司全章

(新疆昌吉州阜康市白楊河水庫建設(shè)管理處，新疆昌吉831500)

1 水利工程地基概況

我國的水利工程建設(shè)一般都是為了對(duì)自然環(huán)境下現(xiàn)有的地表水或者是地下水進(jìn)行良好的控制、調(diào)節(jié)和利用，以此來達(dá)到各種水利工程除害興利的作用。水利工程根據(jù)其設(shè)計(jì)的作用和效果可以分為很多類，根據(jù)其在實(shí)際應(yīng)用中面對(duì)的對(duì)象將其分為防洪工程、農(nóng)田水利工程、水利發(fā)電工程、航運(yùn)與城市供水工程以及排水工程等。水利工程基礎(chǔ)的建設(shè)在整個(gè)的水利工程建設(shè)中都是非常重要和關(guān)鍵的，這主要是因?yàn)榈鼗軌蛲ㄟ^對(duì)水利構(gòu)筑物物理性能以及力學(xué)性能的改變而使得整個(gè)水利工程具有更加良好的整體性和穩(wěn)定性，與此同時(shí)相應(yīng)提高水利工程的防滲性，這樣一種處理有助于水利工程主體構(gòu)筑物的運(yùn)行和施工，因此應(yīng)當(dāng)?shù)玫轿覀兏叨鹊年P(guān)注和慎重的處理。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展以及人們對(duì)于生活質(zhì)量和水平要求的不斷提高，在進(jìn)行水利工程的建設(shè)時(shí)就需要不斷地開發(fā)和建設(shè)新的水利工程來滿足人們的生活需要，但是在建設(shè)的過程中無疑會(huì)遇到較多的不良地基，包括天然地質(zhì)條件的不足、硬度或者是承載力的不足等問題，這樣一些問題都會(huì)使得地基上層的構(gòu)筑物處在一種不穩(wěn)定、不安全的狀態(tài)中，正是因?yàn)檫@樣我們才需要采取措施解決之。

2 水利工程中地基處理方法分析

2.1 CFG樁的應(yīng)用

CFG樁技術(shù)實(shí)際上就是利用水泥粉煤灰碎石樁來處理鐵路工程中軟土地基的一種有效形式和方法，具體的操作和應(yīng)用過程簡述如下:在碎石樁的基礎(chǔ)上摻入少量的石屑和粉煤灰以及適量的水泥，將其攪拌均勻以后就能夠成為一種具有較好強(qiáng)度的樁體。這一樁體的骨料實(shí)際上還是碎石，石屑等的摻入主要是為了改善樁體整體的顆粒級(jí)配;而粉煤灰等的摻入則是希望能夠較好地改善整個(gè)樁體的和易性，且這樣一個(gè)過程還能夠在一定程度上增加其活性，使得水泥的實(shí)際用量可以降低;水泥的摻入無疑是希望增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的粘結(jié)強(qiáng)度，使得一些柔性樁的實(shí)際強(qiáng)度能夠有較大的提高。CFG樁在實(shí)際的施工環(huán)境中能夠適應(yīng)于多種不同的土質(zhì)，包括黏土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土以及人工填土等。

由上文中的分析可以看到，在CFG樁復(fù)合地基中，主要是由CFG樁體、褥墊層和樁周邊的土體來共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載，在這樣一個(gè)共同承載的狀態(tài)下，褥墊層所起的作用主要就是將來自于上部載荷的基地壓力以及水平力通過適當(dāng)?shù)淖冃我院蟀凑障鄳?yīng)的比例分配并傳遞到樁周邊的土體中去進(jìn)行共同受力，與此同時(shí)也會(huì)發(fā)生樁的擠密效果，使得土體整體的承載力大幅提高，而樁周圍土體的側(cè)應(yīng)力相應(yīng)的就會(huì)得到改善。下文中將通過幾個(gè)方面的內(nèi)容來對(duì)CFG樁的作用機(jī)理予以說明:

2.1.1 對(duì)土基具有一定的擠密作用

這主要是因?yàn)閷?duì)于地基中的一些散填土、粉土以及松散粉細(xì)沙而言，由于振動(dòng)沉管CFG樁的振動(dòng)作用和側(cè)向的擠壓作用，都會(huì)使得周邊土體中的某些參數(shù)以及性質(zhì)發(fā)生變化，具體來說，就是其空隙率比會(huì)有一定程度的降低，且含水率也會(huì)相應(yīng)的降低，這樣一種變化所導(dǎo)致的結(jié)果就是土體的干密度增大，且內(nèi)摩擦角變大，這對(duì)于土體來說就是一個(gè)非常理想的變化狀況，因?yàn)檫@意味著土的物理和力學(xué)性能都得到了較好的改善，樁間土的承載力也大大提高。

2.1.2 樁體的排水作用

CFG樁復(fù)合地基在成樁完成以后，由于其樁孔內(nèi)以及周邊都填充有過濾性能較好的粗顆粒填料，因此就相當(dāng)于在地基內(nèi)部形成了一個(gè)非常良好的人工豎向排水通道，在排水的同時(shí)還能夠一定程度的減小通道內(nèi)的壓力，使得空隙內(nèi)的水能夠沿著樁體不斷的向上排出，這樣一種作用實(shí)際上就是消散和防止了振沖作用所帶來的超孔隙水壓力的增大，有利于水利工程地基處理中地基內(nèi)部水的排除。更為重要的是，這樣一種狀況下水的排除是不會(huì)影響到樁體的強(qiáng)度的，甚至于反而能夠使得土體整體的強(qiáng)度恢復(fù)甚至是超過其原有的承載力水平。

2.1.3 樁的預(yù)震效應(yīng)

