水利水電工程建筑中不良地基的影響與處理技術(shù)

賈安成

摘 要：隨著水利水電工程項(xiàng)目不斷增加，其施工所面臨的地基問題越發(fā)突出。不良地基基礎(chǔ)處理質(zhì)量直接影響著水利水電工程施工安全性與運(yùn)行效益。為實(shí)現(xiàn)水利水電工程建筑質(zhì)量，確保水利水電運(yùn)行安全性與可靠性，要求對不良地基進(jìn)行有效處理。對水利水電工程不良地基的影響及處理技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合某水電站實(shí)例，對其不良地基處理技術(shù)應(yīng)用及效果進(jìn)行分析。實(shí)踐證明，采取有效的地基處理技術(shù)，可以提高地基穩(wěn)定性，保障水利水電工程整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行效益。

關(guān)鍵詞：水電工程 不良地基 影響 處理技術(shù)

中圖分類號：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0041-02

1 水利水電工程建設(shè)中不良地基的影響分析

不良地基主要指的是因地基地質(zhì)天然性缺陷，無法滿足水利水電工程建筑物施工對地基的穩(wěn)定性要求，不良地基對水利水電工程施工影響很大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 地質(zhì)缺陷導(dǎo)致抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)無法滿足設(shè)計(jì)規(guī)定值

因不良地質(zhì)其地質(zhì)缺陷較大，導(dǎo)致其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)較低，無法滿足水利水電工程對地基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的設(shè)計(jì)要求。地基斷層帶、軟弱夾層、破碎帶、溶蝕帶抗壓強(qiáng)度不足，巖石與混凝土、巖石與巖石之間的抗壓強(qiáng)度較低，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，引起地基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)較低。這種不良地基容易引起整體剪切或局部剪切破壞。

1.2 不良地基容許值小于水力坡降或地基滲漏量超標(biāo)

不良地基包括軟弱夾層、可液化層、淤泥質(zhì)軟土、強(qiáng)透水層、構(gòu)造破碎帶、卵礫石層等，其地基孔隙率較大，容易引起水庫軟弱水層管涌、地基滲漏量超標(biāo)、揚(yáng)壓力超限等問題，導(dǎo)致地基損害，嚴(yán)重影響水利水電建筑安全性。

1.3 沉降量大

因不良地基多含有大量細(xì)砂層，在機(jī)械振動等外部荷載與水分影響下，不良地基容易出現(xiàn)液化現(xiàn)象，造成地基承載力較低，地基出現(xiàn)不均勻沉降，地基失穩(wěn)并對水利水電工程建筑穩(wěn)定性造成影響，嚴(yán)重會引起建筑穩(wěn)定性喪失，帶來嚴(yán)重的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。

由此可以看出，在水利水電工程施工中，不良地基問題較為突出，其對水利水電工程施工質(zhì)量及運(yùn)行安全性存在著重要影響，為此，應(yīng)對不良地基采取處理技術(shù)，以提高地基穩(wěn)定性與承載力，滿足水利水電工程建設(shè)對地基穩(wěn)定性與安全性的要求。

2 水利水電工程建設(shè)中不良地基基礎(chǔ)的處理技術(shù)研究

水利水電工程在建設(shè)過程中，其面臨的不良地基類型較多，其地基處理方法不同，重點(diǎn)對強(qiáng)透水層、可液化層、淤泥質(zhì)軟土、軟弱夾層、深覆蓋層、膨脹土、喀斯特、壩基涌泉等不良地基的處理技術(shù)進(jìn)行研究。

2.1 強(qiáng)透水層地基處理技術(shù)

在水利水電工程中，剛性壩基礫石、砂石、卵石均屬于強(qiáng)透水層，其孔隙率較大，透水性突出，在處理強(qiáng)透水層時多采取開挖清除的措施。如水利工程土壩壩基為礫石、砂石、卵石層，其透水性較強(qiáng)，則會引起水量損失，且容易出現(xiàn)管涌問題，致使揚(yáng)壓力增加，影響建筑穩(wěn)定性。針對這種問題可以采取防滲處理措施，具體而言，將壩基透水層全部挖除，并選擇粘土或混凝土作為填料進(jìn)行填筑，構(gòu)建截水墻。在處理過程中，可以應(yīng)用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，回填混凝土材料形成防滲墻，或應(yīng)用高壓噴射灌漿法，設(shè)置防滲墻，提高壩基防滲能力，提高地基穩(wěn)定性。

2.2 可液化土層地基處理技術(shù)

可液化土層，指的是在靜力影響下或振動荷載影響下，孔隙水壓力上升，無粘性土層或粘性低的土層其抗剪強(qiáng)度瞬間消失，土層液化引起地基沉陷、地基滑移，導(dǎo)致地基失穩(wěn)，對地基上層建筑安全性影響較大?？梢夯翆拥鼗幚砑夹g(shù)主要為：開挖并清除可液化土層，選擇防滲性能突出，強(qiáng)度較高的材料作為填料進(jìn)行回填；對可液化土層進(jìn)行分層振動壓實(shí)；應(yīng)用混凝土圍墻對可液化土層進(jìn)行封閉處理，限制液化土層流動性；對可液化土層設(shè)置砂樁或設(shè)置灰土樁，提高地基穩(wěn)定性，防止其地基沉陷及滑移失穩(wěn)。地基液化等級表如表1所示。

