水利工程地基處理關(guān)鍵技術(shù)分析

蔡舒平

摘要：近年來，我國的水利工程建設(shè)有了很大進(jìn)展，在水利工程中，地基處理是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。水利工程中地基的穩(wěn)固性，會對水利工程的整體施工質(zhì)量造成影響，運(yùn)用科學(xué)的方法對地基施工，可以有效加強(qiáng)水利工程的穩(wěn)定性。本文闡述了水利工程地基施工概述，分析了水利工程施工中地基處理技術(shù)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：水利工程；地基處理；建筑物；土質(zhì)結(jié)構(gòu)

地基是水利工程的基礎(chǔ)性工程施工項(xiàng)目，其重要性需要引起工程項(xiàng)目管理人員和施工團(tuán)隊(duì)的高度重視，很多水利工程正是因?yàn)闆]有特別注重地基的科學(xué)處理方法，也沒有嚴(yán)格按照技術(shù)流程以及程序來進(jìn)行施工，就造成了很多結(jié)構(gòu)性缺陷和質(zhì)量病害，在處理地基病害問題時也沒有合理的應(yīng)用相應(yīng)的處理技術(shù)。我們在分析和探討這類問題時，應(yīng)該著重從技術(shù)方法和手段的角度出發(fā)，探尋正確的技術(shù)應(yīng)用模式，根據(jù)施工需求來規(guī)劃合理的施工策略。

1水利工程地基施工概述

水利工程的地基承擔(dān)著整個水利工程的重量，對水利工程地基的施工是整個工程施工的重要部分。需要在水利工程中運(yùn)用地基處理技術(shù)，較有效地解決水利工程建筑缺乏穩(wěn)固性的難題，還可以有效減小液化問題，避免建筑滲漏，防止水利工程開裂與變形。首先，需要對軟土地基的問題進(jìn)行處理。通常在進(jìn)行水利工程地基施工時，很容易出現(xiàn)壓縮性較強(qiáng)并且強(qiáng)度較低的軟土地基層。這樣的地基層土質(zhì)含水量高，而且有很多的孔隙。在排水方面會受到較大的限制，而且地基的孔隙較多，容易使水利工程建筑出現(xiàn)滲漏和開裂的情況。因此施工中盡可能處理好特殊土地基難題，是保障水利工程的地基施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是促進(jìn)整個水利工程的施工效率和質(zhì)量的前提。

2地基處理對于水利施工的重要性

通過大量水利工程建設(shè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以得出，軟土地基屬于一種較為常見的地質(zhì)現(xiàn)象。軟土地基具有堅(jiān)固性和穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，很難承受整體建筑的重力，進(jìn)而引發(fā)建筑物出現(xiàn)傾斜、坍塌等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會影響水利工程的整體質(zhì)量和性能，導(dǎo)致其壽命縮短。尤其對于一些氣候較為濕潤、雨水較多的地區(qū)，軟土地基會吸收大量的水分，導(dǎo)致地基的性能降低，致使土地的適應(yīng)能力降低，無法達(dá)到施工條件要求。因此，水利工程要結(jié)合實(shí)際情況，因地制宜，充分了解施工地區(qū)的地質(zhì)和水文情況，然后根據(jù)水利項(xiàng)目要求和工程的特點(diǎn)因地制宜的制定科學(xué)、合理的建設(shè)方案，有效地提升軟土地基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力，才能防范由于軟土層自身問題和缺陷而造成的施工問題。綜上所述，地基處理在水利工程建設(shè)中非常重要，它是保證整體工程質(zhì)量的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

3水利工程施工中地基處理技術(shù)的運(yùn)用

所謂的地基處理施工技術(shù)方法，就是通過長期的工程建設(shè)工作中，工程人員根據(jù)施工需求，結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)的一些地基病害問題而逐漸總結(jié)出來的，得到了實(shí)踐工作的檢驗(yàn)和印證，確實(shí)能夠發(fā)揮功效的科學(xué)施工技術(shù)方法。地基的處理方式有多種，在實(shí)際施工中到底應(yīng)該選擇何種方法是根據(jù)實(shí)際問題的表現(xiàn)來進(jìn)行選取的，筆者在本文段中列舉的處理技術(shù)方法，是當(dāng)前施工中經(jīng)常使用的，也是較為實(shí)用的技術(shù)方法，希望通過筆者對其技術(shù)內(nèi)容和應(yīng)用模式的論述，能夠?yàn)榈鼗幚砉ぷ魈峁┮恍┛尚械慕ㄗh，進(jìn)而提高施工質(zhì)量，避免質(zhì)量病害的發(fā)生。

