浅谈水工建筑物施工软基处理

'工程地质与基础处理《湖南水利水电》2011年第1期浅谈水工建筑物施工软基处理戴丙东（岳阳市君山区水利局岳阳市414005）【摘要】建筑物地基的稳定对其安全及正常运行起着关键性的作用。为确保建筑物安全，除加强建筑物本身的结构稳定外，还应重视地基的处理。当地基稳定性和沉降量验算不能满足建筑物设计与施工的要求时，则可从上部结构、基础、施工和地基等方面来采取适当的措施，使其能满足稳定和沉降要求。文章对此进行了分析说明。【关键词】软土地基处理堤坝及基础防渗地基上兴建水工建筑物有时会遇到松软土地基，由安全及正常运行起关键作用。于地基的沉降量与沉降差或地基的稳定性与抗渗稳定性洞庭湖区地面下常埋藏有深厚的第四纪松软覆盖不足，会直接影响到建筑物的正常运行和安全，甚至造成层，经常遇到的地基为软粘土、淤泥或粉砂夹淤等，均表严重的工程事故。因此，地基的稳定对建筑物的安全起着现为松软土地基。此类地基均不能满足建筑物对稳定性至关重要的作用。和变形的要求，极易产生沉陷、滑坡及渗透破坏等工程事建筑物因地基问题所引起的破坏一般有两种情况：故。如何处理这些问题，对设计、施工有很大的作用，根据一是由于地基土在建筑物荷载作用下产生的压缩变形，多年实践，下面对这些问题进行探讨。引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜、开裂1软粘土地基处理以致损坏或失去使用价值；二是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力使地基产生软粘土地基包括淤泥地基，其主要物理特性为：含有滑动破坏。机质，在干燥时比较坚硬，手搓没有砂的感觉；颜色呈深以上两种情况都是地基稳定性对建筑物的影响，对灰或暗绿色，有臭味；含水量高，孔隙比大，容重小，一般于水工建筑物的地基的稳定主要表现在以下三个方面：天然含水量为40%~70%，孔隙比>1.0，天然容重在（15~（1）荷载作用下，地基内部各点应力在土的强度允3之间。力学性质主要是：强度低，标准贯入击数18）kN/m许范围内；地基土的压缩变形及渗透变形及渗流量在容N<3，故承载力很低，且其灵敏度高；压缩性高，压缩系数许范围内。аu>0.0005，基础沉降很大；透水性弱，渗透系数k一般为（2）渗流作用下，土体渗透变形及渗流量在容许范（10-6-8）cm/s，地基固结完成需要很长的时间，沉降稳~10围内。定很慢，见附表说明。（3）土体在自重及荷载作用下，不会发生整体滑动因此，在软土地基上建造水工建筑物，很可能会使地失稳。基破坏或产生过大的沉降，必须进行人工地基处理。处理因此，水工建筑物地基设计和施工处理对建筑物的主要有以下几种方法。30 戴丙东//浅谈水工建筑物施工软基处理（1）选择轻型结构。如“U”型槽薄壁渡槽、肋拱桥、桁2附表淤泥和淤泥质土容许承载力pkN/m架拱桥、刚架拱桥等。拱形桥梁除具有自重轻的优点外，ω/%tgβ36404550556575还可以将桥台基础浅埋，把桥台基础设置在地基表层的098887869594939密实土层上，从而避开淤泥层。0.278695954493929（2）对于小型水工建筑物可采用扩大基础底板的方0.459544939342925法，如采用较薄的钢筋混凝土底板。对于大中型工程，可注：ω原状土的含水量（%）。采用空箱底板，即在不增加建筑物造价的情况下，用加大1.1桩基法底板高度、减轻底板自重、增加基础埋深的办法来适应软当淤土层较厚，难以大面积进行深处理时，对于中小土地基的要求。同时底板还可以采取板梁式结构，底板下型水工建筑物，可采用打桩的办法进行加固处理。四边均为适当高度、扩大底宽梁承载，中间加纵横隔梁，为了提高地基的整体性，增强其剪切强度，对于不同这样既降低基础重量，以有效地防止土体的侧向压缩，增情况，可选择不同材料及施工方案：强其密度，有效地增加了地基的承载力，同时提高了建筑（1）当土层厚度小于5m时，可采取水泥石灰桩加物的抗滑及抗渗稳定性。