【摘 要】本文结合笔者工作经验实践，系统的对水闸地基处理方法进行了分析探讨，可供参考。
【关键词】水闸；地基处理；施工工艺
1、前言
随着建闸技术的提高和建筑材料新品种的出现，水闸建设也日益增多。我国1949年后大规模现代化水闸的建设，在中国普遍兴起，并积累了丰富的经验。水闸是一种既能挡水，又能泄水的低水头水工建筑物，它依靠可以升降的闸门来控制水位，调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中得到十分广泛的应用。水闸一般可分为节制闸、进水闸、分水闸、排水闸、冲砂闸，不同的水闸其功能不同，在很多情况下，为满足水利工程的需要，多种类型的水闸可以一起应用于同一水利枢纽工程中。
2、水闸工程地基处理的重要性
水闸是一种控制水位和调节流量的低水头水工建筑物，具有挡水和泄（或引）水双重作用，在防洪、灌溉、排灌及发电等水利事业中应用十分广泛。水闸的工作条件与岩基上的溢流重力坝相似，但是水头相对较低，地基又多为土基，因而与溢流重力坝又有许多不同之处。
水闸在关闸挡水时，水闸承受较大的水平压力，而土基的摩阻力较小，有可能发生滑动。同时，上下游水位差引起的闸基渗流，会对水闸底板产生向上的渗透压力，对水闸稳定不利。土基的抗剪强度和承载能力较低，而压缩性较大，且常常分布不均匀，在水闸自重和外部荷载的作用下，可能因抗剪强度不足而丧失稳定，也可能产生较大的不均匀沉陷，导致水闸倾斜甚至断裂。土基在渗透水流作用下，容易产生渗透变形，特别是粉细沙地基，细小颗粒极易被渗流带走，严重时，闸基和两岸会被掏空，引起水闸沉降、倾斜、断裂甚至倒塌。
由于上述原因，为了使用上的需要和保障水闸的安全，对水闸的地基处理也就显得非常重要了。
3、水闸地基处理的作用和方法
水闸地基处理的主要主要作用有以下三个方面:
1)增加地基的承载能力，保证建筑物的稳定；2)消除或减少地基的有害沉降；3)防止地基渗透变形。
国外对于水闸地基处理的方法也很多，使用较多的主要有以下几种:1)置换法。置换法根据置换材可分为换土(砂)垫层法、挤淤置换法、强夯置换法、振冲法、砂石桩法、石灰桩法等。2)排水固结法。排水固结法主要有加载预压法、超载预压法和真空预压法等。3)灌入固化物法。灌入固化物法主要有深层搅拌法、旋喷桩法和水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩法)。4)振密或挤密法。振密或挤密法主要有强夯法、挤密砂石桩法和夯实水泥土桩法。5)加筋法。加筋法主要有低强度混凝土桩复合地基法和钢筋混凝士桩复合地基法。6)和桩基法。桩基法主要有木桩法、预制管桩法、钻孔桩法。
4、换土(砂)地基处理方法
关于垫层材料的选用，应遵循就地取材，节约经费的原则，并要考虑施工方便，技术可靠。级配良好的中砂和粗砂，较易振动密实。某腰闸地基换填厚3.9m中砂，用水撼法振密，相对密度达0.8～0.9，最大干密度达1.85g/cm3以上，密实度满足设计要求。级配良好的砾质砂也可使用。但对可能是管涌土类，必须验算闸基出口段抗渗稳定性。至于粉，细砂和砂壤土类，不均匀系数多在1～3之间，遭受振动荷载作用时，易产生“液化”现象，不宜采用。
对于砂料的含泥量，一般规范都规定不大于3%。考虑砂垫层砂料的选用关键是紧密度能否满足要求，故含泥量可放宽到5%。
粘性土类以中壤土类为适宜，这类土易于打碎，施工含水量易控制也易夯实。粘粒含量较大的重粉质壤土和粘土，打碎较困难，施工含水量也难控制，不宜作为换土的土料。含砾粘性土是较好的垫层材料，其中含有较多的砂粒和小砾石，有利于土块的破碎和疏干。
粘性土垫层施工含水量的控制是保证施工质量的关键，应严格掌握。设计的控制干密度是由室内击实试验得到的最大干密度乘以压实度而得出的。如图（1）所表明的击实曲线，最大干密度为1.65g/cm3，取压实度为96%，则控制干密度为1.58g/cm3。控制干密度的坐标线与击实曲线相交于a，b点，a点的横坐标即为施工含水量的下限值，b点的横坐标为上限值；ab区间即施工控制含水量的范围。若土料的含水量不在该区间内，则密实度是很难达到预期效果的。
为了避免坑底基土受到扰动，预留适当厚度的保护层是一般常用的方法，对于含水量过大的淤泥类土，在开挖到设计高程后，可铺垫一层土工织物，一方面起保护基坑底面，解决在淤泥土上操作困难的问题；另一方面可起到铺垫作用，承受一部分拉应力，从而增强稳定性和减小沉降量。
垫层直接作为水闸基础的持力层，在设计计算中是作为基础的一部分考虑的，因此填筑时，每层厚度应符合规定，否则层底部密实度达不到设计要求。由于土的性质和施工机械不同，铺土厚度也不同，应根据试验确定。
垫层铺垫时，应尽可能一层铺毕压实后再铺上一层，不要形成“界沟”或接头。若回填面积过大，必须分段施工，则应将每层接头错开，不要形成自上到下的通缝，造成薄弱环节。
5、振冲地基处理方法
振冲法加固砂土或砂壤土地基，能同时起到增密，排水减压和预振效应等三方面的作用，对提高地基土壤抗液化能力和承载力的效果是明显的。
目前对振冲法加固软弱粘性土地基的有效性认识尚不一致，较多的意见认为：用振冲法加固粘性土地基主要是振冲置换土和制桩挤实作用，形成桩土复合地基。因此，用碎石桩振冲置换软基时，地基土的不排水抗剪强度应大于16～20KPa。这是由于位于软土的碎石桩，如果软土强度太低，则桩四周的侧压力太低，并不能提高地基的承载力，因此对软弱粘性土地基必须经论证才可采用振冲法加固。
振冲置换所用的填料，对粉细砂和砂壤土地基用砾砂，粗砂，对软土堆基用碎石，但碎石桩改变了闸基渗流状态，可能还需增加防渗设施。对中，粗砂地基可不加填料，只用振动器的振力将地基振动密实。
振冲器与振冲孔周边之间一般为50～100mm。因此碎石填料粒径在5～40mm之间为宜，最大粒径不宜大于50mm，粒径过大易发生拒落，料径过细，在孔内泥浆中沉入速度太慢，也不易振密。填料的含泥量要求在50%以下，是按南京水利科学研究院的资料提出的。否则将增加泥浆的比重，填料下沉速度减慢，影响加固效果。砂石混合料不应使用，因振冲时会使砂料和石料分离，密实度差。