水利水電工程施工中不良地基處理技術(shù)要點(diǎn)分析

韋月梅

摘要：在水利水電工程施工過(guò)程中，為了讓工程符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以在地基透水層、可液化土層、淤泥軟土層、弱夾層以及深覆蓋土層中采取科學(xué)合理的地基加固施工技術(shù)，為水利水電工程提供有效的施工參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水利水電；工程；技術(shù)

水利水電工程具有發(fā)電、灌溉以及防洪的功能，對(duì)提高國(guó)民的生活水平、營(yíng)造良好的社會(huì)環(huán)境有著積極作用，建設(shè)水利水電工程涉及的工序繁多復(fù)雜，會(huì)影響工程質(zhì)量。如果地基處理不當(dāng)，會(huì)影響構(gòu)筑體的穩(wěn)定性，還存在不過(guò)關(guān)的承載問(wèn)題，這與施工區(qū)域的地質(zhì)情況、施工材料及施工技術(shù)等有著密切聯(lián)系，需要健全地基處理技術(shù)應(yīng)用體系。對(duì)此，本文將針對(duì)水利水電工程中產(chǎn)生的不良地基處理現(xiàn)象，提出一些切實(shí)可行的技術(shù)措施。

一、水利水電工程中的地基施工概述

建設(shè)水利水電工程要重點(diǎn)考慮使用壽命以及后期應(yīng)用時(shí)的運(yùn)行情況。為了使建筑體的功能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，要注意滲漏和變形情況，通過(guò)過(guò)往施工經(jīng)驗(yàn)表明，水利水電工程對(duì)土壤的含水量有著較高要求，遇到軟土地基時(shí)，要考慮泥灰土、粘土以及淤泥等元素，如果軟土地層具有較強(qiáng)的壓縮性，在實(shí)際施工期間會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降現(xiàn)象，甚至裂縫。如果具有偏弱的透水性，那么該建筑體在軟土地基上會(huì)產(chǎn)生較大的荷載力，會(huì)影響建筑體的密度和結(jié)構(gòu)。此外，如果軟土地基具有偏弱的抗剪強(qiáng)度，在排水情況不良的情況下會(huì)阻礙固結(jié)速度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低地基的穩(wěn)定程度。

在建設(shè)期間，水利水電工程會(huì)遇到一些特殊地質(zhì)，例如，濕陷性黃土、凍土、紅黏土等，因?yàn)榈刭|(zhì)情況不良降低承載力，使抗滑性變差，所以應(yīng)關(guān)注建設(shè)區(qū)域的巖石與混凝土情況，當(dāng)建設(shè)區(qū)域出現(xiàn)傾角這種斷層帶，例如，弱夾層、古風(fēng)化殼、破碎帶等，都會(huì)降低地基的抗壓強(qiáng)度，難以符合上部建筑體的穩(wěn)定性要求，當(dāng)產(chǎn)生過(guò)多的沉陷后，影響局部或者整體地基。面對(duì)此類狀況，需要降低土質(zhì)的含水量和土壤的壓縮性，提高承載力，按照施工區(qū)域?qū)嶋H情況，科學(xué)合理地采用地基工程中的施工技術(shù)，注意土地的分級(jí)情況，即砂土、壤土、粘土、含卵石粘土等，各自都有不同的自然濕重度，開(kāi)挖時(shí)使用的工具也各有不同。巖石需要分成十二個(gè)級(jí)別，考慮堅(jiān)固程度以及“普氏堅(jiān)固系數(shù)”，在施工前做好原材料的監(jiān)測(cè)工作，確保使用設(shè)備正常運(yùn)行，最大程度上延長(zhǎng)水利水電項(xiàng)目工程的使用壽命，確保后期投放使用保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

二、建設(shè)水利水電工程期間地基出現(xiàn)不良危害的分析

（一）土坡缺乏穩(wěn)定性

在水利水電工程建設(shè)期間，如果地基失去穩(wěn)定性，會(huì)影響正常施工。如果土坡的原有平衡性出現(xiàn)偏離，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)在外力作用的影響下改變斜坡的整體結(jié)構(gòu)，使斜坡某部分產(chǎn)生向下移動(dòng)或向外移動(dòng)，從而破壞斜坡整體的穩(wěn)定性。