固地基，利用其吸水性、膨胀性及发热固结地基，增加土1998年，在钱粮湖两门闸接长工程中，采用了梁板式壤的密实度，这样既加大了地基的承载能力，又提高了地基础，该闸长40m，底宽10m，先沿建筑物底轮廓线外围基的防渗能力，水泥石灰桩桩径一般为（300~500）mm，桩浇筑截面尺寸为300mm×500mm（b×h）闭合混凝土梁，再距为（1.0~1.5）m,桩径大则桩距小，桩底高程一般要达到沿纵向每10m设置一根隔梁，通过处理，大大提高了基持力层，桩宜采用梅花型布置方式。础的承载能力，次年观察，无沉降现象。（2）当土层厚度在（5~7）m时，宜打预制桩至硬土（3）复合式地基。对于多种结构的地基，可采取整体层，作承载台。框架式水泥石灰桩或砂桩，根据地基的承载力不同，可适（3）当土层厚度在（7~10）m时，宜打灌注桩至硬土当增加桩径（梁宽），这种方法可增加地基整体性，也相当层，作承载桩台。于增加了基础的埋置深度，基底的净压力将减小，相应地（4）当土层厚度在10m以上时，宜采用打悬浮桩的可以减小基础沉降，同时有利于建筑物的防渗稳定及抗办法，挤密淤土层并靠磨擦承载。滑稳定性。2004年，在君山区钱口电排重建工程中，在压力出水（4）在淤土地基上填筑或培厚防洪大堤，且淤泥层箱涵底部，我们采用了水泥桩基础，水泥桩采取梅花型布较厚时，可考滤设计反压平台，这样既增加了坝体的稳定，置，桩距为1.2m，桩孔径500mm，桩深（4.8~5.5）m，水泥还能有效解决堤坝的抗渗要求，能防止堤坝的水平位移含量为（55~65）kg/m，工程于2004年4月竣工，至目前为和堤脚外侧隆起变形的发生。在工程施工中应采取控制止，压力出水箱涵未出现沉降及裂缝现象，工况良好，且填筑速度、延长施工期限等办法，使淤土地基在施工中逐于2010年被评为湖南省优质工程。渐固结，填筑时要注意平衡上升。1.2换土法1998年冬，钱粮湖丁字堤塌陷整治工程中，由于该地当淤土层厚度在3m以内时，尤其是在堤防工程中，段在当年汛期造成大面积滑坡，冬季培修任务紧，40多天可采用挖除淤泥层，换填砂壤土，当土源方便，造价低，工就培修至36.3m（吴淞高程体系），可仅过2天，堤坡竟塌期较长的情况下，宜采取此办法。在施工中，应注意换填陷2.5m左右，对此，工程指挥部改变施工方案，一是将外土与原状土的结合，一般应采取开挖齿槽或梯坎、刨毛的坡比由原来的1∶2.5更改为1∶3.0；二是修筑（80~100）m宽、方法加强新老土体的结合。1999年，君山区长江干堤在加（2.5~3.0）m高外平台，采用挖泥吹填，选用容重较大的外培工程中，有400m堤防为新建，地基淤泥层厚1.5m，施洲土料；三是延长工期。经过处理，至1999年5月工程竣工中先开沟排水，降低土体含水量，以免扰动深层土壤，工，未出现严重沉降和滑坡现象。然后用推土机清除淤泥土至持力层，使地基横断面为中2软基中的坝体及基础防渗低外高状并用推土机压实8~10遍，最后选用合适土料夯填大堤，至今无沉陷现象。（1）对于地基承载力较差的地基，在坝体修筑时，既1.3优化结构法不能增加坝体的重量又须提高其防滑及抗渗能力，可采对于松软地基的处理，可采取上下结合的办法，但要用新型的防水材料，采取临水面土工膜截渗的方法。临水搞好人工地基的施工，同时要优化建筑物的结构。面坡比一般小于1∶3，以便利用水重，提高其抗滑能力，同31 戴丙东//浅谈水工建筑物施工软基处理时加大了堤身断面，增加了基础宽度，增强了大堤的抗渗（6）因地处洞庭湖区，采取桩基础对软基进行处理稳定性。