水闸施工中的软基处理技术探析

中国科技期刊数据库 工业C2015年45期 131水闸施工中的软基处理技术探析徐宝芹安徽水安建设集团股份有限公司，安徽 合肥 230601摘要：水闸施工是水利工程中管理难度大、质量控制要求高的一种工程结构，其稳定性极为关键，相对于这种稳定性来说，做好地基处理工作极为重要。

本文就主要针对水闸施工中的软土地基处理工作首先分析了软土地基的一些危害，然后重点介绍了一些具体的水闸施工中可以使用的软基处理技术。

关键词：水闸施工；软土地基；处理技术 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）45-0131-02引言水闸施工项目因为其自身所处位置的独特性，其地基也存在着较为明显的特点，尤其是在该施工项目的建设过程中遭遇软土地基的概率是比较高的，而我们都知道软土地基对于任何一个工程建设而言都是极为不利的，一旦处理不当就会导致整个工程失稳，最终可能发生倒塌的危险，基于这一点，采取相应的软土地基处理技术是必不可少的，也是保障整个水闸工程施工质量的重点所在。

1 软土地基的概念和危害 1.1 软土地基的基本概念何谓软土，指海、湖、河、溪等沉积的天然海水量高、空隙大、压缩性强、抗剪强度低的细粒土。

具有透水性差、敏感度高、凝固时间长、承载能力低等特点，其中含有大量的有机腐殖质，土层层状分布无规则，层与层之间物理力学性质相差大。

对于软土地基的定义，我国尚无统一的规定，我国建筑工业出版社中《工程地质手册》指出，软土地基是一种天然含水量高、压缩性高、承载能力低的一种软塑状态的粘土，如淤泥。

1.2 软土地基的特点对于水闸施工中的软土地基而言，其对于整体的施工质量存在较大的影响和危害，这种危害主要体现在其自身的一些特点上，就大部分的软土地基来说，其主要的特点有以下几方面：首先，含水量比较大是水闸工程中软土地基的一个最为典型的特点，这也是水闸施工现场环境的地理位置所导致的；其次，一般而言，软土地基的质地都比较疏松，这也就造成了其更容易被压缩，抗压能力严重不足，进而就不容易承载较重的上部结构，容易造成水闸工程的失稳；最后，软土地基在水闸工程中的一个重要特点就是其强度不足，进而容易出现断裂或者破坏问题。

简单而言，高压缩性、低承载力是其主要特点。

2 软土地基的危害软土地基由于可变性强，会因沉积年代、气候变化其物理学性质发生变化，因此软土地基的性质无统一性，差别巨大，若未对症处理，将造成重大危害。

（1）增加工程成本，受市场经济的影响，很多工程公司将重点放在了利润和工期中，在施工过程中一味的追赶工期，在软土地基尚未完全固结的情况下，就进行了下一道工序，导致出现变形、下沉，工程只得返工，不仅耗时、还耗力、耗资金。

（2）影响工程质量，由于软土地基间隙大，容易吸收水分，但水分蒸发却慢，勘察时节的不同，其数据也不相同，比如潮涨、潮汐对地下地基影响大，若未区分考虑，施工中必定容易出现误差，影响工作质量。

（3）影响工程稳定度，在施工工程中，软土地基要严格按照施工规定的分层填筑法，若盲目的为赶工期，导致填土过快，碾压不牢，定会影响工程的稳定度，如“路颠颠、楼歪歪”。

因为软土地基自身的一些特点，其对于水闸工程的危害主要表现在以下两个方面：（1）首先，水闸工程中的软土地基一旦受到较大的冲击就会很容易造成整个水闸的破坏，尤其是在水闸泄流的过程中，其水流的冲击力是比较大的，这时候就需要地基具备较强的强度和稳定性，而软土地基很难承受这种冲击力度，进而就会造成整个水闸失稳；（2）另外，软土地基在水闸上部结构不断地压迫以及水流的不断深入的情况下，也很容易出现变形问题，这种变形是当前水闸工程中最为常见的一种软土地基危害表现，一旦地基出现了变形现象就会很容易造成水闸工程的上部结构随之出现变形问题，进而导致其出现断裂问题，更为严重的甚至会出现倒塌的危险。

