七、地基处理及桩基布置

根据工程实践，当黏性土地基的标准贯入击数大于5，砂性土地基的标准贯入击数大于8时，可直接在天然地基上建闸，不需要进行处理。但对淤泥质土、高压缩性黏土和松砂所组成的软弱地基，则需处理。常用的处理方法有以下几种。

1.换土垫层

换土垫层法是工程上广为采用的一种地基处理方法，适用于软弱黏性土，包括淤泥质土。当软土层位于基面附近，且厚度较薄时，可全部挖除。如软土层较厚不宜全部挖除，可采用换土垫层法处理，将基础下的表层软土挖除，换以砂性土，水闸即建在新换的土基上，如图9-23（a）所示。

砂垫层的主要作用是：①通过垫层的应力扩散作用，减小软土层所受的附加应力，提高地基的稳定性；②减小地基沉降量；③铺设在软黏土上的砂层，具有良好的排水作用，有利于软土地基加速固结。

图9-22　止水交叉构造图

（a）、（b）刚性连接；（c）、（d）柔性连接
1—铅直缝；2—铅直止水片；3—水平止水片；4—沥青块体；5—接缝；6—纵向水平止水；7—横向水平止水；8—沥青柱

垫层的厚度一般为1.5～3.0m。垫层的宽度通常选用建筑物基底压力扩散至垫层的宽度再加2～3m。垫层材料以采用中壤土最为适宜，含砾黏土以及级配良好的中砂、粗砂也是适宜的，至于粉砂和细砂，因其容易“液化”，不宜作为垫层材料。

2.桩基础法

水闸桩基础通常应采用摩擦型桩（包括摩擦桩和端承摩擦桩），即桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承受。桩的根数和尺寸按照承担底板底面以上的全部荷载（包括竖向荷载和水平荷载）确定，不考虑桩间土的承载能力。在同一块底板下，不应采用直径、长度相差过大的摩擦型桩，也不应同时采用摩擦桩和端承型桩。

桩的根数由单桩的允许水平承载力计算确定。桩位确定后，即可根据单桩承受的铅直荷载和单桩允许铅直承载力确定桩长。灌注桩长度尚需满足嵌固条件，即桩长要大于12倍桩径。对大型水闸，单桩允许铅直承载力应由现场试验验证。

常用的灌注桩直径为0.6～1.2m。桩的平面布置应尽量使桩群的重心与底板以上各种荷载的合力作用点相接近，以使每根桩上受力接近相等。桩在顺水流方向一般设一排，等距布置[图9-23（b）]；当孔径较大，桩数较多，一排布置不下时，可设两排或三排，每排桩数不宜少于4根，在平面上呈梅花形、矩形或正方形[图9-23（c）]。预制桩的中心距不应小于3倍桩径，钻孔灌注桩的中心不应小于2.5倍桩径。

3.沉井基础法

沉井基础与桩基础同属深基础，也是工程上广为采用的一种地基处理方法。

沉井是一筒状结构物，可以用浆砌块石、混凝土或钢筋混凝土筑成。施工时一般均就地分节砌筑或浇筑制成沉井，然后在井孔内挖土，这时沉井在自重下克服井外土的摩阻力和刃脚下土的阻力而下沉，当下沉至设计高程后，在井孔内用混凝土封底（也可不封底）即成沉井基础，如图9-24所示。

沉井基础的平面布置多呈矩形。沉井的平面尺寸不宜过大，单个沉井的长边不宜大于30m，长宽比不宜大于3.0。

图9-23　地基处理措施（高程单位：m；尺寸单位：cm）

（a）换土垫层；（b）、（c）桩基

图9-24　沉井基础

（a）横剖视；（b）横立面；（c）闸墩或岸墙下沉井；（d）两个闸孔下的大沉井

当地基存在承压水层且影响地基抗渗稳定性时，不宜采用沉井基础。

此外，还有预压加固法、挤密砂桩法等地基处理方法。

近年来，随着科学技术的发展，不断提出了新的地基处理方法，如振冲砂桩法、强夯法、旋喷浆液法、真空预压法、硅化法、电渗法等。其中有的方法正在逐步推广应用。有的用于大面积的水闸地基处理尚有困难，有的造价太高，很不经济，不再介绍。