水工建筑物基础处理要求与技术研究

　　水工建筑物的工程建设是一项复杂、繁琐的工作，它所涉及的面很广，项目流动性很大。对工程类型、质量、方案、设计、自然条件等方面的要求都比较高。在工程施工过程中很容易出现质量问题，影响整个工程的进度以及工程安全性。所以在水利水电工程建设中要重视基础处理技术，确保地基与基础的承载力，提高工程建设的安全性。

　　1水工建筑物基础处理要求和特征

　　1.1水工建筑物基础处理要求

　　水工建筑物是一项规模巨大的利民建设，在施工过程中有很多的注意事项，必须严格按照相关规定合理施工，以保障工程建设的顺利完成。在施工过程中首先要分析工程地质勘探报告、了解相关的技术文件及施工地区内的地质状况等，设计出工程地基与基础的施工图纸；在开挖前，需要按照施工方案的各项内容规定严格执行，妥善处理施工范围内的各种管线、树木等物件；如果施工地点比较偏僻、复杂，要首先了解施工区地层岩性、地质构造、地形地貌以及水文特征，做好施工前预防滑坡以及其他事项的措施；上述工作完成以后，将施工需要的机械设备开往施工地区，事先做好公路加宽、加固的工作；在现场施工时必须做好测量线的定位控制线、水准基准点等的尺寸，而且要办理预检手续。另外，要保证场地的平整性，合理设计排水系统，最后开挖地下水位基槽、管沟等，要根据具体的地质勘探文件，采取科学的措施，开展作业面的工作。

　　1.2水工建筑物基础处理特征

　　（1）安全性

　　对于水工建筑物来说，需要承受一定的荷载，运行条件比较复杂。地基基础的处理技术就非常关键，它能够提高水工建筑物的承载力与稳定性，避免建筑物因地基不稳或者低级险情而引发安全事件。

　　（2）技术复杂性

　　一般情况下，水工建筑物的地质条件比较复杂，施工中对各部分的要求也不尽相同，所以地基与基础处理工作在很多情况下是非常复杂的。为了在复杂、繁琐的工作下避免大的失误，最大限度的减少损失，要认真做好地质勘查工作，在施工前进行必要的补充勘探以及现场施工试验。

　　（3）施工质量的重要性

　　水工建筑的地基基础工程是一项隐蔽工程，工程竣工以后很难直观地进行质量检查与评定，它的质量问题一般只有在运行使用过程中才能显露出来。如果在使用过程中出现质量问题及事故，返工修补不仅耗费财力、人力，而且技术难度大，很难达到预期要求。所以说水工建筑的地基基础工程施工应特别重视施工质量的检查与控制。

　　（4）工期紧追性

　　一般情况下，水工建筑物的施工工期比较短，这是因为水工建筑物的地基基础工程往往安排在枯水期进行，工期比较紧迫、干扰性比较大，需要经过周密的组织与安排，选择一个功效较高的施工方案进行施工。
　　
　　2基础处理技术分析

　　水工建筑地基基础施工的技术方式有很多，不同的地质条件、自然环境、人文景象及地层地貌所使用的技术均有所不同。在进行水工建设时需要根据当地的实际情况，结合施工工程技术以及相关规定，选择科学、合理的基础处理技术，顺利完成施工。比如我国西北、华北、关中等地区常常出现的黄土地基问题，湿陷性黄土地基对工程建设的危害性较大。下面就以西安麦德龙商场工程为例进行具体分析。

　　2.1工程概况

　　西安麦德龙商场工程位于西安市南郊，其建筑面积为12550m2,结构形式为单层轻型刚架结构，建筑物高9.0m,基础形式为条形基础，基础埋深2.8m.拟建场地地形不平，呈北高南低之势，南北最大高差达5.64m,属自重湿陷性场地。设计地基处理方案为在基础下做3.0m厚的整片垫层，以消除地基的部分湿陷量。此工程基础3m厚垫层于2002年7月20日开始施工，基础及室内回填在8月31日完成。在基础分部工程完成后进行沉降观测时，发现整个基础出现不均匀沉降，其中西南部沉降量为6~14cm,而东北部沉降量为0.5~2cm.

　　造成不均匀沉降的主要原因在于地基处理存在着问题。下面就以此工程地基处理的全过程，分析其基础产生不均匀沉降的原因。

　　2.2基础处理技术

　　2.2.1垫层法分析

　　垫层法主要考虑地基在水的浸泡下受压缩变形的情况，此技术在实施的过程中，首先将湿陷性黄土挖掘出来，然后用素土做垫层，以便消除地基的湿陷量，从而达到减少地基压缩变形的效果，提高地基的承载能力。垫层法可以有局部垫层与整体垫层之分，二者的使用需要考虑多方面的因素，比如当工程要求湿陷性黄土的湿陷量在1~3m时，局部或整体垫层都可以使用；但是如果施工要求增强建筑物的水稳性或提高垫层土的承载力，这时就需要采用局部垫层技术完成工程要求。

　　垫层法中还需要对施工技术进行设计，设计时要注意考虑垫层的宽度、厚度、压实系数以及承载力大小等问题，垫层设计技术的实施还需要考虑建筑物对地基变形及稳定要求，在此基础之上，不违背当地经济发展的要求。同时还须满足以下条件：

