試論水工建筑物基礎(chǔ)處理技術(shù)的運(yùn)用

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的水工建設(shè)出現(xiàn)在人們的視線之中，水工建筑物的基礎(chǔ)規(guī)模在不斷的擴(kuò)大?？茖W(xué)合理的對(duì)水工建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行處理，在水工建筑物工程中有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)剖析水工建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行分析，得出幾點(diǎn)有關(guān)的體會(huì)，希冀在水工建筑物的基礎(chǔ)處理對(duì)相關(guān)企業(yè)和工作人員帶來(lái)一些參考及借鑒。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；基礎(chǔ)處理；技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0099-02

引 言

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的逐步發(fā)展深入，水工建筑物基礎(chǔ)處理技術(shù)日益成為當(dāng)代人思考的話題。從一定角度來(lái)說(shuō)基礎(chǔ)處理，已經(jīng)成為我國(guó)推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)代化的水工建設(shè)物的發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)合理的基礎(chǔ)處理技術(shù)的保證，水工建筑物的基礎(chǔ)處理工程在提升人民物質(zhì)生活、文化生活方面有著特殊的意義。盡管，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)水平相比原來(lái)已經(jīng)有了較大的提升，但是過(guò)去幾年水工建筑物的基礎(chǔ)處理一直沒(méi)有引起足夠的重視。大量大型水工建筑的涌現(xiàn)，水工基礎(chǔ)處理工程逐漸增多，在水工基礎(chǔ)工程的開(kāi)挖和暴露期間存在著許多安全問(wèn)題。基礎(chǔ)處理完成時(shí)，原有的土體平衡被破壞，由于土體壓力發(fā)生變化，因此水工建筑基礎(chǔ)處理已經(jīng)成為當(dāng)代水工建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，及時(shí)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)合理的處理，可以有效的避免工程事故的發(fā)生。

1 水工建筑物概述

1.1 水工建筑物

在水的靜力或動(dòng)力的作用下工作，并與水發(fā)生相互影響控制和調(diào)節(jié)水流、開(kāi)發(fā)利用水資源、防治水害的建筑物各種建筑物就是水工建筑物。水工建筑物是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)水利工程目標(biāo)的重要組成部分，其涉及水利工程施工、水力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、水利勘測(cè)、水利規(guī)劃、水文學(xué)、工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)等許多學(xué)科領(lǐng)域。其設(shè)計(jì)和研究方法：主要有試驗(yàn)研究、原型觀測(cè)、理論分析及工程類(lèi)比等。

1.2 水工建筑物分類(lèi)

通用性水工建筑和專(zhuān)門(mén)性水工建筑都屬于長(zhǎng)期使用的建筑物，稱為永久性水工建筑物；另有一些如圍堰、導(dǎo)流隧洞等僅在施工期短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用的建筑物，稱為臨時(shí)性水工建筑物。有些水工建筑物的功能并非單一的，難以嚴(yán)格區(qū)分其類(lèi)型，如各種溢流壩，既是泄水建筑物，又是擋水建筑物；有時(shí)施工導(dǎo)流隧洞可以改建成永久性的泄水或引水隧洞等。

1.3 水工建筑物基礎(chǔ)的特點(diǎn)

地基是承受由基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的地層（土層和巖層）。地基有天然地基和人工地基。天然地基是指不需要人工加固即可滿足建筑物要求的地基。由于水工建筑物規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)地基要求高，不僅要承受垂直荷載，還要承受水平荷載（水壓力、土壓力），并且有防滲要求，其受力狀態(tài)比工業(yè)民用建筑、交通建筑更復(fù)雜。則大多數(shù)地基均需要經(jīng)過(guò)人工加固，提高其強(qiáng)度、抗變形能力和抗?jié)B能力。

2 地基處理

地基處理時(shí)是采用人工措施，改善地基土（或巖體）的性質(zhì)，使之滿足上部結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）要求。水工建筑物對(duì)地基的要求一般有：承載能力（抗壓強(qiáng)度）、剛度（變形模量）、抗滑穩(wěn)定性（抗剪強(qiáng)度）和抗?jié)B性能（滲透系數(shù)或透水率，滲透破壞比降）等。針對(duì)不同的地層和不同的水工建筑物，地基處理有多種多樣的技術(shù)和方法。

2.1 軟土基地的處理

加固軟基的方法主要有：開(kāi)挖置換、夯實(shí)固結(jié)、灌漿擠密、預(yù)壓、排水、振沖擠密、高噴固結(jié)、土錨桿、深攪拌、高真空擊密法等。

