地基處理技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】地基是建筑工程的基礎(chǔ)，是支撐建筑的載體，是質(zhì)量的墊腳石，任何工程都離不開堅(jiān)實(shí)的地基。尤其是水利水電工程中的地基更為重要，它建設(shè)的好壞直接影響整個(gè)工程的建筑結(jié)構(gòu)、建筑強(qiáng)度、工程的造價(jià)以及工程的質(zhì)量安全。因此，本文通過地基處理技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用來探討地基的類型、處理注意事項(xiàng)以及新技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】地基處理技術(shù)，水利水電工程，設(shè)計(jì)應(yīng)用

前言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，水利水電項(xiàng)目也蒸蒸日上，這就需要我們要與時(shí)俱進(jìn)地完善地基處理技術(shù)，讓更多的創(chuàng)新理念、技術(shù)方法廣泛應(yīng)用于水利水電工程設(shè)計(jì)中，全面推進(jìn)水電事業(yè)的飛速前進(jìn)。但是我們的經(jīng)驗(yàn)還有欠缺，仍然存在一些難點(diǎn)未克服，仍需我們重點(diǎn)研究和實(shí)踐。

1、水利水電工程地基施工特點(diǎn)分析

水利水電的施工環(huán)境特點(diǎn)是含水量較多，大部門水利水電工程的水都在蓄水池內(nèi)，但受到周邊環(huán)境的影響，地基相對(duì)松軟，十分濕潤(rùn)，較小的水份依然存在，這樣就造成了地基的可壓縮性增大，承載力逐步下降，進(jìn)而影響工程質(zhì)量的問題。水利水電工程地基受到周圍環(huán)境的影響不可直接進(jìn)行施工，只能將含水量降低才能夠加大地基的穩(wěn)定性能，所以將地基的水進(jìn)行排放，這就一個(gè)難點(diǎn)，需要我們利用創(chuàng)新的技術(shù)進(jìn)行施工，加固軟土地的地基。

2、水利水電工程設(shè)計(jì)中的地基類型分析

當(dāng)前我國(guó)水利水電工程建設(shè)中，常見的地基類型狀況極差，因?yàn)槭艿江h(huán)境的影響，這些狀況差的地基類型必須經(jīng)過科學(xué)的處理，才能進(jìn)行施工的下一道工序，以下是當(dāng)前水利水電工程設(shè)計(jì)中較難處理的地基類型，分析如下：

2.1 可液化土層

在地下水的作用下將松散的砂土或粉土在達(dá)到飽合狀態(tài)，在受到震動(dòng)時(shí)會(huì)更加緊密使孔隙水壓力驟然上升，上驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，造成原來由土顆粒間接觸點(diǎn)傳遞的壓力慢慢減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，土層會(huì)完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力，變成像液體一樣，完全失去強(qiáng)度和剛度，這就是可液化土層。當(dāng)在可液化土層上建設(shè)施工的難度相當(dāng)大，需要采用適合的地基處理技術(shù)將可液化土層進(jìn)行加固改造，如不及時(shí)改造會(huì)給建筑上層造成安全隱患，嚴(yán)重是可導(dǎo)致整體建筑的坍塌。

2.2 淤泥質(zhì)軟土

目前，我國(guó)水利水電工程施工中，比較不好處理的地基還有淤泥質(zhì)軟土，這種土質(zhì)并不是并不是淤泥或稀泥之類的，是一種含水量高、土壤抗剪強(qiáng)度低的天然孔隙比大于1而小于1.5的土，它的滲透系數(shù)極小，其自身包含的水在基坑開挖以后也會(huì)滲出來的。這種土層如果遇到壓力時(shí)會(huì)隨著土壤而流動(dòng)。這種軟土在土壩壩基上是最常見的，穩(wěn)定性極弱。