（二）降低地基的承載力

水利水電項(xiàng)目工程應(yīng)保障順利完工，重點(diǎn)考慮地基是否具有良好的承載力，是否能有效承受上層建筑體的壓力，避免地基受到外部壓力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。不良的地基會(huì)使承載力降低，當(dāng)?shù)鼗y以承受上方的建筑體壓力后，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，最終導(dǎo)致塌陷，在此情況下，持續(xù)施工會(huì)導(dǎo)致上方建筑體產(chǎn)生傾斜或坍塌，帶來(lái)嚴(yán)重的危害。對(duì)于承載力檢測(cè)而言，要從工程宏觀角度著手，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，針對(duì)地基面的承載力度，采用不同方式，確保地基質(zhì)量符合工程要求。常見(jiàn)的施工方式有許多種，對(duì)施工人員的專業(yè)程度也有著具體要求，加大施工監(jiān)督和管理力度，避免影響工程質(zhì)量，給施工企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

（三）地基產(chǎn)生沉降問(wèn)題

地基承載力不達(dá)標(biāo)還會(huì)使地基產(chǎn)生沉降，在不同因素的影響下，需要根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異，避免建筑的過(guò)大壓力影響地基，同時(shí)，工作人員要予以一定關(guān)注，確保建筑達(dá)到質(zhì)量要求。如果地基產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，會(huì)增加后期的施工風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)威脅施工現(xiàn)場(chǎng)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

三、水利水電工程應(yīng)用地基處理技術(shù)應(yīng)注意的事項(xiàng)

水利水電工程需要建筑體的耐水性與抗水性達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求，施工期間，應(yīng)格外注意地基承載力的情況，尤其是易發(fā)生自然災(zāi)害的區(qū)域，詳細(xì)檢查并記錄施工區(qū)域的地形和土質(zhì)情況，并制定有效的應(yīng)急方案。建設(shè)水利水電工程不但要考慮自然災(zāi)害，還要考慮季節(jié)性變化，由于該工程施工周期長(zhǎng)，因此在嚴(yán)寒天氣時(shí)，應(yīng)避免建設(shè)區(qū)域的土體出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，并通過(guò)使用深層攪拌施工技術(shù)，加強(qiáng)攪拌軟土層，以此增強(qiáng)工程地基的堅(jiān)固程度。在施工前期，應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)勘探施工區(qū)域的地質(zhì)情況，詳細(xì)研究并分析地質(zhì)特征，按照最終提供的數(shù)據(jù)結(jié)果制定有效的處理措施，如果提供的材料不夠充足，應(yīng)禁止施工，避免影響工程質(zhì)量以及地基松動(dòng)。開(kāi)放地基期間以人工挖掘?yàn)橹?，時(shí)刻注意地下水位的變化情況，設(shè)計(jì)集水坑，在開(kāi)挖地基后，集中處理地下水，集水坑的開(kāi)挖深度要距離地面500cm。

四、水利水電工程施工中處理不良地基的施工技術(shù)

（一）在地基透水層應(yīng)用防滲處理技術(shù)

水利水電工程需要建設(shè)剛性壩，其中的碎石、礫石和鵝卵石都屬于地基中的強(qiáng)透水層，具有孔隙度大、透水性良好的特點(diǎn)，在處理其強(qiáng)透水層期間需要采取開(kāi)挖和移除措施，但會(huì)產(chǎn)生用水損失，出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，給建筑體帶來(lái)不穩(wěn)定因素。通常情況下，應(yīng)做好防滲處理施工工作，可以移除強(qiáng)透水層中的砂石、鵝卵石、礫石，并使用粘土或混凝土當(dāng)作填充物，填充后建構(gòu)截水墻。同時(shí)，借助高壓噴射的灌漿方式建造防滲墻，使用的噴射管通常為風(fēng)管、水泥管以及風(fēng)管等，應(yīng)在管內(nèi)部增設(shè)噴水管，噴射出的水泥與土體混合均勻，使產(chǎn)生的水泥漿內(nèi)部達(dá)到凝固，通過(guò)定點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)和搖擺等噴射方式加強(qiáng)防滲效果。

使用粘土或少量水泥采取灌注措施：第一，采取閥式灌漿措施，建立防滲帷幕。第二，使用小型挖掘機(jī)，采用薄型抓斗的方式建構(gòu)需要保護(hù)的土壁，確保防滲墻達(dá)到40m，此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于砂土含量高的施工區(qū)域。第三，使用鋸槽法，借助鋸槽切割施工區(qū)域的土體，并噴射泥漿構(gòu)建泥漿護(hù)壁，土槽的澆筑厚度控制在20～30cm范圍內(nèi)，經(jīng)常使用的技術(shù)形式為液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩種，使該地基區(qū)域的透水層達(dá)到理想的防滲處理效果。第四，使用多鉆頭的深層攪拌樁基構(gòu)建水泥土樁，確保噴射和攪拌同時(shí)進(jìn)行使墻體的厚度達(dá)到22m，從而提高地基的抗壓效果，降低滲水系數(shù)。