軟基防滲處理的方法有：帷幕灌漿、槽孔型防滲墻（自凝灰漿、混凝土防滲墻、固化灰漿防滲墻）、高噴灌漿防滲墻、深攪拌防滲墻、樁柱或防滲墻等。

2.2 巖石地基的處理

巖石地基處理是從整體上改善巖基的強(qiáng)度，剛度和防滲性能，以及對(duì)局部軟弱巖體的加固，常用的方法有：水泥灌漿、化學(xué)灌漿、預(yù)應(yīng)力錨固?；炷寥ㄦI）、錨桿、局部開(kāi)挖置換等。

地基的防滲處理是“堵”與“排”相結(jié)合，“堵”是指采用混凝土和灌漿的方法堵塞滲水通道，“排”是指設(shè)排水孔、減壓井、排水隧洞，減壓井等工程措施，疏導(dǎo)、排除地層中的滲透水，以降低滲透壓力，提高建筑物的安全度。

3 常用的地基處理方法-以灌漿法為例

灌漿是水利水電工程地基加固處理中最常用的措施。自從孔口封閉高壓灌漿法應(yīng)用取得成功之后，該技術(shù)就在全國(guó)推廣，現(xiàn)以成為最主要的水利水電工程基礎(chǔ)處理方法。隨著在灌漿機(jī)具、工藝、材料等不斷的推動(dòng)了地基處理技術(shù)的進(jìn)步，水泥灌漿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也日益完善，使我國(guó)的水工建筑地基處理技術(shù)在國(guó)際上達(dá)到了先進(jìn)水平。

3.1 混凝土裂縫灌漿技術(shù)

混凝土裂縫灌漿技術(shù)有兩種：水泥灌漿法和化學(xué)灌漿法。化學(xué)灌漿廣泛應(yīng)用于普通混凝土裂縫的灌漿處理。大體積混凝土施工裂縫灌漿和寬混凝土裂縫灌漿通常采用水泥灌漿。

化學(xué)灌漿轉(zhuǎn)化為不含固體顆粒的料漿的化學(xué)材料，使用灌漿設(shè)備，將被填充到裂縫或孔隙中的擴(kuò)散處，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成以凝膠或固體，實(shí)現(xiàn)提高灌入底層能力或防滲能力。

我國(guó)化學(xué)灌漿技術(shù)在之前研究的基礎(chǔ)上，研究更具活力、無(wú)公害、耐久性好、適應(yīng)工程各種苛刻要求且價(jià)格低廉的化學(xué)灌漿漿材的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和推廣化學(xué)灌漿技術(shù)、改進(jìn)和提高化學(xué)灌漿設(shè)備、儀器生產(chǎn)的定型化、系列化，以及化學(xué)灌漿產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化等是近期的發(fā)展方向。水泥灌漿的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要應(yīng)用在巖溶地區(qū)、斷層破碎帶的帷幕灌漿和固結(jié)灌漿施工，能大幅度的提高施工進(jìn)度，降低其成本。

3.2 高壓灌漿技術(shù)

將高壓水泥灌漿技術(shù)應(yīng)用于水利建筑基礎(chǔ)施工區(qū)，可進(jìn)一步提高建筑基礎(chǔ)填充材料的密實(shí)度。同時(shí)，高壓水泥灌漿自身具有較高的穩(wěn)定性和很好的抗?jié)B能力，將水泥漿利用高壓以條形狀態(tài)注入建筑基礎(chǔ)地質(zhì)內(nèi)部，并在相應(yīng)的滲透作用下，水泥漿可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使基于水力結(jié)構(gòu)的抗裂能力，具有較好的穩(wěn)定性，基于相應(yīng)的抗侵蝕能力可以得到更好的推廣，高壓灌漿如圖1所示。

3.3 漏水情況中灌漿施工處理措施

施工現(xiàn)場(chǎng)漏水的原因有兩個(gè)方面：沒(méi)有參考的可溶性巖石地區(qū)，特殊情況可能使其內(nèi)部出現(xiàn)溶溝，隨著時(shí)間的推移，溶溝越來(lái)越多，這導(dǎo)致了廣泛的漏水，甚至造成坍塌；建筑物地基土或區(qū)域水文豐富信息。在漏水處理的情況下，如果使用的方法，效果不明顯，而且成本高，我們應(yīng)該考慮其他方法。因此，該項(xiàng)目應(yīng)結(jié)合使用新的施工工藝進(jìn)行處理。

