黄玲
[摘 要]近年来，水利工程建设不断进步与发展，对水闸建设提出了新的要求，研究其过程中软土地基的处理有着重要意义。本文首先对水闸工程地质做了概述，分析了水闸软土地基的基坑开挖问题，并结合相关实践经验，从换填垫层法、强夯法，以及砂石桩法等方面就水闸软土地基的处理方案展开了研究，希望有助于水闸软土地基处理的相关实践。
[关键词]水闸；软土地基；处理；问题
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0236-01
一、前言
水闸是水利工程的重要组成部分，在实践中难免遇到软土地基的处理问题。该项课题的研究，将会更好地提升水闸软土地基处理的实践水平，从而有效优化水闸设计与施工的整体效果。本文从概述水闸工程地质的相关内容着手本课题的研究。
二、水闸工程地质概述
1.工程地质特点
软土广泛分布，存在压缩性大、含水量高、透水性差、强度低的特点，在这样的地基上建闸，在此种地基上修筑水工建筑物就必须采取加固处理措施。
2.软土基础上水闸的基本情况
水闸基础大部分是软土地基，因此需进行处理。水闸软土基础经过粉喷桩加固处理后，仍然会有沉降现象出现。在笔者参与重建的十几个水闸中，水闸发生均匀沉降是很正常的，但却有极个别水闸因设计者对软土地基考虑得不够全面，导致关键受力部位出现不均匀沉降和位移，对水闸运行产生不良影响。不均匀沉降和位移变形会对水闸运行产生影响。
3.水闸沉降变形的系统应用
在当前，水闸沉降变形监测预警系统，广泛应用于各种变形体安全监测的工业级远程变形监测预警系统中。该系统集测绘、GNSS高精度数据处理、GIS、远程控制、数据通信、变形趋势分析和灾害预警等技术于一体，可对变形体的平面及高程位移变形量、速度、加速度和方位进行24h连续不间断监测或定期监测。
三、水闸软土地基的基坑开挖分析
1.导流方案
施工导流采用束窄滩地修建围堰的导流方案，导流标准采用10年一遇洪水标准，堰顶高程为8.00m。受地形条件限制，围堰布置只能紧靠主河道的岸边，且因岸坡地质上部为淤泥质粉质黏土（含水率达50%），下部为中砂，地质条件差，极易造成岸坡坍塌等工程事故，因此在施工中采取了如下措施：首先，选择围堰结构简单，且又比土石围堰、土石混合围堰底宽小、抗冲刷能力大的浆砌石围堰；其次，基础采用梢径φ100mm，长4000mm松木桩加固地基，桩端进入砂层300mm，上部嵌入砌体200mm，间排距为600mm，呈梅花型布置，堰外侧采用红粘土夯的作用。
2.基坑防渗
基坑侧壁自上而下主要为淤泥质粉质粘土，中砂。中砂厚（4.25～7.1m），层面高程（-0.98～3.35m）之间，渗透系数K为（32.0～39.5）m/d，透水性好。在水位深为4.17m时，单位涌水量为124.3m3/（d·m）。外江多年平均高潮为4.6m，地下水位受外江潮位影响明显，闸底高程为1.0m，消力池为0.5m。为了给闸基坑开挖创造无积水的施工条件，适用于该基坑防渗的措施主要有①射水法防渗墙，②拉森钢板桩，③单管高压旋喷桩。施工中针对上述三种方案通过经济技术及工程效果的比较，其结果如下：（1）防渗墙面积均为1184m2时，方案②和③的造价分别比方案①增加25万元和21.3万元。（2）单管旋喷桩采用喷水泥与原土体混合成墙，局部地层处理不能完全成墙；钢板桩耗用钢材多，接头易漏水，且拆除对地基振动较大，坡面施工较困难；而射水法用高压射流破坏土层成孔，用导管浇筑成水下混凝土连续体，质量可以保证，故在钻孔灌注桩与围堰之间选择喷射混凝土防渗墙进行防渗，椐文献按允许水力梯度法计算，墙厚220mm，深8.0m（3.50～-4.50）m，进入淤泥0.5m。详见图2。
3.基坑支护
受闸址地形条件限制，水闸西、北两侧紧靠木兰溪旧河道，造成基坑开挖无法采用既经济又简单的放坡开挖，为节省工程造价基坑开挖采用局部放坡与支护相结合的方案。支护结构根据基坑紧靠木兰溪，开挖深度深达6.3m，土层复杂，地下水位高等特点以及该基坑侧壁安全等级为一级的要求，选用灌注桩支护基坑，以保证开挖边坡的稳定、安全，保护近邻建筑物不受影响，特别是木兰溪旧堤及岸坡不受破坏。支护排桩按悬臂式支护结构进行计算和验算，经计算桩长为6.0m（2.50～-3.50）m，排桩嵌固深度取3.1m，桩径为φ800mm。
四、水闸软土地基的处理方案研究
进行地基处理的目的为增加闸室地基的承载能力及减小沉降量。地基处理常用方法有换填垫层法、强夯法、砂石桩法、混凝土灌注桩及水泥土搅拌桩法。
1.换填垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
压缩性较高的软土层厚12.40m，垫层的换填厚度不宜超过3m，换填后地基处理效果不明显。因此工程未采用换填垫层法的地基处理方式。
2.强夯法
适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软—流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
基础软土透水性较差，采用强夯法处理地基容易形成橡皮土，反而达不到地基处理的目的。因此，强夯法不适合应用于工程的地基处理。
3.砂石桩法
为采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成桩基的方法。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。但这种方法一般能较好地适用于砂性土。工程为淤泥及淤泥质土，因此砂石桩法不适合于工程的地基处理。
4.混凝土灌注桩
直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其施工费用较高，操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。工程由于工期较短，灌注桩成孔时会对周围环境会造成不利影响，且会使工程整体费用上升，未采用混凝土灌注桩法。
5.水泥土搅拌法
分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。其加固机理是：水泥浆（粉）与地基土在外力作用下（桩头搅拌力及水泥浆（粉）压入压力）均匀搅拌，进行水化反应并形成具有一定强度的水泥土桩（即所谓半刚性桩）。部分水泥浆（粉）在灌浆压力作用下发生水化反应并渗入桩体周边的土体中形成桩体，增大了桩体与桩间土的摩擦系数，提高了桩体承载力，并与桩间土共同形成良好的复合地基。根据地质资料，本工程地基主要为淤泥及淤泥质土，含水量较高，采用水泥搅拌法时由于水泥的水化作用，在一定程度上减少了地基土中自由水的含量，桩间土产生一定的固结作用，使桩间土本身强度有所提高，从而导致复合地基承载力的提高。
五、结束语
通过对水闸软土地基处理中相关问题的研究分析，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对软土地基处理多项重点环节的牢牢把握，有关人员应该从水闸工程的客观实际需求出发，研究制定最为符合实际的软土地基处理。
参考文献
[1] 程晓航.沿海水闸软土地基基础的处理方法[J].中国水运.2014（05）：88-89.
[2] 郭键敏.浅谈水利工程软地基基础处理[J].广东科技.2014（11）：112-113.
[3] 陈仲策.水闸基础处理方法探讨[J].中国防汛抗旱.2015（04）：50-52.
