水闸地基处理设计研究

水闸地基处理设计研究

连升1、张伟2

1.中工武大设计集团有限公司，湖北省武汉市，430074 2.长江工程勘测设计公司，湖北省武汉市，430000

摘要：目前，学者们大多集中于水闸地基处理中桩基处理方法的应用以及针对软土地基的处理方法研究上。然而，在实际工程中，存在多种地基处理方法，这些方法具有各自的优缺点。在研究中，我们发现，对于不同类型的地基，不同的地基处理方法应该采用不同的策略。例如，在软土地基处理中，桩基处理是一种常用而有效的方法；而在岩石地基处理中，爆破处理和锚杆加固则是更为适合的方法。此外，针对不同深度和不同地质条件的地基，也需要采用不同的地基处理方法。

关键词：水闸；地基处理；设计

1水闸设计与选址的要点

1.1对于稳定性的要求

水闸在水利工程中起到了重要的作用，它能够控制水位，调节水流，保护下游居民和农田。然而，在水闸正常运转时，需要考虑上下游水位的高度差，以避免水平大力过大对工程造成冲击。因此，设计水闸时，需要考虑水流的速度、流量和水位，以确保水闸的稳定性和安全性。水闸需要具有一定的重量，以稳定自身不受水流压力的影响。在设计时，需要考虑到水闸的尺寸、形状和重量，以确保水闸能够承受水流的冲击和压力。此外，水闸的材料也需要选择适当的耐水性能和耐久性能的材料，以确保水闸的使用寿命和稳定性。在枯水期，水闸还会产生巨大的垂直荷载，需要在设计时期留足水闸的面积，以保证基底所受到的压应力不至于过大。因此，设计时需要考虑水闸的承载能力和强度，以确保水闸能够承受垂直荷载和水流的冲击。总之，水闸在水利工程中具有非常重要的作用，但是在设计和建设时需要考虑到多方面的因素，以确保水闸的稳定性和安全性。因此，在设计和建设水闸时，需要考虑到水流的速度、流量、水位、水闸的尺寸、形状、重量、材料、承载能力和强度等多方面因素，以确保水闸的正常运转和使用寿命。

1.2对于渗流的要求

水闸是一种重要的水利工程，主要用于调节水流的流量和水位。在水闸挡水时，水压力会增大，从而导致渗流现象的产生。渗流是指水流穿过水闸结构的空隙或裂缝，渗漏到水闸下游的地下层或土壤中。如果渗流现象得不到有效控制，会严重影响水闸的稳定性和挡水功能。渗流现象对水闸的稳定性和挡水功能产生的影响是非常显著的。首先，渗流会增加水闸结构的受力，加速水闸的老化和损坏，从而降低了水闸的稳定性。其次，渗流会导致水闸下游地基的松散和沉降，进一步影响水闸的稳定性和挡水功能。此外，土基建筑的加大也会对水闸的安全性和稳定性产生更大的影响。如果水闸的渗流现象得不到有效控制，会威胁水利工程的安全，甚至导致水利灾害的发生。此外，渗流现象也会阻碍蓄水工作的实施，影响水利工程的正常运行。因此，必须采取有效的措施来控制水闸的渗流现象。为了控制水闸的渗流现象，可以采用多种措施。一种常用的方法是对水闸进行加固和修复，以减少水闸结构的漏水现象。另一种方法是采用防渗材料对水闸进行覆盖，以防止水流穿过水闸结构。

1.3兼顾经济效益与实际安全

水闸设计中，需要考虑多方面的因素。其中，经济成本、核算效益和安全成本是最为重要的。在设计水闸时，需要充分考虑这些因素，以确保水闸的建设和维护成本不会过高，同时能够达到预期的效益和安全标准。除了设计阶段，施工质量也是水闸建设中不可忽视的因素。为了确保水闸的稳定性和安全性，需要提高水闸的施工质量，不应敷衍了事。只有通过精细施工，才能够保证水闸建设的可靠性和长期稳定性。在选取水闸地基时，需要对不良地基进行技术性处理，不应视而不见。因为地基的稳定性直接影响到水闸的稳定性和安全性。如果忽略地基问题，不仅可能导致施工安全问题，还可能引发水闸失稳事故。因此，对地基问题的处理是水闸建设中至关重要的一步。

