水利工程地基基礎(chǔ)與處理之探討

莊慶輝　張桂林

摘? 要：地基基礎(chǔ)施工直接性地決定著建筑的質(zhì)量性能以及使用壽命。建筑物在人們的實際生活中占據(jù)著重要的地位，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，勢必會造成嚴(yán)重的損失。本文擬對水利工程地基基礎(chǔ)的處理進(jìn)行研究，希望能夠為相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;地基基礎(chǔ)處理;發(fā)展趨勢

水利工程的地基基礎(chǔ)在水利工程中起到非常重要的作用，地基基礎(chǔ)處理的主要功能是改善水利構(gòu)筑物地基的物理和力學(xué)性能，增強(qiáng)水利工程的整體性，提升構(gòu)筑物的防滲能力，確保水利工程主體構(gòu)筑物的安全施工和運(yùn)行。水利工程建筑物的基礎(chǔ)有兩類：巖基和軟基，其中軟基包括土基與砂礫石地基。由于受地質(zhì)構(gòu)造變化及水文地質(zhì)的影響，天然地基存在不同程度的缺陷，需要經(jīng)過人工處理，才能作為水利工程建筑物的可靠地基。

1 水利工程地基與缺陷

隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求，還需不斷地開發(fā)建設(shè)新的水利水電項目，今后將會遇到更多的不能滿足建筑物要求的不良地基。不良地基是指由于地基的天然地質(zhì)存在不足，如地質(zhì)的硬度和承載力不足，不能滿足上部構(gòu)筑物的穩(wěn)定性要求的地基。針于水利工程構(gòu)筑物，不良的地基對水利工程構(gòu)筑物的影響主要表現(xiàn)為以下方面：地形地質(zhì)條件不良，抗滑能力、地質(zhì)穩(wěn)定性、地質(zhì)安全系數(shù)均小于水利工程地基設(shè)計的設(shè)計值，產(chǎn)生原因主要是由于巖石與混凝土、巖石與巖石，或其他影響抗滑穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面，如不同傾角的斷層帶、節(jié)理裂隙帶、軟弱夾層、破碎帶、古風(fēng)化殼、溶蝕帶等的抗壓強(qiáng)度低，不能滿足上部構(gòu)筑物抗滑、穩(wěn)定的要求，地基基礎(chǔ)可能產(chǎn)生局部或整體剪切破壞;基礎(chǔ)的沉陷量過大或不均勻性，地基基礎(chǔ)產(chǎn)生這樣的原因主要是巖（土）層本身的承載能力不足以滿足建筑物的要求，或因地基基礎(chǔ)巖（土）強(qiáng)度不一，分布不均勻或巖石地基中有軟弱破碎帶分布，在外荷載作用下，沉陷值或不均勻沉陷值超過容許值。如地基基礎(chǔ)中的軟弱巖石、淤泥質(zhì)軟土、斷層破碎帶、膨脹土、濕陷性黃土等，從而造成建筑物破壞、變形;基礎(chǔ)滲漏量或水力坡降超過容許值，產(chǎn)生的主要原因是基礎(chǔ)存在孔隙率大的松散砂、卵礫石層、強(qiáng)裂隙透水層、喀斯特滲漏帶、構(gòu)造破碎帶以及其他強(qiáng)透水帶，從而導(dǎo)致水庫大量漏失、揚(yáng)壓力超限、或軟弱透水層出現(xiàn)管涌等滲透變形，使基礎(chǔ)遭到破壞;地基內(nèi)無粘性土粉細(xì)砂層因振動（機(jī)械振動、地震等）可能產(chǎn)生液化，造成建筑物失穩(wěn)破壞，或因震陷造成建筑物破壞。

2 水利工程地基基礎(chǔ)的處理方法

2.1 CFG樁

水泥粉煤灰碎石樁（cement-flyash-gravelpile，簡稱CFG樁）是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成CFG復(fù)合地基。長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝是由長螺旋鉆機(jī)、混凝土泵和強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)配混凝土運(yùn)輸車組成完整的施工體系。CFG樁復(fù)合地基適用于處理粘土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土等土層。CFG樁復(fù)合地基中的樁、樁周土和褥墊層的作用機(jī)理進(jìn)行分析，樁的加固作用：

2.1.1對地基土具有一定的擠密作用。對于散填土、松散粉細(xì)砂、粉土，由于振動沉管CFG樁的振動和側(cè)向擠壓作用使樁間土孔隙比減小，含水量降低，土的干密度和內(nèi)摩擦角有所增加，土的物理力學(xué)性能得到改善，從而提高樁間土的承載力。