　　（1）不能使用局部垫层技术处理地基的情况

　　在黄土类型的地基基础处理中，要求局部土垫层的处理宽度要与基础底边的处理宽度大致相同，这样未经处理的湿陷性土层可能还会由于管道泄漏或垫层侧向渗入等问题而发生湿陷情况。所以在设置局部垫层时要注重考虑垫层的防水、隔水作用，如果地基比较容易受水浸湿或者是有防渗要求的建筑物，采用此种基础处理是不合理的，需要采用另外的防渗、加固措施。

　　（2）基础处理中垫层处理范围分析
　　
　　在水工建筑基础处理过程中，若要采用整片垫层技术来处理地基问题，首先必须考虑垫层的平面处理范围，合理的垫层处理范围能保证基础外墙大于垫层的厚度，以便增加工程的稳定性与承载力。

　　（3）地下水位变化时需要考虑的问题

　　对于自重湿陷性黄土地基来说，地下水位上升的情况不太常见，当地基的湿陷量没有完全消除时，对于有严格防水要求的建筑物以及受水侵蚀比较大的建筑物，需要采用整片土垫层进行处理。但是如果地基的地下水位上升的自重湿陷性黄土场地，就需要考虑地下水位变化时，地基基础的处理技术问题，特别是对于下部未处理的湿陷性土层引起湿陷的情况。

　　2.2.2挤密桩法

　　本工程建筑的基坑处理采取用3∶7的灰土进行人工分层回填，并用强制式打夯机和蛙式打夯机夯打密实，密实度均大于0.93.这种技术首先要考虑桩孔的布置，一般情况下是按照施工设计要求，来确定桩孔的的平面位置，再将预先准备好的土在最优含水量的下层填入桩孔内，然后做捣实工序。通过成孔的横向挤压作用，把桩间的土压实挤密，最终形成复合地基。但是在这个过程中，需要注意的是谨防粗颗粒沙、石等材料填入孔内，否则会破坏桩孔良好的通透性。

　　灰土挤密桩和土桩地基的使用一般有条件限制，它只适用于地下水位以上含水量为14%~22%的湿陷性黄土以及人工填土地基。这种技术的处理深度比较深，另外它主要利用锤击打入以及振动沉管的作用来实现桩孔的设置，然后在孔中填入填充材料，再经过一系列的压实、挤密作用，彻底改变土层的湿陷性，提高建筑物的承载力。

　　填土土料采用外购深层粘土，灰土搅拌使用灰土搅拌机，对素土回填采用18t振动碾进行碾压，对灰土回填采用14t光碾进行碾压。每层施工完毕按规范要求进行环刀法取土实验，压实度均在95%以上。整个垫层施工完毕后，检测单位对垫层进行了静载实验和钻孔取芯实验，各项检测指标均满足设计和规范要求。按照总进度计划要求，垫层施工完毕后，施工单位立即进行基础分部工程的施工。

　　2.2.3桩基础

　　本工程设计采取3m整片垫层消除地基部分湿陷量的地基处理措施。但是由于原地貌不平整，有高差，基础下卧层土质不均匀，本工程的地基处理措施宜采用桩基础，穿透全部湿陷土层，消除地基湿陷，减小建筑物的不均匀沉降。它主要是将成孔中原来的土排到孔的外面，而不改善桩孔周围的土的性质。一般桩周围的土都是受到水的浸湿，影响侧桩的阻力作用。当桩基周围的土发生自重湿陷时，侧桩的阻力形式会发生改变，所以在湿陷性黄土桩基上一般不采用摩擦型桩。

　　这类型的桩基础的设计，除了需要满足桩自身的强度以外，还需要考虑工程地质条件，如果是在非自重性黄土地基上，必须选用压缩性较低的非湿陷性土层。这样的话，在当桩周围的土受到水的浸湿后，侧桩的摩擦力的转换也不会太过影响摩擦阻力的作用。

　　2.2.4填土工程

　　工程的填方工程应在基础施工前3个月内完成，以便使填方工程在基础施工前有一个自然沉降的时间，使沉降趋于稳定。然而从此工程施工过程来看，其基础垫层8月16日完成，垫层完成后就立即进行基础的施工，而且短短半个月又在垫层上增加了2.8m厚的基础荷载，因此其基础垫层必然会产生沉降。又由于Ⅰ区垫层下卧土层压缩性较Ⅱ区高，且垫层下面又有大面积的3m左右深的基坑回填，因此建筑物基础Ⅰ区的沉降量远大于Ⅱ区，必然产生不均匀沉降。Ⅰ区、Ⅱ区位置见图1.

　　3结语

　　在水工建筑物施工中，地基基础处理技术是关乎整个工程安全性的重要因素，可以说，地基和基础是水工建筑的生命线，在施工过程中一定要把握主要技术要点，确保工程建筑的质量。

　　参考文献：
　　[1]张亚杰，常明云。水工建筑物复合地基工程处理关键技术应用[J].陕西水利，2012（03）：145-147.
　　[2]沈宏亮，陈锋。刍议水利工程基础处理中的灌浆技术[J].江苏水利。2014（05）。
　　[3]张治浩。泛议水工建筑物的基础处理[J].黑龙江水利科技，2012,40（02）：136-137.
　　[4]容嘉欣。浅谈水利工程基础处理中的岩石基础灌浆技术[J].城市建设理论研究，2013（23）：158-159.
　　[5]马巧果。碎石夯扩桩在南水北调SG5标软基础处理中的应用[J].河北水利，2012（04）：332.
　　[7]邓植祥。浅谈水利工程的基础处理[J].水利科技，2010（08）：117-119.