水利工程建筑物不良地基的危害與處理技術(shù)分析

王 磊

（新疆兵團勘測設(shè)計院（集團） 有限責(zé)任公司， 新疆 烏魯木齊 830000）

0 前言

不良地基指的是那些由于天然地質(zhì)缺陷而導(dǎo)致的無法滿足上部建筑物穩(wěn)固需要的地基，對于水利水電工程來說，由于工程需要傍水而建，施工現(xiàn)場的土壤含水量很大并且具有較強的可壓縮性，土壤的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變，承載能力偏低，如果不對土壤進行加固處理，就容易造成不良地基，在上部進行建筑建設(shè)會因土壤承受不住荷載而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，對地基的穩(wěn)定性造成破壞，使施工更加困難。西部大開發(fā)加快了新疆地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)為本地經(jīng)濟發(fā)展貢獻了巨大的力量，但新疆地區(qū)的地質(zhì)條件多變，且氣候環(huán)境惡劣，開展水利水電工程建設(shè)的難度更大，挑戰(zhàn)更多，因此在工程建設(shè)中更應(yīng)當(dāng)注意處理不良地基的問題，做好勘探、設(shè)計，因地制宜采取合適的地基加固技術(shù)，提高不良地基的穩(wěn)定性、安全性、耐久性，提高工程質(zhì)量。

1 常見不良地基種類與特點

1.1 山區(qū)地基土

新疆占地遼闊，天山橫貫疆地，氣候、地質(zhì)多變，由于自然因素的影響，在大風(fēng)、大雨的惡劣天氣下極易造成山體滑坡，使土壤向坡度低的方向流動，這對水利水電工程建設(shè)是十分不利的，山區(qū)地基土極度缺乏穩(wěn)定性，需要做好充分的地質(zhì)考察、勘探工作，對穩(wěn)固山區(qū)地基土作出合理的建設(shè)方案，以避免在天氣發(fā)生巨變時引發(fā)滑坡導(dǎo)致地基不穩(wěn)，影響工程的正常進行。

1.2 軟黏土

軟黏土是主要分布在河流、湖泊附近的軟弱粘性土，常見的軟黏土是淤泥和淤泥質(zhì)土，軟黏土的含水量極大而強度很低，具有高壓縮性、高流變性、低滲透性等特點，軟黏土地基如不恰當(dāng)處理容易造成沉陷。

1.3 濕陷性黃土

濕陷性黃土土質(zhì)較均勻，沒有受水浸泡時的強度較高，壓縮性小，但是濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)疏松，當(dāng)受到水體浸泡時，土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)會被迅速破壞，強度極速降低，土體嚴重變形，發(fā)生沉降，并且對外界物體具有極大的吸附性，探測、施工難度都比較大。

1.4 凍土

凍土是新疆地區(qū)不良地基的另一種主要類別，是被冰覆蓋并包裹著的土壤和巖石，根據(jù)時間長短分為短時凍土、季節(jié)性凍土、多年凍土，凍土的瞬時強度要遠高于其長期強度，但是要考慮新疆地區(qū)季節(jié)、晝夜氣溫的變化差異大而使其具有較高的流變性，凍土?xí)袃雒浐腿诔恋默F(xiàn)象，承載力變化較大。

2 不良地基對水利工程建筑物的影響與危害

2.1 抗滑效果差

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是基層的巖石與巖石之間，混凝土與巖石間產(chǎn)生了一定的結(jié)構(gòu)面，從而降低了抗滑穩(wěn)定性，比如存在于地基中的斷層帶、破碎帶、軟弱夾層等，巖層傾斜角度不同，抗壓強度差，容易發(fā)生滑移，進而會對壩基局部甚至整體造成剪力破壞。

2.2 造成沉降或沉降不均

地基如果處于軟弱破碎的土層或者是淤泥質(zhì)軟土，由于土質(zhì)較差承載力不高，容易壓縮變形，致使地基內(nèi)部強度不一，并且極易造成沉陷，再加上水利工程建筑物在使用的過程中還會承受很大的外力負荷，加重對地基的影響和負擔(dān)，會加大建筑沉降程度或者造成沉降不均。

2.3 抗?jié)B能力差

如地基中多為砂礫、卵石等松散土質(zhì)，或處于構(gòu)造破碎帶、喀斯特溶巖等，因其孔隙率大，透水性強，極易造成揚壓力超限的問題和滲透層變形，造成地基防滲性能差，而且會加劇水流失。

2.4 土層液化

地基中的無黏土細粉砂層容易出現(xiàn)液化的問題，這是由于施工過程中會對地基造成一定的震動，外力作用引起地基內(nèi)部土壤液化或變成粘稠流質(zhì)，造成地基震陷，破壞上部建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 不良地基處理加固技術(shù)