2.3 淤泥質(zhì)軟土地基處理技術(shù)

淤泥質(zhì)軟土地基主要為淤泥質(zhì)土、腐泥、天然含水量高、抗剪強(qiáng)度低、承載力低、壓縮性較大的土地基，多表現(xiàn)為流塑狀態(tài)及軟塑狀態(tài)。淤泥質(zhì)軟土地基塑性較強(qiáng)，很容易產(chǎn)生壓縮變形問題、膨脹問題，對地基上部建筑物穩(wěn)定性構(gòu)成較大影響。在水利水電工程施工中，其淤泥質(zhì)軟土排水較為困難，排除固結(jié)穩(wěn)定性較差，一般其地基處理技術(shù)主要為：開挖清除淤泥質(zhì)軟土；設(shè)置砂墊層進(jìn)行排水作業(yè)；設(shè)置礦井進(jìn)行排水；采取拋石擠淤；設(shè)置樁基基礎(chǔ)，或擴(kuò)大建筑物地基基礎(chǔ)；在施工過程中預(yù)留部分沉降量；應(yīng)用板樁墻進(jìn)行淤泥質(zhì)軟土封閉；采取鎮(zhèn)壓層法提高淤泥質(zhì)軟土地基穩(wěn)定性。

2.4 軟弱夾層地基處理技術(shù)

軟弱夾層地基屬于水利水電工程施工中常見的不良地基，其承載力較低，一般不大于50 KN/㎡，無法滿足水利水電工程對地基安全性與穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求，為此，應(yīng)采取處理措施提高其承載力及穩(wěn)定性。軟弱夾層地基處理技術(shù)主要為：其一，換土法。當(dāng)?shù)鼗偻翆雍穸容^低時，可以采取換土法將不能滿足建筑設(shè)計(jì)施工要求的淤土層挖除，并選擇水泥土、灰土、粗砂、沉井基礎(chǔ)等進(jìn)行地基處理；其二，排水固結(jié)法。排水固結(jié)法在解決軟弱夾層地基沉降中應(yīng)用較為廣泛，其處理效果較好；其三，強(qiáng)夯法。根據(jù)地基處理要求，合理選擇夯錘規(guī)格，設(shè)置夯錘起吊高度，通過強(qiáng)夯提高地基強(qiáng)度及承載力，強(qiáng)夯法在處理黃土、粉土、雜填土等地基時效果較好；其四，土工合成材料加筋加固法。土工合成材料加筋加固法的應(yīng)用可以將荷載均勻分布于地基上，能夠在一定程度上降低塑性剪切破壞，提高地基承載力及穩(wěn)定性；其五，灌漿法。灌漿法屬于處理軟弱夾層不良地基的重要方法，是將水泥砂漿、粘土漿、化學(xué)漿材等混合并液化后注入到軟弱夾層地基中，這些漿液其固化能力突出，可以有效加固地基。

在軟弱夾層基礎(chǔ)處理時，可以依據(jù)其軟弱帶傾角大小分為緩傾角軟弱帶與高中傾角軟弱帶，對緩傾角軟弱帶處理時，可以將其全部挖除并回填混凝土，設(shè)置穿越軟弱帶防滑齒墻，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)設(shè)置抗剪樁。在中高傾角軟弱帶處理時，可以設(shè)置混凝土梁，將其荷載傳遞給兩側(cè)巖體；如在壩肩出現(xiàn)軟弱帶，則需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固或設(shè)置傳力框架。endprint

2.5 深覆蓋層地基處理技術(shù)

深覆蓋層地基其厚度較大，在進(jìn)行地基處理時采取全部開挖處理措施效益較低，深覆蓋層其地基孔隙率較大，滲透性較強(qiáng)，容易產(chǎn)生滲漏問題與壓縮變形問題，其抗滑穩(wěn)定性較差。針對深覆蓋層，其處理方法主要為：采取振動碾壓法或強(qiáng)夯法壓實(shí)地基表層；設(shè)置摩擦樁或設(shè)置沉重樁；應(yīng)用高壓噴射法構(gòu)筑防滲結(jié)構(gòu)；設(shè)置混凝土截水墻；對地基進(jìn)行帷幕灌漿，提高地基穩(wěn)定性。

2.6 膨脹土地基處理技術(shù)

膨脹土多是由親水礦物所構(gòu)成，在吸水后，膨脹土?xí)霈F(xiàn)膨脹，在失水后膨脹土?xí)湛s。這種地基基礎(chǔ)很容易引起水利水電工程建筑變形，引起建筑裂縫，不利于工程運(yùn)行質(zhì)量及效益。針對膨脹土，多采取挖除回填法進(jìn)行處理，從而降低積水、冰凍對地基穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響，確保土層含水量穩(wěn)定性，如回填處理效果不佳，則應(yīng)采取樁基施工，其樁基混凝土應(yīng)穿越膨脹土層。