2.3 永凍層

持續(xù)多年凍結(jié)的土石層叫永凍層，又被稱之為永久凍土或多年凍土。一般分為兩層，上層土質(zhì)夏季隨著溫度的升高而融化，冬季隨著溫度的降低而凍結(jié)；下層常年處在凍結(jié)狀態(tài)，稱永凍層或多年凍層。這種土層的承載力比較大，可做為地基使用，但是有些多年的凍土也具有流變性，這在地基處理前要確保其具有長(zhǎng)期的承載能力。

2.4 深覆蓋層地基

在水利水電工程中，最常遇到的地基就是深覆蓋層地基，受河流的沖擊，將碎石、砂石、泥石等堆積在一起，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的沉墊，造成該地域的堆積越來越厚，使防滲性越來越小，從而影響了地基的穩(wěn)定。需要我們重視的是在后期的處理中填充或置換的難度相當(dāng)大，要選擇科學(xué)合理的方法進(jìn)行。

3、水利水電工程施工中地基處理要點(diǎn)

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備工作是水利水電工程施工的前提，必須謹(jǐn)慎細(xì)致的開展，且工程所涉及的方面比較廣，現(xiàn)場(chǎng)的征地、土質(zhì)、供水、供電、通信、設(shè)施的安排，以及施工隊(duì)伍建設(shè)、領(lǐng)導(dǎo)班子的組成、施工人員工作職責(zé)、工作布署以及生活安排；工程所涉及的物資、設(shè)備設(shè)施、原材料等等，還要與監(jiān)理部門協(xié)調(diào)好各項(xiàng)工作等等細(xì)致的問題。領(lǐng)導(dǎo)班子成員與各個(gè)層次的施工人員、技術(shù)人員要統(tǒng)一思想，服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)、分工合理，還要制定好工作流程，各種制度等等，這樣才能更好更快的進(jìn)場(chǎng)作業(yè)。

3.2 選擇適合的方案

施工前的準(zhǔn)備工作完成后，我們要根據(jù)具體數(shù)據(jù)、具體情況制定出最佳的地基處理方案。

工程案例

茶園二級(jí)水電站位于越西縣茶園河上，工程任務(wù)以發(fā)電為主。電站裝機(jī)容量3×10000kw，工程建成后，多年平均年發(fā)電量1.2億kw.h。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)初設(shè)階段勘探成果與實(shí)際情況存在差異，廠房基礎(chǔ)由巖基變?yōu)檐浕?，根?jù)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)廠房設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)更改。

根據(jù)廠房現(xiàn)場(chǎng)開挖情況，初步設(shè)計(jì)建基面高程為砂礫石層，且設(shè)計(jì)廠房基礎(chǔ)下部部分為大塊石架空結(jié)構(gòu)，與設(shè)計(jì)推測(cè)基巖面嚴(yán)重不符。

對(duì)廠房地基進(jìn)行補(bǔ)充勘察，根據(jù)開挖面地形及廠房位置，以控制架空結(jié)構(gòu)分布范圍、揭露砂礫石層厚度和基巖埋深為目標(biāo)，采用信息法布孔，共布置鉆孔8個(gè)（鉆孔具體位置見廠房基礎(chǔ)補(bǔ)充勘察鉆孔布置圖），共計(jì)進(jìn)尺為m。

其中，1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#孔布置在廠房開挖高程面上，1#、2#鉆孔分別鉆止設(shè)計(jì)建基面以下13.0m、14.0m未見基巖，巖芯主要物質(zhì)成分為肉紅色卵礫石和青灰色塊石，中間充填少量細(xì)沙土；3#孔位建基面以下4.4—11.5m為架空結(jié)構(gòu)，中間充填有細(xì)河沙；4#孔位鉆止設(shè)計(jì)建基面8.40m時(shí)因套管損壞終孔，8.40m內(nèi)主要物質(zhì)成分為較密實(shí)沙礫石層；5#孔位建基面以下5.05m以內(nèi)為漂卵石層，含有少量沙土，5.05—7.75m為架空結(jié)構(gòu)，7.75—9.85m為礫石層，9.85—10.30m架空。6#孔布置在設(shè)計(jì)廠房后邊坡1762.976m高程（高于廠房設(shè)計(jì)建基面15.876m）處，根據(jù)鉆孔資料，自孔口高程起1.5m內(nèi)為小粒徑崩塌塊石，塊石間充填有黃色粉質(zhì)粘土，3.0—3.5m、8.8—9.48m、14.04—14.34m、18.1—18.57m、25.2—25.62m、27.1—27.32m巖芯破碎，且27.1—27.32m段破碎巖芯表面有鐵紅色氧化物。

