水利水電工程基礎(chǔ)處理施工技術(shù)研究

林俊

摘要：水利水電工程的用料多，涉及范圍較廣，施工質(zhì)量容易受到地質(zhì)、水文、天氣等各類因素的影響，為保證工程設(shè)施基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，提升施工質(zhì)量，必須做好基礎(chǔ)處理施工工作，針對(duì)不同的地質(zhì)條件、不同的施工環(huán)境和不同的技術(shù)質(zhì)量要求，采取合理、合規(guī)的正確處理措施，保證水利工程基礎(chǔ)處理達(dá)到預(yù)期的效果。本文主要分析了現(xiàn)代水利水電工程基礎(chǔ)處理施工的基本內(nèi)容，并指出了合理運(yùn)用基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義，總結(jié)了基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的正確應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù);施工質(zhì)量;基礎(chǔ)處理;建設(shè)規(guī)則

多數(shù)水利水電工程的建造位置較為特殊，外部地理環(huán)境惡劣，施工周期較長(zhǎng)，容易因土層塌陷、巖層滲漏而遭遇地基垮塌等問(wèn)題，為保證施工質(zhì)量，必須基于實(shí)際情況制定具備可行性的隱蔽工程施工計(jì)劃，基于國(guó)際先進(jìn)施工指標(biāo)，合理利用施工技術(shù)設(shè)備，就各類問(wèn)題制定合理的解決措施，做好防滲漏、防沉降工作。

一、水利水電工程中基礎(chǔ)處理施工的主要內(nèi)容

步入新時(shí)代以來(lái)，水利事業(yè)獲得快速發(fā)展，各地開始興建大型水利水電工程，合理利用自然資源，滿足周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地的用水、用電需求與城市供水、用電需求，現(xiàn)代水利水電工程可為國(guó)民提供優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)，是現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動(dòng)的重要組成部分。水利水電設(shè)施的可用性、安全性影響了周邊居民區(qū)的安全，為避免意外事故的發(fā)生，滿足施工質(zhì)量要求，必須合理運(yùn)用基礎(chǔ)處理施工技術(shù)，克服惡劣地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程設(shè)施產(chǎn)生的負(fù)面影響，正確運(yùn)用有著不同性質(zhì)的物理材料。部分興建于偏遠(yuǎn)地區(qū)的水利水電工程整體規(guī)模較大，影響范圍較廣，建設(shè)單位必須在施工過(guò)程中投入大量資金與人力資源，施工周期較長(zhǎng)，建造區(qū)域的地形、地貌較為復(fù)雜，周邊水體流速較快，對(duì)施工工藝與環(huán)境適應(yīng)能力提出了較高要求，一旦出現(xiàn)設(shè)施基礎(chǔ)不穩(wěn)、土層塌陷等問(wèn)題，則會(huì)影響水利水電工程的正常使用，導(dǎo)致水利水電設(shè)施停止運(yùn)作，縮短工程的使用壽命。承建單位應(yīng)當(dāng)提升對(duì)基礎(chǔ)處理工作的重視程度，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用專業(yè)技術(shù)器材打好地基，在土層或巖層內(nèi)部注入防水性能較好的填充物，填補(bǔ)地基中存在的間隙與孔洞，消除潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升水利水電工程的安全性，預(yù)防可能發(fā)生的地面沉降、地基下陷等問(wèn)題[1]。在施工前，承建單位必須組織專業(yè)隊(duì)伍，在施工現(xiàn)場(chǎng)附近的山地、丘陵地帶進(jìn)行系統(tǒng)性的勘察，記錄水文、地質(zhì)數(shù)據(jù)，修改現(xiàn)有的施工計(jì)劃，選擇使用成本較低、引進(jìn)難度小的先進(jìn)施工技術(shù)。