CFG樁復(fù)合地基在進(jìn)行成樁的過程中，因振沖器對(duì)其按照一定的振動(dòng)頻率進(jìn)行了振動(dòng)或者是水平?jīng)_擊，以此來加速土體的激振，這樣一種作用的效果就是能夠使得填料和土基土相應(yīng)的提高預(yù)震的能力，并在此過程中提高其相對(duì)密實(shí)度和砂土的抗液化能力。

2.1.4 樁的置換作用

CFG樁復(fù)合樁基在進(jìn)行成樁的過程中會(huì)經(jīng)歷一系列的物理變化、化學(xué)變化和物理化學(xué)變化，在這樣一些變化的過程中，最為主要和關(guān)鍵的就是水泥的水解反應(yīng)、水化反應(yīng)以及與粉煤灰發(fā)生的凝硬反應(yīng)，經(jīng)過這樣一系列的反應(yīng)之后最終得到的就是不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，這樣一種穩(wěn)定結(jié)晶化合物的生成和存在的好處就在于能夠提高樁體的抗剪強(qiáng)度，并相應(yīng)的提高其整體的變形模量，因此在相同的荷載條件下，經(jīng)過處理的CFG樁的壓縮性就會(huì)明顯的降低。在這樣一種狀況下，通過基礎(chǔ)傳遞來的復(fù)合地基的附加應(yīng)力就會(huì)隨著地形的變形逐漸的集中到樁體上來，最終導(dǎo)致應(yīng)力集中狀況的出現(xiàn)，使得絕大部分的應(yīng)力都集中在樁的周邊或者是端頭處，而樁間的應(yīng)力則相應(yīng)減少，這樣一種狀況下復(fù)合地基的承載力是要遠(yuǎn)高于原地基的。

2.1.5 對(duì)樁周圍的土質(zhì)產(chǎn)生約束作用

對(duì)于一些無側(cè)向約束的土體而言，在受到載荷的作用以后就會(huì)發(fā)生側(cè)向變形，使得側(cè)向的實(shí)際變形要比側(cè)向的約束大，導(dǎo)致的結(jié)果就是產(chǎn)生垂直方向上的應(yīng)力集中，而CFG樁在這里面起到的作用就是能夠?qū)吨苓呁馏w的側(cè)向變形予以約束，使得側(cè)向的變形量減小，相應(yīng)的也就能夠減少垂直變形。

2.2 預(yù)應(yīng)力管樁

在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁還可進(jìn)一步分為先張法預(yù)應(yīng)力管樁和后張法預(yù)應(yīng)力管樁。先張法預(yù)應(yīng)力管樁就是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝以及離心成型法制作而成的一種空心筒體的細(xì)長混凝土預(yù)制構(gòu)件，這樣一種管狀構(gòu)件的主要組成部分就是圓筒形的樁身、端頭板和鋼套箍。

在實(shí)際的施工環(huán)境下，管柱成樁的方法有較多種，具體來說有錘擊法、振動(dòng)法、射水法、預(yù)鉆孔法和靜壓法等，在應(yīng)用的過程中可根據(jù)工程需要以及實(shí)際的環(huán)境條件來選取，而其中最為常見的就是靜壓法?？紤]到柴油機(jī)捶打樁時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，而現(xiàn)代的很多工程有可能是在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行，因此就開發(fā)出了大噸位的靜力壓樁機(jī)施壓預(yù)應(yīng)力管樁的工藝，這種工藝又可以進(jìn)一步分為頂壓式和抱壓式。在應(yīng)用的過程中，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工主要有以下幾個(gè)方面的顯著優(yōu)勢(shì):①對(duì)持力層的變化狀況有相當(dāng)好的適應(yīng)力;②形成的管樁長度是不受工程施工中所使用的機(jī)械設(shè)備約束和限制的;③預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有穿透能力強(qiáng)和抗擊打能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法有兩種，一種是錘擊法，另一種是靜壓法。錘擊法的優(yōu)勢(shì)在于其施工的速度較快，且質(zhì)量較高;而靜壓法在施工的過程中則能夠借助于壓樁機(jī)的自重和配重的重量來進(jìn)行科學(xué)的壓梁或者是壓柱，向管樁頂部或者是側(cè)面將整個(gè)的管樁夾住，以便于能夠較好的向管樁本身來施力，最終將管樁壓入到土體中去。在預(yù)應(yīng)力管樁施工完成以后還需要進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，在檢測(cè)的過程中普遍采用的是樁基高應(yīng)變法和低應(yīng)變法。由此我們可以認(rèn)識(shí)到，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對(duì)于水利工程的基礎(chǔ)處理而言，無疑也是非常好的一種方法。

3 結(jié)語

文中最為主要的是介紹了兩種水利工程中基礎(chǔ)處理的方法。我國的水利工程建設(shè)始終在良好的進(jìn)行，但是在一些地質(zhì)條件差或者是地形條件復(fù)雜的地區(qū)，進(jìn)行水利工程建設(shè)無疑就會(huì)遇到基礎(chǔ)不良的狀況，我們必須在對(duì)其進(jìn)行良好處理的基礎(chǔ)之上才能夠進(jìn)行后續(xù)的施工。由此就可以看到，水利工程中基礎(chǔ)的處理是非常必要和關(guān)鍵的，不僅僅是能夠保證水利工程施工過程的正常進(jìn)行，更重要的是能夠保證水利工程構(gòu)筑物主體部分的安全和穩(wěn)定可靠。通過上文的分析表明，不管哪種方法在應(yīng)用時(shí)都還是有所局限的，因此在應(yīng)用時(shí)盡可能選擇最為理想的即可。

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