3.1水利工程地基處理施工準(zhǔn)備工作

地基進(jìn)行處理需要兩個方面。較淺的基礎(chǔ)施工：一般都是采用從線到面的方式，首先做出一條有分割作用的清晰的線路，做到對施工的整體范圍有基本的了解、認(rèn)識；其次施工面積逐漸擴(kuò)大，水位下降以及適當(dāng)增加排水系統(tǒng)的問題都是施工時應(yīng)考慮到的，施工方式要結(jié)合施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件進(jìn)行確認(rèn)，尋求最合適的保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的施工方法，并對其進(jìn)行合理有效的預(yù)防。因?yàn)樗械慕ㄖ锒夹枰鼗鶎ζ溥M(jìn)行有效支撐，所以對地基的強(qiáng)度和面積的要求相對比較高，在施工時對地基基礎(chǔ)的考察要做到全面詳細(xì)，考察內(nèi)容要做到以下幾個方面：地基是否能夠有效的抵抗化學(xué)腐蝕；地基的耐久韌性是否強(qiáng)；地基是否具備良好的抗水侵蝕性；地基是否具備一定的抗低溫能力。

3.2強(qiáng)夯法

在水利工程的施工中運(yùn)用強(qiáng)夯法可以有效提升地基的承載力，盡可能降低地基出現(xiàn)變形的概率。大多數(shù)情況下會通過把夯錘吊起到三十米左右的高度后，讓其進(jìn)行自由墜落，在落下時可以有效實(shí)施對地基的夯實(shí)效果。這個方法針對一些淤泥類型的地基或是厚度不大的淤泥地基比較合適，例如粉土地基、黃土地基、濱海沉積層、河流沖積層等，運(yùn)用強(qiáng)夯法可以實(shí)現(xiàn)水利工程施工中夯實(shí)地基，達(dá)到穩(wěn)定地基的目的。

3.3排水砂墊層法

除了軟土這種土層帶來的問題，其他類型的土層性質(zhì)也會對地基處理造成很大的影響。淤泥或者黏土層的存在也需要引起施工人員的密切關(guān)注，由于這種土壤頗為粘稠，極易流動，一遇到壓力就會發(fā)生移動。而在實(shí)際施工中遇到這類土層的時候，施工人員一般會將其內(nèi)部多余的水分排出，然后加入適量的砂土等材料進(jìn)行填充，以此來改變土層的性能指標(biāo)狀態(tài)，以滿足地基施工對于強(qiáng)度和承載能力等性能指標(biāo)的具體要求。此種技術(shù)方法具有很強(qiáng)的針對性，而且效果較為顯著，其應(yīng)用方法的概念也較為簡單，在當(dāng)前水利地基施工處理工作中應(yīng)用較為廣泛和普遍。其關(guān)鍵就在于將粘土中多余的水分有效地排出，并且要合理的選用砂石以及砂土材料，要對材料本身的性能和質(zhì)量狀況進(jìn)行嚴(yán)格的檢測和檢驗(yàn)，合格后方能進(jìn)入施工現(xiàn)場進(jìn)行填埋，其中還要重點(diǎn)關(guān)注砂土材料摻入的比例，不可過量填充，以免引發(fā)新的質(zhì)量問題，對正常的施工進(jìn)度造成不良影響?？梢姡@種地基處理方法能夠起到關(guān)鍵性的作用，施工人員應(yīng)學(xué)會并掌握其應(yīng)用程序和技術(shù)流程，全力確保工程地基施工順利開展。

3.4換填法

所謂的換填法是根據(jù)軟土地基進(jìn)行土壤替換的一種先進(jìn)的技術(shù)，這種方法是處理軟土地質(zhì)中較為簡單和常用的一種。在進(jìn)行換填法過程中，根據(jù)施工需求來選擇適合的土壤，來替換原來的的軟土地質(zhì)。施工過程中要借用大型機(jī)械設(shè)備把地基空間內(nèi)的所有軟土都挖出來，然后根據(jù)實(shí)際工程要求和標(biāo)準(zhǔn)，選用適合施工需求的土質(zhì)來填充原來的區(qū)域，使用大型設(shè)備逐層夯實(shí)填充好的土質(zhì)，來保證地基的穩(wěn)定性。等施工結(jié)束以后，進(jìn)行檢測驗(yàn)收，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行水利工程建設(shè)，地基處理是整體工程的基礎(chǔ)。水利工程的地基強(qiáng)度和承受能力要求較高，因此，在建設(shè)的時候要選擇適合的填充材料。一般來說，都使用的是粗砂、碎石以及卵石。填充施工環(huán)節(jié)要根據(jù)不同的材料的特征來進(jìn)行分層夯填。保證總體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度符合承載力的要求。