二、水利水電工程中運(yùn)用基礎(chǔ)施工技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

通過(guò)合理運(yùn)用基礎(chǔ)施工技術(shù)，可提升水利水電工程的建造質(zhì)量，克服自然環(huán)境條件的影響，達(dá)到計(jì)劃中的工程建造目標(biāo)，降低施工的工程量，提升技術(shù)應(yīng)用效率，避免發(fā)生復(fù)工、返工等不良現(xiàn)象。承建單位可做好現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，制定較為合理的建造計(jì)劃，縮小施工范圍，例如工程設(shè)計(jì)人員可根據(jù)環(huán)境勘測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整地基成樁深度，使用抗水性能更佳的隔水材料，消除透水性較好的土質(zhì)環(huán)境給施工帶來(lái)的負(fù)面影響，為工程基礎(chǔ)設(shè)施選擇較為合理的施工環(huán)境。施工人員可合理安排工期，把握施工工藝的應(yīng)用路徑，預(yù)測(cè)未來(lái)某一階段天氣環(huán)境對(duì)施工活動(dòng)造成的影響，提前做好準(zhǔn)備，及時(shí)采用預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)如地基下沉、土層軟化、地表滲水等問(wèn)題，合理運(yùn)用開挖置換技術(shù)、碾壓混凝土技術(shù)、導(dǎo)流技術(shù)等先進(jìn)施工技術(shù)，在縮短施工時(shí)間的同時(shí)，做好隱蔽工程建設(shè)與驗(yàn)收工作，在水利水電設(shè)施的內(nèi)部主動(dòng)添加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)調(diào)整錨固深度改變地基的受力狀態(tài)，解決施工中常見的地基滲透、混凝土樁不穩(wěn)定等問(wèn)題[2]。隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的不斷發(fā)展，水利水電工程的規(guī)模逐步增加，各類施工質(zhì)量問(wèn)題與安全事故層出不窮，為提升施工質(zhì)量，合理利用有限的工程資源，必須做好基礎(chǔ)處理工作，降低施工難度，延長(zhǎng)水利水電工程的使用壽命，降低后期基礎(chǔ)設(shè)施與內(nèi)部固件的維修頻率。

三、影響水利水電工程基礎(chǔ)施工的客觀因素分析

（一）基礎(chǔ)穩(wěn)定性不足

為保證水利水電工程主體結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)固性，應(yīng)當(dāng)做好基礎(chǔ)施工工作，搭建高強(qiáng)度的混凝土框架與隔水地基。水利水電工程的地基是否穩(wěn)固取決于外部環(huán)境因素，部分水利水電工程的基地穩(wěn)固性較差，整體框架的抗滑性不足，容易在雨水沖刷和應(yīng)力影響下發(fā)生形變，地基因此產(chǎn)生裂縫，工程基礎(chǔ)逐步下陷，導(dǎo)致建造質(zhì)量下降[3]。由于選址地點(diǎn)的土層較軟，負(fù)荷能力達(dá)不到工程要求，無(wú)法承載上部建筑物所施加的壓力，土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分布不均，其中存在著相對(duì)較為薄弱的透水巖層，在工程基礎(chǔ)設(shè)施施加的壓力下產(chǎn)生了沉降，導(dǎo)致地基下陷，水利水電工程的整體框架受到破壞，地基之上的建筑物因基礎(chǔ)不穩(wěn)、土層下陷而發(fā)生破壞變形。

（二）地基滲漏

新世紀(jì)以來(lái)，在軟土地基上修建水利水電工程的情況不斷增加，由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)缺乏、技術(shù)不成熟，設(shè)計(jì)人員未能就具體情況進(jìn)行深入分析，使得水利水電工程建造計(jì)劃不符合客觀環(huán)境條件，在降水量較大的雨季，水利水電設(shè)施的外部結(jié)構(gòu)因積水過(guò)多、表層開裂而發(fā)生滲漏，導(dǎo)致水利水電工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，內(nèi)部鋼筋混凝土框架發(fā)生變形。軟土地基的穩(wěn)定性較差，容易受到地表徑流的影響而在底部土層中產(chǎn)生大量孔洞，地基因此發(fā)生沉降和位移，進(jìn)而導(dǎo)致滲漏范圍的逐步擴(kuò)大，混凝土材料被流入裂縫中的雨水所腐蝕，產(chǎn)生水解效應(yīng)，混凝土逐步碳化，水利水電設(shè)施的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所下降。部分位于石壁、陡坡附近的工程設(shè)施內(nèi)部框架之間的銜接部位縫隙尺寸較大，假設(shè)未采用合理方法解決此類問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致工程基礎(chǔ)很容易發(fā)生滲漏問(wèn)題，最終造成工程基礎(chǔ)受損影響工程的使用功能和安全。

四、基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的基本類型與應(yīng)用方式

（一）開挖置換技術(shù)