3.3.1 模袋灌技術(shù)措施

模袋是一種高度集成的產(chǎn)品，主要由各種高分子材料組成，因此模袋具有一定的抗腐蝕、抗摩擦的作用。在施工的過(guò)程中，物料充入袋下的力很大，大部分水會(huì)沉淀，砂粒等物料由于其顆粒大于袋的空隙，因此在這個(gè)過(guò)程中不會(huì)滲漏。通常的處理方法，可以減少水泥凝固水灰比，在很大程度上所需的水分會(huì)減少，但坍落度有所提高；此外，由于模袋效果的包裹作用，在流體的沖擊下，不會(huì)被沖走，模袋具有良好的柔性，適用于各種類(lèi)型的溶洞，具有較大的優(yōu)勢(shì)，防滲效果顯著，具有很好的應(yīng)用前景。模袋灌技術(shù)如圖2所示。

3.3.2 填充配料技術(shù)措施

通常灌漿施工所使用的灌漿材料多為水泥和粗砂，使用前觀察砂的大小是否滿足要求。如果普通水泥和砂的使用并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，混合適量的摻合料，例如，具有一定粘度之后，再灌注水泥，其中可能還有一些成分，砂子和石子，所以這些成分在施工使用時(shí)，材料比盡可能靈活，顆粒材料可以填充水工建筑基礎(chǔ)局部空隙，而形成反作用，不僅可以提高建筑物的高度，而且能起到防滲透的作用。

4 施工步驟

（1）灌漿次序。壩基固結(jié)灌漿采用分排分序逐漸加密的原則，隧洞固結(jié)灌漿采用環(huán)間分序環(huán)內(nèi)加密的方法，環(huán)間可分為兩序或三序。深孔固結(jié)和中深孔固結(jié)為了保證灌漿質(zhì)量，宜采用三個(gè)次序。

（2）材料和漿液。固結(jié)灌漿主要目的是提高基礎(chǔ)巖體的承載能力，一般以水泥漿為主，可摻入少量的粉煤灰和膨潤(rùn)土改善漿液的可灌性和穩(wěn)定性。地下水有侵蝕性時(shí)，應(yīng)采用抗侵蝕性的水泥。遇節(jié)理、裂隙發(fā)育帶，注入量較大時(shí)，可摻入細(xì)砂，用砂漿泵灌注。

（3）鉆孔沖洗。固結(jié)灌漿需要進(jìn)行裂隙沖洗和孔壁沖洗，尤其是地質(zhì)條件較差，巖體破碎，含泥質(zhì)充填的裂隙，應(yīng)該重視鉆孔沖洗工序。

（4）灌漿方法。淺孔固結(jié)灌漿常用全孔灌漿法。中深孔和深孔固結(jié)灌漿可采用自上而下或自下而上灌漿法，對(duì)重要工程和復(fù)雜地基，根據(jù)工程需要可采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法。

（5）灌漿壓力及其控制。一般情況下固結(jié)灌漿壓力不大，常采用小于1.0MPa的壓力。如對(duì)地基處理有特殊要求，采用較高壓力灌注，應(yīng)經(jīng)過(guò)論證，在條件允許時(shí)，盡量采用較大的壓力灌注。

（6）蓋重。為了提高固結(jié)灌漿的效果，普遍采用有蓋重灌漿。

（7）質(zhì)量檢查。固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查應(yīng)以巖石力學(xué)性能改善程度是否滿足設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，檢查地基巖體經(jīng)過(guò)固結(jié)灌漿后壩基巖體的變形模量和強(qiáng)度指標(biāo)。

5 結(jié) 語(yǔ)

萬(wàn)丈高樓平地起，百米大壩基礎(chǔ)穩(wěn)。許多工程之所以久遠(yuǎn)而不摧，是因?yàn)樗辛己玫牡鼗突A(chǔ)；有一些建筑物失事，大都與基礎(chǔ)處理不良有關(guān)。如何處理好水工建筑的基礎(chǔ)問(wèn)題是我們當(dāng)代技術(shù)工人值得思考的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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[2]鄧植祥.淺談水利工程的基礎(chǔ)處理田.科技風(fēng)，2016（8）：133～144.

收稿日期：2018-3-24

作者簡(jiǎn)介：張 盈（1981-），女，漢族，云南昆明人，工程師，大學(xué)本科，主要從事水利水電工程工作。