3.5旋噴法

處理軟土地基我們不僅可以加固土層，還可以使用旋噴法，來處理軟粘土和細(xì)砂石。它的主要原理是通過使用旋噴機(jī)，會產(chǎn)生旋噴柱，從而對軟土地基進(jìn)行加固和防滲透處理。其中旋噴柱是由高壓噴發(fā)的水泥漿液和土體組成，通過這樣的處理，軟土地基的強(qiáng)度和防滲透性都會得到增強(qiáng)。但是這種方法并不適用于所有的水利工程軟土地基的處理中，處理有機(jī)成分含量高的軟土地基就不能用這種方法。水利工程施工中軟土地基有很多種處理方法，像樁基法，加載預(yù)壓法，換填法，旋噴法等，每一種方法都是為了更好的保證工程的質(zhì)量，保護(hù)人民的生命財產(chǎn)安全。在施工過程中，工作人員應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選擇使用那種方法來處理軟土地基。

3.6預(yù)壓砂井法

在水利工程施工中運(yùn)用預(yù)壓砂井法，可以在加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)結(jié)合工作下，有效地將地基孔隙中的存水排出，加強(qiáng)地基的有效應(yīng)力，讓地基可以真正變?yōu)橛不探Y(jié)的效果。大多數(shù)情況下，都是事先將加固區(qū)域中的植物和地表土層給清除掉，接著在地基上面鋪設(shè)砂墊層。把塑料材質(zhì)的排水板插進(jìn)砂墊層里后，將水管橫向的設(shè)置，這樣可以方便隨時改進(jìn)地基的排水環(huán)境。在砂墊層上面鋪上密封膜，接著運(yùn)用真空泵將地基氣壓從密封膜中抽出來，需要地基的氣壓大于八十千帕。運(yùn)用這樣的方法加固施工地基時，抽取的真空范圍非常有限，并且需要耗費(fèi)較長的時間，所以這個方法比較適合在施工周期短的水利工程中運(yùn)用，用于標(biāo)準(zhǔn)較高的淤泥層地基處理工作。

3.7加載法

加載法就是對地基進(jìn)行過量的荷載壓力，從而加快地基的下沉，然后再進(jìn)行填壓，避免后期填壓不實(shí)還有下沉的可能，該處理技術(shù)主要是通過增加壓力降低土壤中的水分來減少土壤的間隙，提高土壤的整體抗壓能力。其主要原理包括以下兩個方面：大氣加壓法：在水利工程建設(shè)的過程中設(shè)置豎井來降低土壤中的水分，再利用空氣壓力的方法對土壤進(jìn)行加壓；預(yù)壓加載法：對穩(wěn)定的軟土層進(jìn)行增加荷壓來對土壤層所能承受壓力進(jìn)行檢測和加固。

3.8化學(xué)固結(jié)法

化學(xué)固結(jié)法是指利用化學(xué)材料填充地基，使其強(qiáng)度增加，保證軟土地基的整體處理效果，其具體內(nèi)容如下：灌漿：利用化學(xué)原理在土地中添加石灰石使其與軟土地中其他物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)增加軟土的強(qiáng)度；高分子合成材料填充：高分子合成材料是一種人工合成的化學(xué)材料，利用高分子材料對軟土地基進(jìn)行填充，增加軟土地基的韌性；硅化加固：硅化加固的主要原理使硅酸鈉和氯化鈣反應(yīng)后的效果將其軟土黏合在一起，生成新的化學(xué)物質(zhì)，使其土層硬度增加，承載力也同時增加，提高水利工程的質(zhì)量。

4結(jié)語

綜上所述，水利工程大多以長周期和規(guī)模龐大為主要特點(diǎn)，雖然有的水利工程規(guī)模上比較小，但是其復(fù)雜程度也是非常高的，其中非常關(guān)鍵的一個施工項(xiàng)目就是地基施工和相應(yīng)的處理作業(yè)。地基是工程的基礎(chǔ)保障，一旦地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系中出現(xiàn)了質(zhì)量病害，就會波及水利大壩等主體結(jié)構(gòu)工程，造成更為嚴(yán)重的安全風(fēng)險和隱患，不僅會威脅到施工人員的安全，也會在投入使用后發(fā)生諸多不安全的因素，引發(fā)安全事故。為此，施工人員要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，掌握多種地基的處理方式和技術(shù)手段，面對問題要具體問題具體分析，不能脫離施工環(huán)境要素和實(shí)際需求，僅憑經(jīng)驗(yàn)來處理地基施工項(xiàng)目中遇到的質(zhì)量問題，從而明確各種處理技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用方法，將其功能作用在實(shí)際施工工作中完全發(fā)揮出來，也是為了有效減少返工的次數(shù)，確保施工的順利開展和推進(jìn)，也能夠相應(yīng)降低施工的成本和整個工程的造價。

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（作者單位：河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局）