水利水電工程基礎(chǔ)處理施工中可以合理運(yùn)用開挖置換技術(shù)，控制施工活動(dòng)的資源消耗量，簡(jiǎn)化施工操作方式與處理流程，縮短施工時(shí)間，當(dāng)水利水電工程的施工量不大、軟土層埋深較淺時(shí)，施工人員可使用大型機(jī)械設(shè)備將其挖除，并回填具備較強(qiáng)防滲性能的混凝土材料，當(dāng)施工活動(dòng)的總工程量較大、軟弱夾層埋藏較深時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于土層應(yīng)力要求，使用挖掘機(jī)或鉆井機(jī)挖至一定深度，在適當(dāng)位置回填混凝土，對(duì)其進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，施工人員還可在墊層中添加碎石、卵石、灰土等材料，并使用機(jī)械方法對(duì)置換層進(jìn)行振搗處理，使之達(dá)到計(jì)劃中的密實(shí)度，形成較為穩(wěn)固的人工地基。開挖置換技術(shù)具備獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，可進(jìn)一步改善整體工作環(huán)境，達(dá)到限制被加固巖土體有害變形的發(fā)展，保護(hù)圍巖、邊坡、建筑結(jié)構(gòu)體等的穩(wěn)定的基本目標(biāo)。施工人員必須把握開挖置換技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)合理選擇，分析開挖置換技術(shù)對(duì)后續(xù)水利水電工程建設(shè)起到的影響，在運(yùn)用開挖置換技術(shù)進(jìn)行施工之前，必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，了解建造方案中的相關(guān)內(nèi)容，確定開挖的順序和坡度，分層處理，先挖開處于上層的硬土層，邊挖邊置換整個(gè)基礎(chǔ)范圍內(nèi)的底層軟土層。

（二）樁基礎(chǔ)技術(shù)

為提升工程整體的強(qiáng)度，保證水利水電工程的穩(wěn)定性，水利水電工程基礎(chǔ)處理施工中可選擇使用樁基礎(chǔ)技術(shù)，按照行業(yè)規(guī)范與技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。樁基礎(chǔ)可將建筑物的荷載傳遞到深部地基，起增大承載力，減小或調(diào)整沉降等作用。樁的直徑、長(zhǎng)度和設(shè)置方法以及樁的工作方式，可以根據(jù)不同地層情況與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行變化。當(dāng)?shù)鼗捎脺\基礎(chǔ)不能滿足建筑物對(duì)地基強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性的要求時(shí)，往往就需要采用樁基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行處理。樁基礎(chǔ)的作用是將承臺(tái)以上的結(jié)構(gòu)物傳來(lái)的外力，通過(guò)承臺(tái)，由樁傳到較深的地基持力層中去。為滿足各類建筑物的要求，適應(yīng)地基的特點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在水利水電工程施工實(shí)踐中，形成各種類型的樁基礎(chǔ)，如混凝土預(yù)制打入樁、灌注樁、旋噴樁、深層攪拌樁等等，并具有各自的特點(diǎn)，不同的樁可以應(yīng)用在不同的施工環(huán)境中。

以下就以打入樁為例，來(lái)談?wù)勊姽こ虡痘A(chǔ)施工的應(yīng)用控制要點(diǎn)。打樁時(shí)必須保證樁體和水平線的垂直度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，以確保樁體投放的準(zhǔn)確度，保證混凝土樁在施打過(guò)程中不受損傷。在施工過(guò)程中針對(duì)水分含量較多的飽和土體，必須通過(guò)控制打樁順序、適當(dāng)加快打樁速度來(lái)減小負(fù)面影響。打樁順序是否合理能夠影響打樁的實(shí)際速度、樁體穩(wěn)定性、周邊環(huán)境。當(dāng)樁體之間的中心距小于6倍樁徑時(shí)，必須調(diào)整打樁順序，打樁的具體順序可在一定程度上影響擠土方向，一般而言，打樁方向和擠土方向保持完全一致，施工人員可根據(jù)混凝土樁體的密集程度，靈活選用多個(gè)打樁順序，如由固定一側(cè)向某個(gè)方向開展或自中間向兩側(cè)方向?qū)ΨQ開展，還有自中間向四面開展等。在實(shí)際工程中，樁基礎(chǔ)的施工應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地的土層情況、樁的布置、樁長(zhǎng)，及便于施工等因素來(lái)綜合考慮，來(lái)決定其施工的先后順序，使地基土體盡量均勻擠密。并針對(duì)樁體斷裂、移位等問(wèn)題進(jìn)行全面優(yōu)化。

（三）軟土處理技術(shù)