2.1.2樁體的排水作用。CFG樁復(fù)合地基在成樁初期，因樁孔內(nèi)和周邊充填過濾性較好的粗顆粒填料，在地基中就形成了滲透性能良好的人工豎向排水、減壓的通道，使孔隙水沿樁體向上排出，可以有效地消散和防止振沖產(chǎn)生的超孔隙水壓力的增高，加速水利工程地基的排水，這種排水作用不但不會降低樁體強(qiáng)度，反而可以使土體強(qiáng)度恢復(fù)并超出原土體天然承載力。

2.1.3樁的預(yù)震效應(yīng)。CFG樁復(fù)合地基成樁過程中，振沖器以一定的振動頻率或沖擊水平向加速激振土體，使填料和地基土在提高相對密實度的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)震。提高了砂土抗液化能力。

2.1.4樁的置換作用。CFG樁中的水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及與粉煤灰的凝硬反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，它能使樁體的抗剪強(qiáng)度和變形模量大大提高，所以在荷載作用下，CFG樁的壓縮性明顯比樁間土小。因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力，隨地層的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，大部分荷載將由樁周和樁端承受，樁間土應(yīng)力相應(yīng)減小，于是復(fù)合地基的承載力比原有地基承載力有所提高。

2.1.5對樁周圍土質(zhì)的約束作用。在無側(cè)向約束的土體，受荷后其側(cè)向變形比有側(cè)向約束的大，從而使垂直應(yīng)力集中，由于CFG樁對樁周土體側(cè)向變形的限制，使側(cè)向變形減小，相應(yīng)地也減小了垂直變形。

2.2 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可分為后張法預(yù)應(yīng)力管樁和先張法預(yù)應(yīng)力管樁。先張法預(yù)應(yīng)力管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細(xì)長混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的工程勘察、設(shè)計、施工及工程質(zhì)量檢測等施工中的技術(shù)工作做出明確的規(guī)定。而高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）主要有以下優(yōu)點：單管樁的承載力較高，所以相應(yīng)的單管樁承載力的造價就相對較低;對持力層起伏變化較明顯的地質(zhì)地形條件的適應(yīng)能力很強(qiáng);形成的管樁長度不受工程施工所用的機(jī)械設(shè)備的限制;預(yù)應(yīng)力混凝土管樁身不僅耐打而且管樁的穿透能力非常強(qiáng)。

3 水利工程地基處理技術(shù)發(fā)展

隨著水力施工條件的不斷變化和施工難度的不斷加大，特別是與國外水利地基基礎(chǔ)施工技術(shù)相比，使我國水利地基基礎(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展還存在很大的提升空間。不斷革新地基基礎(chǔ)施工技術(shù)，特別是地質(zhì)比較復(fù)雜的水利工程的施工，不僅要學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的施工技術(shù)，還要重視對傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展完善，進(jìn)一步開發(fā)基礎(chǔ)施工的新工藝、新材料和新設(shè)備，不僅要學(xué)習(xí)使用先進(jìn)的TRD防滲墻技術(shù)和新型的防滲墻接頭，也要充分利用混凝土灌注樁技術(shù)，并根據(jù)實際情況，因地制宜，采用科學(xué)、合理的地基施工技術(shù)，不僅要保證施工的質(zhì)量，還得保證基礎(chǔ)以上構(gòu)筑物的施工安全和正常運(yùn)行。隨著國家對水利工程的不斷重視，特別是大型的水利工程施工，宏大的水利工程、特殊的地質(zhì)要求、復(fù)雜的施工技術(shù)和多元的施工條件的變化，不僅會給地基基礎(chǔ)處理技術(shù)帶來巨大的挑戰(zhàn)，也會給地基基礎(chǔ)處理方法帶來發(fā)展的機(jī)遇。

4結(jié)束語

總之，隨著水利工程建設(shè)的不斷發(fā)展，特別是在地形復(fù)雜的地區(qū)，地基 處理顯得尤為重要，不僅能保證水利工程施工的正常展開，又能保證水利主體建筑物工程的安全、可靠。然而各種地基處理方法都有其局限性和一定的適用范圍，同種方法不可盲目套用，應(yīng)根據(jù)具體水利工程綜合考慮，優(yōu)先選用適合該水利工程的具體方案，便于施工，采用處理技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理和滿足水利工程施工進(jìn)度要求的地基處理方法。

參考文獻(xiàn)

[1]? 李琪，陳順才.淺談地基基礎(chǔ)施工過程中的質(zhì)量控制與缺陷處理[J].建設(shè)監(jiān)理，2018（10）

[2]? 趙艷.建筑地基基礎(chǔ)施工與質(zhì)量控制措施探討[J].山西建筑，2016（04）.