3 软基处理方法和选择原则 3.1 常用的软基处理方法 3.1.1 基坑开挖及降排水场区排水系统的规划和设置应根据地形、施工期的径流量和基坑渗水量等情况确定，并应与场区外的排水系统相适应。

基坑的排水设施应根据坑内的积水量、地下渗流量、围堰渗流量、降雨量等计算确定。

基坑外围应设置集水沟，防止地表水流入。

采用集水坑或井点降水等方法降低地下水位。

若选择集水坑降水，抽水设备能力宜为基坑渗透流量和施工期最大日降雨径流量总和的1.5～2.0倍；基坑底、排水沟底、集水坑底应保持一定深差；集水坑和排水沟应设置在建筑物底部轮廓线以外一定距离；挖深较大时，应分级设置平台和排水设施；有流砂、管用部位应采取反滤导渗措施。

若选择井点降水措施，应进行井点降水计算、试验；成孔宜采用清水固壁，滤布滤料应符合设计要求，滤布应紧固，井底滤料应分层铺填，井侧滤料应均匀连续填入。

井点管沉放后应检查渗水性能，井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗，方为合格。

成井后应采用分段自上而下和抽停相间的程序抽水洗井；试抽时，应检查地下水位下降情况，调整水泵使抽水量与渗水量相适应，并达到预定降水高程。

整个系统安装完毕后，应及时试抽，合格后，将孔口下0.5m 深度范围用粘性土填塞。

井点抽水时，应监视出水情况，如发现水质浑浊，应分析观测真空度。

井点管拔除后，应按设计要求填塞。

基坑边坡应根据地质情况、降低地下水措施和施工条件，经稳定验算后确定。

开挖前，应降低地下水位，使其低于开挖面0.5M 。

采用机械施工时，对进场道路和桥涵应进行调查和必要的加宽、加固。

合理布置施工现场道路和作业场地，并加强维护。

必要时加铺路面。

基坑开挖宜分层分段依次进行，逐层设置排水沟层层下挖。

根据土质、气候和施工机具等情况，基坑底部应留有一定厚度的保护层，在底部工程施工前，分块依次挖除。

水力冲挖适用于粉砂、细砂、沙壤土、中轻粉质壤土、淤土和易崩解的粘性土。

在零度以下，挖除保护层后，应立即采取可靠的防冻措施。

水利水电132 2015年45期3.1.2 换填土、抛石法换填法主要就是指针对软土地基中存在的质地不良的土壤进行挖掘处理，挖掘之后填注入一些其他质地较好的材料，进而就能够起到较强的软土地基改善作用，最终保障其地基能够承载整个水闸工程的重量，保障水闸工程的质量；而对于这种换填管理法来说，其最为关键的一点就是对于换填材料的选择要恰当，这些换填土壤最为基本的要求就是其压缩性应该尽可能的低，并且在换填之后也应该进行必要的加压处理，一般来说，当前的水闸施工工程中常用的换填材料主要是砂石、块石。