2水闸地基处理设计常用方法

2.1桩基处理法

近年来，水闸工程建设逐渐加快，但液化砂性土地基区域的存在给水闸的安全造成了很大的威胁。为了解决这一问题，桩基处理法结合围封施工被广泛采用。针对液化砂性土地基区域，围封的深度必须要超过液化层，这样才能够有效地防止液化现象的发生。为了设计出更加可靠的围封墙，采用高压摆喷的方法进行施工，使围封墙的抗压强度达到3MPa以上，同时最小厚度要大于0.2m，渗透系数符合i×10-6m/s(i为1～5），允许渗透比降值高于40，这样才能够保证围封墙的稳定性和可靠性。在液化层厚度较高、整体较深时，利用桩基提高地基的承载力也是一种有效的方法。这样不仅可以避免地基出现液化现象，降低其稳定性，影响水闸整体的安全，还能够提高其承载力，从而保证水闸的稳定性和安全性。

2.2垫层法

地基是建筑物的基础，其承载能力直接关系到建筑物的安全性。然而，很多地区的地基条件较差，需要通过一些方法来改善地基的稳定性。垫层法就是一种常见的地基处理方法，其应用范围广泛，能够有效地改善地基稳定性并实现塑性变形基础还原。垫层法的重点在于计算和确定垫层的宽度和厚度，以及核算地基承载力。在水闸工程中，垫层地面的压力应小于地基的承载力，垫层厚度过小则难以起到缓冲作用。因此，垫层的宽度和厚度需要根据具体的地基情况和工程要求进行计算确定，以确保其具有良好的缓冲效果和承载能力。在选择垫层材料时，应尽量选择就地取材的材料，使用成熟技术便于施工进行。常见的垫层材料有粗砂和中粗砂，这些材料比较容易获得并且价格相对较低。在施工过程中，可以通过振动的方式使垫层材料达到密实状态，以满足施工要求。

2.3沉井法

沉井法是一种常见且应用广泛的地基处理设计施工方法，适用于解决地基渗透变形问题和提高地基承载力。该方法最常用于上部为流沙层或软土层，下部为岩石下卧层或硬土的水闸地基类型，且在施工时需将沉井放置在硬土层表面。但在使用沉井法时，需要注意避免流沙地层出现沉井偏斜、沉陷等问题，影响施工的正常进行，甚至造成地基下沉或边坡塌方等严重问题。因此，在设计过程中，需要特别注意以下地层情况的处理：首先，对于粉沙土层中粉粒含量超出75%、黏土颗粒含量低于10%的情况，需要采用其他方法进行地基处理，以避免沉井偏斜、沉陷等问题。其次，对于土层中粉沙层或亚黏土层厚度大于25cm的情况，需要进行分层处理，以减少承载力差异造成的影响。另外，当土层含水量超出30%、土层孔隙率低于43%时，也需要采用其他方法进行地基处理，以避免施工过程中出现问题。

2.4振动水冲法

地基沉降是建筑工程中常见的问题，而振动水冲法是一种有效的地基处理方法。该方法能够降低地基沉降量，并提高地基的承载力，从而保证建筑物的稳定性和安全性。在振动水冲法中，通过振动水冲孔内的水流来使水泥土、砾石等填料扩挤成桩，从而提高地基的承载力。该方法不仅施工简便，而且效率高、成本低。因此，在工程实践中得到了广泛的应用。除了能够降低地基沉降量和提高承载力外，振动水冲法还有其他优点。例如，它能够提高饱和砂土的抗振动能力，避免液化情况的发生。此外，振动水冲法向振冲孔内添加填料，扩挤成桩的效果对沙壤土地基或砂土地基更佳。但是，需要注意的是，振动水冲法并不适用于软黏性土地基的处理。因为软黏性土在受到振动力的作用下容易发生液化，从而导致地基沉降量增加，而不是减少。

3结论

总体来说，本文的研究表明，在水闸工程建设中，地基处理是一个非常重要的环节。只有通过科学有效的地基处理方法，才能确保水闸工程的安全和稳定性。因此，今后需要进一步研究和完善地基处理方法，为水闸工程的发展提供更好的技术支持。

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