2.7 喀斯特地基處理技術(shù)

喀斯特地形屬于我國南方較為常見的一種巖溶地貌，在水利水電工程施工中需要處理喀斯特地基。針對喀斯特地貌強(qiáng)度不均勻，透水性較強(qiáng)的地基時，可以采取設(shè)置截水墻或應(yīng)用置換法進(jìn)行處理，以提高喀斯特地基整體剛度；如在喀斯特地基中存在著洞穴或溶蝕管道，則容易在地基處理時出現(xiàn)不均勻沉降問題，可以通過回填混凝土，將溶洞封堵的措施進(jìn)行處理。

2.8 壩基涌泉處理技術(shù)

壩基涌泉問題的存在對壩身穩(wěn)定性產(chǎn)生著較大影響。在處理壩基涌泉時，多堅(jiān)持封堵與排除并重的方法，如應(yīng)用混凝土對涌泉進(jìn)行封堵，當(dāng)涌泉量較大時，可以通過引水入集水坑，并選擇礫石進(jìn)行回填，抽水后回填混凝土進(jìn)行封堵作業(yè)，并進(jìn)行回填灌漿；在涌泉位置設(shè)置逆止閥門，讓涌泉向庫內(nèi)涌水。

3 水電站建筑不良地基處理技術(shù)的應(yīng)用及效果分析

某水電站總裝機(jī)容量為128×10 KW，其攔河大壩筑壩采取重力拱壩形式，壩高設(shè)計(jì)為178 m，壩頂海拔高度為2610 m，水庫庫容為247×108 ㎡，該水電站以發(fā)電為主，還發(fā)揮著防洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等效益。該水電站施工所面臨的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，不良地基問題較為突出。為切實(shí)保障該水利水電工程施工質(zhì)量，綜合分析地基類型，合理選擇經(jīng)濟(jì)可行的地基處理方案，如在該水電站高邊坡地基處理時應(yīng)用預(yù)應(yīng)巖錨固施工技術(shù)，在地基處理中針對淤泥質(zhì)軟土地基采取挖除措施，并設(shè)置樁基礎(chǔ)，充分保障水電站地基施工質(zhì)量。

實(shí)踐證明，該水電站合理應(yīng)用不良地基處理技術(shù)，提高了不良地基承載力與穩(wěn)定性，滿足了水利水電建筑施工對地基穩(wěn)定性及抗滑安全系數(shù)等的要求，切實(shí)保障了水利水電工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，結(jié)合實(shí)際就地取材，其經(jīng)濟(jì)效益較好。水電站建成投產(chǎn)后運(yùn)行穩(wěn)定性良好，通過地基監(jiān)測發(fā)現(xiàn)地基沉降量均在可控范圍內(nèi)，保障了水利水電工程運(yùn)行可靠性，其社會效益良好。

4 結(jié)語

在水利水電工程施工中，其面臨著不良地基處理問題。不良地基其承載力及穩(wěn)定性不足，無法滿足水利水電工程建筑對地基穩(wěn)定性及安全性要求。不同類型的不良地基，其對水利水電工程建筑影響不同，本文重點(diǎn)從強(qiáng)透水層、可液化層、淤泥質(zhì)軟土、軟弱夾層、深覆蓋層、膨脹土、喀斯特、壩基涌泉等方面對水利水電工程建設(shè)中不良地基基礎(chǔ)的處理技術(shù)進(jìn)行研究。結(jié)合某大型水電站，對水電站建筑不良地基處理技術(shù)的應(yīng)用及效果分析。實(shí)踐證明，結(jié)合水利水電工程實(shí)際情況，合理采取經(jīng)濟(jì)可行的不良地基處理技術(shù)，可以有效提高地基穩(wěn)定性及承載力，滿足建筑設(shè)計(jì)對地基的要求，實(shí)現(xiàn)其施工質(zhì)量及運(yùn)行效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷驪彪.水利水電工程建筑中不良地基的影響與處理技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（27）：103，105.

[2] 陳壯志.淺談水利水電工程建設(shè)中不良地基基礎(chǔ)的處理策略[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（36）.

[3] 郭廣輝.水利水電工程建筑中不良地基的影響與處理技術(shù)[J].世界華商經(jīng)濟(jì)年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)，2013（1）：281.

[4] 唐加爾克·也斯木漢.水利水電工程施工中有關(guān)不良地基處理技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（5）.

[5] 呂品.地基處理技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用[J].科海故事博覽·科技探索，2013（5）：342.

[6] 葛濤.水利水電工程不良地基的基礎(chǔ)處理技術(shù)分析探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（15）.

[7] 丁文彩.淺談水利水電工程建設(shè)中不良地基處理技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（14）.

[8] 周景峰，王宇杰，劉揚(yáng)，等.淺述水利水電工程地基施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（11）.endprint