如用混合砂料应按优选的比例拌和均匀。

粘性土垫层的土料应符合设计要求。

取用前料场表面覆盖层应清理干净，并作好排水系统。

土料的含水量应在控制范围内，否则应在料场处理。

回填料应按规定分层铺填，密实度应符合设计要求。

下层的密实度经检验合格后，方可铺填上一层。

竖向接缝应相互错开。

粘性土垫层宜用碾压或夯实法压实。

填筑时，应控制地下水位低于基坑底面。

粘性土垫层的填筑应作好防雨措施。

填土面宜中部高四周低，以利排水。

雨前，应将已铺的松土迅速压实或加以覆盖，雨后，对不合格的土料应晾晒或清除，经检查合格后，方可继续施工。

抛石填筑就是在有软土或弹簧土以及有积水的部位填石头，填石的高度以露出要处理的部位原有土层（或积水）高度为宜。

在填石的过程中注意一定要用挖机把石块压实，不能出现软弹现象，然后再填筑土方。

3.1.3 排水预压软土地基的一个主要特点就是其含水量比较高，这也是危害的一个重要影响因素，基于这一点，在具体的水闸施工中可以采用排水预压法来降低软土地基中的水分含量，进而提高其自身的强度和坚固性；对于具体的排水预压法操作过程来说，其最为核心的就是压缩水分的具体施工技术手段的采纳，一般来说，在当前的排水预压法中主要常用的压缩水分技术有堆载、降水、真空等三类压缩方法，其压缩的效果都是比较不错的，能够有效的达到相应的排水目的。

3.1.4 化学凝固所谓的化学凝固法，顾名思义即是指在水闸工程的软土地基处理过程中采取相应的方法和技术填注入一定量的材料，使其和软土地基内的一些成分发生相应的化学反应，进而达到强化软土地基的目的，当前最为常用的就是灌浆法的采用，对于灌浆材料的选择主要就是用水泥和石灰等材料进行有效的搭配，然后采用搅拌机和其它一些机械设备来灌注到整个软土地基的最底层，最终促使其和软土地基中的水分以及间隙中的空气发生反应，达到凝固的目的，最终提高地基的坚固性。

3.1.5 粉体喷射搅拌粉体喷射搅拌法也就是常说的粉喷桩施工技术，这种粉喷桩施工技术的应用范围是比较广的，在各类工程中都能够得到较好的利用，对于水闸工程而言，也可以采用该技术来达到加固地基的目的，在具体的粉喷桩施工过程中，最为核心的一点就是对于具体的桩体要处理恰当，桩体的质量也就决定着整个软土地基处理效果的高低。

3.2 因地制宜选择处理方法在选择地基处理方案时，应考虑上部结构、基础和地基的共同作用，并经过技术经济比较，选用处理地基或加强上部结构和处理地基相结合的方案。

3.2.1 浅层软土地基——替换法对于浅层的软土地基，可以采用替换的方法，具体做法是将软土地基清除，换用强度高、稳定性好、透水性强的粗砂、沙砾、片石、卵石等进行回填，不仅能提高持力层的承受力，而且路径沉降均匀，避免出现软土地基沉降不均而发生的路面不整现象，所填厚度以80cm 为宜。

3.2.2 厚淤土——桩基加固法当软土地基为厚淤土时，此时若选择大面积处理比较难，可以采用桩基加固处理法。

淤土厚度<5m 时，可以采用石灰桩，主要原理在于生石灰水化过程中，体积会逐渐膨胀，膨胀的同时不断压挤土壤，从而增加其密实度。

由于石灰桩的膨胀挤密效应与排水固结作用密切相关，因此在设计中宜使用小桩径，布密桩的原则，桩径一般为300mm ，桩距一般小于桩径的4倍；淤土层厚度在5～10m 时，采用灌注桩直至硬土层；淤土层厚度大于10m 时，可采用悬浮桩，通过相关计算公式出桩长、桩距、工后沉降及稳定安全系数。

3.2.3 砂性土——排水法砂性土无粘性，含有一定数量的细颗粒，由于其水稳定性好，因此在水位较高或含水量大时容易形成软土地基，对此可以采用排水法。

首先可以通过在地基两次挖比原地下水位低的渗水暗沟，填沟宜选用透水性强材料，比如砂、石等，填埋时要以反漏层结构技术进行铺设，这样能够有效达到降低土基层地下水位的效果。

其次可以安置塑料排水板，它具有弹孔过水面大、排水顺畅、强度高、耐水性好的特点，但在安置时要注意，需要在排水板外层裹一层无纺土工织物滤层，以防流砂进入管内引起堵塞。

3.2.4 低饱和度粉土——强夯法强夯法主要是通过重锤从高空落下产生巨大的冲击波，致使土中空隙压缩，土体局部液化，同时夯击点形成的裂缝，又成为排水通道，让土中的水分能够顺利排出，从而加快土体的结固，使土体的压缩性降低而承载力提高。