的情况较多，这里着重分析桩基础施工中应注意的一些（2）基础防渗中防渗墙的设置及侧面防渗的问题：问题：防渗墙的位置一般置于建筑物的上下游端点处，这样，可●要预防缩径现象，关键是控制泥浆比重，确保泥浆有效地增加渗径长度；侧面防渗时，增做3~4道截水环，能保持孔壁平衡，须使用直径合适的钻头成孔，根据地层单侧总宽度不得小于底部防渗墙的总深度；在伸缩缝上变化配以不同的泥浆，成孔施工时应注意重视清孔，在清裹1~2层柏油防水柔毡或砂石导滤体或水工织物等，以防孔时要做到清渣不清泥，预防清孔后在浇筑过程中局部止伸缩缝出现问题，保证土粒不被渗透带走而稳定基础。坍塌。●导管在浇灌前要进行试拼，并做好水密性试验，严3施工中应注意的几个问题格控制导管埋深与拔管速度，导管不宜埋入混凝土过深，（1）在施工程序上，应该“先重后轻”，即先建荷载大也不可过浅，及时测量混凝土浅灌深度，严防导管拔空，的部分，后建荷载小的部分，以减小沉降差；还应注意“先确保不出现断桩现象。深后浅”，即在相邻基础施工时，先开挖浇筑较深的基础，●防止孔位倾斜，一是要扩大桩机支承面积，使桩机后开挖浇筑较浅的基础。稳固，并保证钻机平台水平，二是采取经常校核钻架及钻（2）在软土地基上施工，应控制施工速率，使软土有杆的垂直度等措施，三是严格按照规范要求选配钻杆。一定的固结度，借以提高土的强度，增加地基的稳定性。4结语（3）必须搞好基坑排水，在建筑物基础周围开挖深（0.8~1.5）m以上的排水渠网，在排水渠网中设置1~3个总之，在松软地基上进行施工难度较大，施工质量也或多个集水坑将水导出，保证基础土壤干燥，提高土壤的难控制，这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及承载能力和整体稳定性。有关施工、验收规范，核查地质和有关地基处理方面的资（4）基坑弃土一般远离开挖线（20~30）m，当开挖深料，对施工过程中可能会产生的一些问题及时进行分析度超过5m时，应增设5m宽平台，即可用于施工，以利于处理，做到科学组织，精心施工，严格管理，这样施工质量基坑边坡稳定，对于施工中出现的翻沙彭水现象，应及时就会有保障，为建筑物的安全奠定了基础。采取反滤堆的处理措施，以防下土体的渗透变形过大，从（收稿日期：2010-12-25）而保证建筑物的安全。（5）由于松软土地基承载力稳低，灵敏度高，在地基上施工时，应尽量避免对土结构的扰动。●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●（上接第29页）灌浆注入量大，灌浆难以结束时，选Ⅵ级岩，在地基鉴定中，属承载力比较理想的基础，因此用低压、浓浆、限流、限量、间歇、浆液中掺入速凝剂、改变除对显露的溶槽与断裂带进行处理外，对岩体结构上的浆液等措施处理。该段经处理后进行扫孔，重新按技术要洞穴可不进行固结灌浆处理。这样在保证了工程安全的求进行灌浆，直至结束。前提下，既有利于节省工期，又节约了工程投资。（2）在固结与帷幕灌浆的钻孔工序中，有冲洗的要5固结灌浆与帷幕灌浆材料消耗对比求，但喀斯特地形区的地质结构本身存在大的空隙与孔在岩溶地区的帷幕灌浆，是在固结灌浆完成后的范洞，如将这些空隙与孔洞中有些充填或半充填物悉数洗围内进行的，因此，帷幕灌浆的钻孔与灌浆的完整性均较净，在灌浆过程中会加大凝浆困难，灌孔不起压等情形。固结灌浆要好，在材料的消耗上也要少很多。在溢流坝的因此，更好地保证灌浆的成功率，对喀斯特地形区的灌浆帷幕线前后的固结灌浆孔共117个，基岩钻孔979.2m，孔可不用冲洗。帷幕灌浆孔27个，基岩钻孔423.6m，固结灌浆耗用水泥（3）在喀斯特地形地区，因渗漏通道的普遍存在，328.25t，帷幕灌浆耗用水泥24.95t。固结灌浆单米砂浆量防渗帷幕的施工是保障库区蓄水安全的关键所在。在进335kg，帷幕灌浆单米耗浆量58.9kg。行帷幕灌浆前，先对帷幕线区域前后一定范围内进行灌浆封闭，有利于消除帷幕灌浆中的跑漏浆现象，然后再6结语实施帷幕灌浆，这样才能形成比较理想的防渗线。（1）喀斯特地形区，因灰岩结构致密，性状坚硬，属（收稿日期：2010-12-15）32'