為做好基礎(chǔ)處理工作，可在水利水電工程建造過(guò)程中，基于地基下方土層的基本性質(zhì)，使用施工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固處理，運(yùn)用常見的大型機(jī)械工具，對(duì)地基下方的軟弱土、不良土進(jìn)行夯實(shí)、碾壓處理，強(qiáng)化土層中土壤的密度與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并在土層的空洞中回填各類隔水材料，如石英砂、碎石、粉煤灰等，盡可能地控制土層的沉降量。一般而言，施工人員可使用振搗機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，快速完成回填土方工程，其土層處理深度約為4到6米之間?？刹捎脧?qiáng)夯法處理土層，利用機(jī)械夯土設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，強(qiáng)化地基的承載力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，消除軟土地基所具備的滲水性，提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的透水性、黏性等基本特質(zhì)。同時(shí)，夯擊能還可提高地基下方土層的均勻性，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。在施工場(chǎng)地要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行灑水，控制施工過(guò)程中塵土的飛濺范圍。在強(qiáng)夯施工過(guò)程中要定期對(duì)附近易受震變形的建筑物及較近邊坡、陡坎的穩(wěn)定性進(jìn)行分階段的核查。

（四）灌漿技術(shù)

灌漿技術(shù)是據(jù)規(guī)定的比例調(diào)配漿液，并將其在一定壓力下注入水利工程基巖的裂縫、孔洞中，從而提高水利水電工程基礎(chǔ)的牢固性和水密性，改善其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的現(xiàn)代化工程技術(shù)。施工人員應(yīng)當(dāng)合理利用高壓灌漿、旋轉(zhuǎn)噴射灌漿、降壓灌漿等經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證有效的灌漿技術(shù)，根據(jù)施工要求調(diào)整壓力強(qiáng)度與漿液噴射速度，讓漿液沖破地基表層的土層進(jìn)入巖層底部，填補(bǔ)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的空洞。必須調(diào)整漿液中水泥材料和土質(zhì)材料的比率，強(qiáng)化漿液凝固后的固化效果，全面提升灌漿質(zhì)量水平，把握水利水電工程內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷，對(duì)水利水電工程設(shè)施進(jìn)行防滲處理，制定并執(zhí)行較為完善的灌漿施工方案，提升施工質(zhì)量，在地基巖層周邊鉆孔并開展打漿工作，加固地層，改善水利水電工程的地基條件。

施工人員必須合理選擇具體的灌漿點(diǎn)，基于地理環(huán)境的差異，靈活調(diào)整漿體噴射方式，可選擇使用定向噴射、旋轉(zhuǎn)噴射等灌漿方式，把握影響灌漿質(zhì)量的各類環(huán)境因素，如壓力值、管道漿液流量與流速等，保證灌漿操作的正常實(shí)施，修復(fù)水利工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？蛇m當(dāng)?shù)靥嵘酀{的比率，發(fā)揮灌漿技術(shù)的固有優(yōu)勢(shì)，即成本較低、技術(shù)應(yīng)用難度小等優(yōu)點(diǎn)，提升灌漿的工藝效率，針對(duì)灌漿量較大的斷層、破碎帶、強(qiáng)透水層灌漿段，施工人員應(yīng)當(dāng)采取定量灌漿、間歇復(fù)灌等方法，并在漿液中添加速凝劑，有效控制注入孔洞中的漿液的流散范圍。漿液的濃度應(yīng)基于從低濃度到高濃度逐步轉(zhuǎn)變的原則，基于實(shí)際情況逐級(jí)調(diào)整，每級(jí)濃度漿液的總灌入量應(yīng)保持在200升以上，漿液的灌注時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于2小時(shí)。 由于在灌漿過(guò)程中一定會(huì)產(chǎn)生殘馀污泥，施工人員應(yīng)在灌漿工作初步結(jié)束后，清理現(xiàn)場(chǎng)遺留的污泥，以避免因殘留污泥、漿液未能及時(shí)清理，造成環(huán)境污染問(wèn)題。

結(jié)術(shù)語(yǔ)

水利水電工程是新時(shí)代基礎(chǔ)性的國(guó)土建設(shè)工程之一，能夠起到促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的作用，為提升工程質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命，必須采取合理措施，提升水利水電工程施工質(zhì)量，做好基礎(chǔ)處理施工工作，強(qiáng)化地基的穩(wěn)定性，消除可能存在的地基滲漏問(wèn)題，積極尊重基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)則，保證我國(guó)現(xiàn)代水利水電工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。承建單位必須提前做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，消除可能影響正常施工的負(fù)面因素，發(fā)揮開挖置換技術(shù)、樁基礎(chǔ)技術(shù)等施工技術(shù)的固有優(yōu)勢(shì)。

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