（二）可液化土層的防滲施工技術(shù)

水利水電工程進(jìn)行地基建設(shè)期間，應(yīng)考慮可液化土層有效的防滲處理技術(shù)，土層包括無(wú)黏性的土層或少黏性的土層，在靜力或振動(dòng)的影響下，會(huì)提高土層的孔隙壓力，無(wú)黏性或低黏性的土層會(huì)使自身的剪切強(qiáng)度消失，導(dǎo)致土層易液化，還會(huì)降低穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度，增加該施工段的風(fēng)險(xiǎn)，使地基出現(xiàn)滑移失穩(wěn)、地基沉陷等危害，威脅土層上層建筑體的安全。為了確保施工的安全性，應(yīng)采用科學(xué)合理的地基處理技術(shù)，處理可液化土層可以采取的防滲施工工藝主要體現(xiàn)以下方面：第一，挖開(kāi)和移除可液化的土層，選用優(yōu)質(zhì)、防滲性能好、強(qiáng)度高的材料當(dāng)作填充材料；第二，可液化土層采用振動(dòng)壓實(shí)的施工技術(shù)，針對(duì)混凝土墻體可使用液化的土層進(jìn)行密封處理，避免可液化土層出現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)可穿過(guò)土層安裝砂樁或石灰樁，以此提高區(qū)域地基的穩(wěn)定性，避免地基產(chǎn)生下沉或滑動(dòng)。

針對(duì)淺層次的液化土層，可采用換填墊層法處理地基防滲問(wèn)題，墊層的選料通常為砂石、壤土、灰土、水泥土以及碎石土等，在碾壓試驗(yàn)填筑期間不得出現(xiàn)粗料機(jī)制架空問(wèn)題，壤土的粒徑不得超過(guò)50mm，灰土宜選用消灰石，在施工現(xiàn)場(chǎng)做好水泥土的試驗(yàn)檢測(cè)，合格后方才可進(jìn)行填充。夯實(shí)地基時(shí)，可采用強(qiáng)夯置換法處理該地基液化土層，地層復(fù)雜的區(qū)域要想消除液化地基，可設(shè)計(jì)壓重層和排水樁，防止可液化土層出現(xiàn)地基不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

（三）淤泥軟土層采取的地基施工技術(shù)

淤泥軟土的地基主要包括腐泥、粉質(zhì)土、泥炭以及其他天然含水量高的土層，在流水情況下易產(chǎn)生沉積現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)沒(méi)有固結(jié)的柔軟細(xì)粒，具有承載力不高、抗剪力低、壓縮性大等特點(diǎn)，還會(huì)呈現(xiàn)軟塑和流塑問(wèn)題，側(cè)面容易膨脹，導(dǎo)致高壓變形，給上層建筑體帶來(lái)不穩(wěn)定因素，此種淤泥軟土經(jīng)常出現(xiàn)在土壩壩基部位，處理該地基區(qū)域可以采取以下施工技術(shù)：第一，使用挖掘工具清除淤泥軟土，置換成砂層或砂墊層，設(shè)計(jì)礦井進(jìn)行排水，并拋石擠淤，安放樁基，把控加荷速率，緩慢地使排水達(dá)到固結(jié)的效果。第二，采用樁基施工技術(shù)，預(yù)留合適的沉陷部分，借助板樁墻封閉粉土軟層，并在底部側(cè)面填充砂石和礫石，以此達(dá)到阻滑功效。第三，使用彈壓層技術(shù)，例如，借助反壓護(hù)堤平臺(tái)，使淤泥軟土地基更加穩(wěn)定。

（四）弱夾層應(yīng)用的地基施工技術(shù)