根據(jù)以上鉆孔資料，廠房原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)位置大部分座于架空結(jié)構(gòu)之上，且持力層厚度不滿足設(shè)計(jì)要求，廠房不宜座于原有設(shè)計(jì)位置。

經(jīng)研究將廠房整體向右前方移動(dòng)，即同時(shí)向下游和河床側(cè)移動(dòng)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可利用廠房現(xiàn)有開挖基坑，僅需要增加少量開挖方量，可縮短施工工期；缺點(diǎn)是廠房移動(dòng)后會(huì)增加壓力管道長(zhǎng)度，并引起壓力管道和廠房的不均勻沉降問題。

根據(jù)1#、5#、7#鉆孔資料，廠房機(jī)組段可座于較密實(shí)的砂礫石層上，持力層厚度及地基承載力滿足要求；檢修間和副廠房基礎(chǔ)部分座于架空結(jié)構(gòu)上，由于受力較小，架空結(jié)構(gòu)上部砂礫石層厚度可以滿足穩(wěn)定性要求。另外，可用波紋鋼管解決壓力管道和廠房的不均勻沉降問題，技術(shù)上可行。

移動(dòng)后廠房位于Ⅰ級(jí)階地后緣，覆蓋層深厚，平均厚度達(dá)20m以上，上部為沖洪積的卵礫石層，結(jié)構(gòu)松散，中密；下部為崩坡積的塊碎石土，厚度2m左右，為提高其基礎(chǔ)淺部卵礫石層的凝聚力，對(duì)廠房基礎(chǔ)主要承載區(qū)進(jìn)行固結(jié)灌漿，并應(yīng)滿足基礎(chǔ)固結(jié)灌漿技術(shù)要求。灌漿孔布置見下圖。

4、水利水電工程地基工程施工新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 對(duì)新材料的應(yīng)用

隨著我國(guó)科學(xué)的不斷進(jìn)步，工程中新材料也在更新?lián)Q代，建材研究生產(chǎn)部門經(jīng)過研究和創(chuàng)新，在原有的材料基礎(chǔ)上引進(jìn)了新的材料，由于水利水電的地基施工受地質(zhì)條件的影響，具有一定的局限性，但新材料的廣泛應(yīng)用為地基工程提供了更多的可適應(yīng)條件。為了不讓在施工過程中因選用材料不當(dāng)而對(duì)地基產(chǎn)生影響，我們?cè)谑┕で耙鶕?jù)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)不同的土質(zhì)對(duì)選用的不同材料進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，通過對(duì)比選用適合的材料進(jìn)行施工。

4.2 土壤加固技術(shù)

不管是可液化土層、淤泥質(zhì)軟土、深覆蓋層地基和飽和松散砂土的地質(zhì)一般都是松軟的狀態(tài)，承載力嚴(yán)重不足，直接施工使用肯定會(huì)對(duì)整體工程造成嚴(yán)重的后果。需要采用化學(xué)加固法對(duì)水利水電地基進(jìn)行土壤加固，將相關(guān)的化學(xué)材料均勻的攪拌到地基施工材料中，使得土壤增加一定的強(qiáng)度。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利水電工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制是一項(xiàng)復(fù)雜而又繁重的任務(wù)，尤其是地基處理需要我們深入研究。在地基處理設(shè)計(jì)中我們根據(jù)不同的類型以及地質(zhì)環(huán)境的不同設(shè)計(jì)出工藝簡(jiǎn)便、投資少、工期短的最佳處理方案，施工中要時(shí)刻注意施工遇到施工的細(xì)節(jié)和主要問題，最終為確保水利水電工程的建設(shè)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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