选取预制桩，长度5m，消力池和护坦底选择长度4m，直径160φ松木桩。

二、设计原则

水闸的软基施工是否能够达到预期的要求，关键在于设计方面，以下对钻孔灌注桩技术的设计原则进行简要分析。首先在设计前要充分的进行实地勘察，了解水闸工程的基本情况；其次要根据勘察得知的具体情况，研究具体的设计方法，核算各项参数和指标。再次要根据理论设计方法逐渐向概论极限状态设计过渡。最后在设计时要遵守相关技术规定和执行标准，对于一些特殊情况要谨慎对待，需要做出变更的要通过审批后进行。

三 、软基的种类和处理技术

水闸地基处理的方法多种多样，它们的作用主要有以下三个：(1)增加地基的承载力，保证水闸的稳定；(2)消除或减少地基的沉降；(3)防止地基因渗透而变形。

目前水闸软弱地基处理的方法有很多,使用较多的主要有以下几种:置换拌入法、排水固结法、灌浆法、振密或挤密法、加筋法和桩基法等。下面分别介绍这几种处理方法。

1、置换拌入法

因置换方法不同又分为换土垫层法、震冲置换法、高压喷射注浆法、石灰桩法等。换土垫层法适用于淤土层厚度较薄时。施工方法为：采用淤土层换填沙壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理。由于换砂不利于防渗，而且工程造价较高，因此通常就地取材，最好换填泥土。换土垫层法要形成良好的持力层, 将较好压密特性土进行压实或夯实进行回填, 这样就可以改变地基承载力特性, 提高稳定和抗变形能力。施工时应保证填料质量, 注意坑边稳定, 填料应分层夯实。

2、排水固结法

采取排水固结法可以很好的解决淤泥软粘土地基稳定和沉降问题，由加压系统和排水系统两部分组合而成。排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下，土中孔隙水缓慢排出，孔隙比减少，地基发生固结变形，同时随超静水压力逐渐消散，地基土强度逐渐增长，土中有效应力增大。排水固结法又分为堆载砂井法、预压法、真空预压法。

堆载预压法适用于软弱的正常固结或轻度超固结的粉土，粘土或有机质土等地基。技术方法是在建造建筑物之前，在建筑场地上堆放土料或块石等预压荷载(地质条件适宜的也可降低地下水位的办法来加荷)以使地基加固，等固结已达到要求后，卸除预压荷载，修建建筑物。

真空预压法利用大气压力作为预压荷载，该法是在土体中总应力保持不变的条件下，通过孔隙压力逐渐降低而使总应力逐渐转化为有效应力的方法。如果条件允许也可在场地埋设井点系统来降低地下水位，一方面可加速排水，另一方面使土的自重增大，起到预压作用。

砂井法是在地基中埋设排水砂井，使土中水既能在铅直向，也能沿水平辐射向流动，流入排水砂井流出，以达到加速预压地基的加固，缩短预压工期的目的。从前常在排水井钻孔后填入砂土而成砂井，近年来随着新材料的发展已用塑料芯板外包滤水纤维布制成，也有用细长的纤维布袋装砂埋入钻孔制成砂井，施工较方便。

3、灌浆法

灌浆法是利用压力或电化学原理将可以固化的浆液注人地基中或建筑物与地基的缝隙中。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材,如聚氨醋类、木质素类、硅酸盐类等。

4、振密或挤密法

这种方法的原理是用振动或者挤压的方法减小地基土体空隙比，提高强度，采用的方法有重锤夯实法、振冲挤密法、强夯法。

重锤夯实法是利用重锤自由下落时的冲击能来夯实非饱和的表层填土及填土地基，使其表层形成一层较为均匀的硬壳层。施工时把重锤提升到一定高度， 使锤脱钩自由落下，对地基反复多次进行夯实，取得加固效果。重锤夯实的效果与锤重、锤底直径、落距、遍数,夯实土的种类及其含水量有关，合理选取以上参数才能取得较好的夯实效果。

5、加筋法

加筋法是利用拉筋由于位移与土颗粒产生一定的摩擦力，使加筋材料与土形成一个整体，减少整体变形和增强整体稳定。某一围垦工程采用打设塑料排水板的方法，提高地基强度，以加速淤泥层排水固结，又采用砂垫层中铺设土工织物，由于土工织物受拉作用，调整了基底应力分布，相应的减少地基侧向位移和沉降，大大提高地基的稳定性。

6、桩基法

这种方法常用于沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础以及竖向荷载大而集中的结构，桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法分可分为预制桩和灌注桩两大类。

预制桩特点是具有较强承载力，质量有保证，投资省，施工速度快等特点。预制桩还可以抵抗由水闸水压力产生的水平荷载，达到水平稳定作用。

灌注桩法事将灌注桩打至硬土层作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但这两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题；二是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题。

四、施工质量控制技术

水闸软基施工的质量是非常重要的，其中在钻孔施工技术和成桩施工技术是质量控制的关键，以下对这两方面的质量控制技术进行详细分析。

1、钻孔施工质量控制技术

钻孔施工过程中要注意三方面的质量控制。首先是桩位的误差保证技术，在准备好钻机后，将悬锤校准钻机的钻头与孔位中心吻合。其次是钻孔垂直度的保证技术，为了控制钻孔的垂直偏差在2%以内，在保证了钻机位置处于铅垂线外，取土器的结构也应该根据地层情况设计，使切削面的受力均衡，最终使桩的垂直度控制在合理范围内。最后是桩径和桩型的保证技术，在钻孔的过程中，要根据地层的变化情况，随时更改操作的参数。

2、成桩施工质量控制技术

成桩施工过程要注意四方面的质量控制。首先是严格对混凝土的原材料进行管理，对原材料的质量进行检验，不合格的原材料不得进场，并且按照设计进行混凝土配比，在经过试验室检验后才可进场。其次是确保混凝土的浇筑时间，检查成孔质量后尽快进行浇筑，通常每根桩的浇筑应该在2小时内完成，在浇筑过程中正确地提升和拆除导管。再次是在冬季进行浇筑时，要采取相应的保温措施，使浇筑的温度保持在3℃以上，并且在混凝土达到设计强度的一半之前不能受冻。最后是为了防止钢笼上浮，要尽可能缩短浇筑时间，避免混凝土流动的速度过缓，在孔内混凝土接近钢筋时，要保持导管的埋深和减缓浇筑速度，在混凝土液面进入钢笼1—2m时，要不断提升和拆除导管，避免导管埋入过深。

结语

在水利工程不断发展的过程中，对施工质量的要求会不断提高，水闸软基处理是水利工程的一项难点，希望通过本文对水闸软基施工技术的分析，能够为广大水利工程建设者提供一些参考和借鉴，以进一步提高水闸软基处理的质量，促进水利工程的质量提高。

参考文献

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