水利水電工程中的弱夾層通常按不同大小劃分傾角，主要分為高傾角、緩傾角兩種軟弱帶，針對(duì)不同建筑體會(huì)產(chǎn)生不同影響力，實(shí)際處理方法也有所差異，承載力通常不大于50kN/m2，難以符合水利水電工程的安全設(shè)定要求，需要為承載力的提高提供技術(shù)支撐，針對(duì)高傾角弱夾層，要采用土壤置換的方式，針對(duì)局部體層厚度不夠的區(qū)域，先挖除弱夾層，回填適量混凝土作為土塞材料，使開(kāi)挖的深度等于弱夾層帶寬度的1～1.5倍，兩邊的開(kāi)挖后的邊坡呈現(xiàn)1：1～1：1.5的形式，如果弱夾層區(qū)域過(guò)于疏松，且寬度較大，可以使用混凝土梁或混凝土拱，增強(qiáng)上方建筑體的荷載力，讓兩側(cè)形成健全的巖體，還可使用粗砂和水泥土處理下沉的地基。對(duì)于土壩區(qū)域的弱夾層，應(yīng)清除弱夾層，填充適量混凝土或粘土作為阻水蓋板。在弱夾層區(qū)域和水庫(kù)相連接的上游段，采取開(kāi)挖方式，建立防滲井，填充合適的混凝土，建立防滲墻，以此增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。

當(dāng)高傾角所處的弱夾層處在壩肩區(qū)域時(shí)，可使用混凝土構(gòu)建傳力墻，通過(guò)傳力的框架或借助預(yù)應(yīng)力進(jìn)行錨固。對(duì)于重力壩而言，應(yīng)把破碎的巖體構(gòu)筑成防滲墻，如果壩基出現(xiàn)裂縫，要清除其中的疏松體再填充混凝土，并建立防滲齒墻。針對(duì)緩傾角的弱夾層區(qū)域，先挖掘清除弱夾層土體，再填充適量的混凝土，如果上部巖體足夠堅(jiān)硬，且開(kāi)挖量大，可使用豎井，挖掘與清理弱夾層土體，并填充合適的混凝土，進(jìn)行回填并讓灌漿達(dá)到固結(jié)效果。同時(shí)，在弱夾層設(shè)置防滑齒墻，用高壓噴射的方式清理弱夾層中的物質(zhì)，灌注適量的砂漿或水泥漿，貫通弱夾層，利用預(yù)應(yīng)力進(jìn)行錨固，并沿著弱夾層放置鋼筋混凝土或安放抗剪樁增強(qiáng)抗剪力效果。在采用搗鼓施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)把控錘的高度。處理黃土、混凝土?xí)r，可采用強(qiáng)夯法，以此避免對(duì)塑性剪切造成的破壞。

（五）深覆蓋土層的地基處理施工技術(shù)

深覆蓋土層的厚度較大，包括河流沖擊形成的碎石層、砂層、坡殘積層、卵層等，實(shí)際施工時(shí)，難以全部挖掘干凈，具有高孔隙率、強(qiáng)滲透、疏松性高、易壓縮變形等特點(diǎn)，其中，還夾雜著弱夾層，難以使地基達(dá)到良好的穩(wěn)定性和抗滑效果。針對(duì)深覆蓋層的地基，可采用的處理方法包括：

第一，詳細(xì)了解該區(qū)域的水文情況和地理?xiàng)l件，做好鉆孔抽水和透水實(shí)驗(yàn)，可采用強(qiáng)夯法或振動(dòng)壓措施對(duì)土層表面壓實(shí)處理，接著安放摩擦樁或重樁，針對(duì)地基使用固結(jié)灌漿、帷幕灌漿施工工藝，并使用混凝土構(gòu)建截水墻，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。

第二，采用固壁泥漿施工工藝，提高地基穩(wěn)定性，按照泥漿的特點(diǎn)和較優(yōu)的泥漿配合比。

第三，通過(guò)使用MMH正電膠等處理劑結(jié)合黏土泥漿，可以保障深覆蓋土層的孔壁達(dá)到穩(wěn)定的效果。深覆蓋土層容易出現(xiàn)孤石，石塊粒徑大，施工鉆孔容易干擾泥漿。所以，在對(duì)防滲墻施工時(shí)，應(yīng)在墻體鑲嵌基巖，在墻下方采用帷幕灌漿的措施，先明確基巖厚度，使用巖芯鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，針對(duì)大范圍的露筋現(xiàn)象，施工人員先清除露筋混凝土，用模板錨固定，預(yù)留合適的灌漿孔，如果防滲墻暴露的裂縫較嚴(yán)重，可使用電鉆鉆成小孔，埋設(shè)注漿嘴，清除其中的雜物，手握環(huán)氧灌注槍輸入樹(shù)脂材料，使裂縫填滿為止。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)水利水電項(xiàng)目工程中的地基透水層、可液化土層、淤泥軟土層、弱夾層、深覆蓋土層采取科學(xué)合理的地基處理技術(shù)，能有效避免工程出現(xiàn)劣質(zhì)地基現(xiàn)象，保障地基穩(wěn)定性，推動(dòng)水利水電工程建設(shè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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