3.1 對軟弱地基的加固處理

（1）夯實法。壓實加固是軟弱地基處理的主要施工技術(shù)，對于要求不高的水利水電工程地基處理可以直接采用夯實法，包括表層壓實、強力夯實、重錘夯實等壓實方法，通過打擊和壓實，降低土壤的空隙率，并將土層中的水分排擠出來，使土壤更加緊密牢固，提高土體的強度和抗壓能力。

（2）加筋法。常采用的有土釘墻加筋法，將土釘打入泥土內(nèi)部，讓土釘與周圍的土體形成復(fù)合體，共同承載外界壓力，減少外力對土壤產(chǎn)生的影響，降低土壤變形幾率；加筋土施工，加筋土就是往土壤中加入抗拉能力較強、摩擦系數(shù)較大的物質(zhì)來提高土壤的穩(wěn)定性，解決土壤稀疏的問題，提高土體抗拉、抗剪能力；土工合成材料加筋可用于保護土體薄弱部分，將材料置于土層之間或者土體內(nèi)部，能夠?qū)Ρ∪醪课黄鸬揭欢ǖ慕M織作用，也可將土工合成材料進行平鋪來提高地基的承載能力，幫助抵御外界損害。

（3）預(yù)壓法。有堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩種方式，堆載預(yù)壓是在地基上布置一定重量的負載，通過負重讓土壤結(jié)構(gòu)更加緊固，在地基打好以后再移除負載，設(shè)置堆載預(yù)壓時要注意壓制的重量和體積應(yīng)符合工程需要，以免堆載不夠而達不到預(yù)壓的效果，也要避免堆載過重超過了地基荷載最大限值對地基造成破壞；真空預(yù)壓則是在軟土地基中設(shè)置豎向排水管，在表層鋪設(shè)砂墊層然后鋪設(shè)不透氣的塑料封膜使膜下土層形成負壓，迫使土壤孔隙水滲流至豎向排水管道，達到收縮、固結(jié)土體的目的。

此外還有灌漿法、置換法、電滲法等地基加固的施工技術(shù)，需要根據(jù)不同水利工程情況，選擇合適的施工辦法，結(jié)合各施工技術(shù)的優(yōu)缺點，進行優(yōu)化組合施工，能夠起到事半功倍的效果。

3.2 對淤泥質(zhì)軟土的加固處理

淤泥質(zhì)軟土多以軟塑或者流塑的形式存在，由于其天然含水量較高、可壓縮性大，在外力作用下容易出現(xiàn)滑移、側(cè)向膨脹、擠出等現(xiàn)象，淤泥質(zhì)土排水處理比較困難，一般情況下對淤泥質(zhì)土的加固處理可以采取以下施工技術(shù)：挖除淤泥質(zhì)軟土；拋石擠淤；置換砂層、或者以砂墊層進行排水；深層攪拌，通過機械將固化劑深入軟土內(nèi)部強制攪拌，常采用石灰、水泥作為主固化劑，使固化劑與土發(fā)生化學(xué)、物力反應(yīng)，讓軟土固結(jié)，具有一定的強度、水穩(wěn)定性和整體性，土與樁共同承擔(dān)荷載，減少沉降。

3.3 對強透水層的加固處理

對透水層的處理主要是防滲加固，砂、礫石等孔隙量大透水性強，很容易造成水流失，以及增大揚壓力，一般來說對透水層的處理技術(shù)我們可以采用挖除砂礫石并用混凝土或者黏土進行回填處理；可采用高壓噴射灌漿來筑造防滲擋水墻；采用帷幕灌漿的方法封閉巖石或土層中的裂隙，形成阻水帷幕，具有較好的連續(xù)性和防滲性，是水利工程建筑物地基防滲加固常會采用的高效辦法。

3.4 對深覆蓋層的加固處理

水利工程的建筑物處在河流中時，地基的位置可能會位于較厚的覆蓋層，這是由于河流、泥石流沖擊而形成的一個較大區(qū)域的堆積層，多為碎石、卵石、泥石等，如果進行大面積的挖除工作顯然耗費巨大，因此可以對較深厚的覆蓋層進行加固處理，可采用振動夯實或強夯法來壓實土層提高密實度；由于其存在較大的孔隙，因此可以采用帷幕灌漿、固結(jié)灌漿的方法對地基進行加固；設(shè)置混凝土截水墻；設(shè)置壩前防滲鋪蓋；設(shè)置好摩擦樁與沉重樁；擴大地基基礎(chǔ)。

3.5 對液化土層的加固處理

首先對可液化土層進行挖除工作，然后換填高強度、高防滲性能的其他材料進行回填；可以采用振沖擠密的方式或者分層壓實來對土層進行固化；可以設(shè)置混凝土墻對液化土進行圍擋封閉處理；設(shè)置灰土樁、砂樁、砂井以排水加固地基。

不良地基對于水利水電工程建設(shè)有巨大的影響作用，工程建筑物的穩(wěn)定性、安全性都建立在穩(wěn)固的地基基礎(chǔ)上，因此在施工時要先處理好不良地基問題，確保其能夠滿足建筑需要，保證水工建筑的安全性和耐久性。