水利水電工程基礎(chǔ)處理技術(shù)探析

胡國(guó)華

（荊州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 湖北荊州 434000）

水利水電工程基礎(chǔ)處理技術(shù)探析

胡國(guó)華

（荊州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 湖北荊州 434000）

在化石能源越來越緊缺的當(dāng)下，水力發(fā)電作為一種可再生能源，以污染少、發(fā)電量大等優(yōu)勢(shì)，成為發(fā)電的主力之一。然而建設(shè)水電站的工程浩大，經(jīng)常容易出現(xiàn)各類質(zhì)量問題。其中對(duì)基礎(chǔ)的處理技術(shù)是整個(gè)水電站建設(shè)中的重難點(diǎn)。只有建設(shè)良好的基礎(chǔ)，才能保證水電站的承載能力與后續(xù)的發(fā)電能力。本文主要分析了水電站基礎(chǔ)處理中，需要注意到的問題，并給出了對(duì)應(yīng)的解決方案。

水利水電；基礎(chǔ)處理；施工技術(shù)

1 引言

水電是一種沒有污染，可再生的清且能源，有利于提升資源利用率，和會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的綜合效益。世界各國(guó)都對(duì)水電的開發(fā)足夠重視，我國(guó)更是擁有豐厚的水能源，可開發(fā)的水資源量在世界首位。然而水電工程建設(shè)中，最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是要保證工程的穩(wěn)定性、牢固性。在使用過程中，水電站會(huì)面臨各種各樣的外界載荷作用，因此建設(shè)水電站必須有較強(qiáng)的抗載能力。要做到這些，必須確保建站地基是穩(wěn)定的。

2 主要施工技術(shù)與特點(diǎn)與技術(shù)因素

2.1 水電站施工技術(shù)特點(diǎn)

（1）項(xiàng)目龐大投入力度大。主要表現(xiàn)為水利水電工程的建設(shè)所需要的時(shí)間長(zhǎng)，參與建設(shè)的部門多，項(xiàng)目投資金額大。因此，水電站對(duì)安全性的要求就比一般的項(xiàng)目要大得多，對(duì)于基礎(chǔ)的要求也相當(dāng)嚴(yán)格，尤其需要保證結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度。因此技術(shù)人員需要做好各種技術(shù)操作，以保證滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）水電站一般來說根據(jù)水流的位置選定，因此有時(shí)需要建設(shè)在地形十分復(fù)雜的位置，甚至是水流湍急的地方。這就必然導(dǎo)致施工比較復(fù)雜，基礎(chǔ)施工與環(huán)境之間的關(guān)系也比較密切。這就要求在基礎(chǔ)施工時(shí)必須做到因地制宜。

2.2 影響工程基礎(chǔ)施工的因素

影響工程基礎(chǔ)的因素非常多，其中影響較大的的因素重要有以下三個(gè)方面：

（1）抗滑穩(wěn)定性超過容許。地基穩(wěn)定性主要是指建設(shè)水電站位置上地質(zhì)、土壤的穩(wěn)定性，是水電站建設(shè)中，影響最為嚴(yán)重的一個(gè)因素。如果地基不夠抗滑，則整個(gè)水電站結(jié)構(gòu)變得不玩兒，工程的壽命會(huì)受到極大的影響。產(chǎn)生這種問題的主要原因是混凝土與巖石之間或巖石與巖石之間的接觸面上出現(xiàn)斷層，導(dǎo)致抗剪能力急劇下降，最終導(dǎo)致剪切破壞。

（2）地基滲漏量超過了容許。地基滲漏主要是指地基中的空隙過大，導(dǎo)致基礎(chǔ)的滲漏增加，使得整個(gè)水電工程發(fā)生漏水現(xiàn)象，甚至工程破壞的現(xiàn)象。形成這種現(xiàn)象的原因主要有：基礎(chǔ)中存在松散沙，導(dǎo)致基礎(chǔ)種的孔間隙較大，基礎(chǔ)中含有強(qiáng)透水帶等，導(dǎo)致水庫(kù)所存儲(chǔ)的水大量流失，揚(yáng)壓力的值超過容許范圍、滲透變形等問題。嚴(yán)重時(shí)，可能對(duì)水電站的整體安全性能帶來影響。

（3）地基沉降量過大或地基沉降不均勻。沉降是在結(jié)構(gòu)重力的作用下，水電站基礎(chǔ)產(chǎn)生下沉的現(xiàn)象。其嚴(yán)重程度主要取決于地質(zhì)條件和地基的性質(zhì)。如果地基內(nèi)的土壤強(qiáng)度不均勻，則在長(zhǎng)時(shí)間自重和外在作用下，出現(xiàn)沉降不均勻的現(xiàn)象。沉降過大，則會(huì)出現(xiàn)水電站基礎(chǔ)變形，從而導(dǎo)致整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的損壞，對(duì)使用安全帶來隱患。在地基中存在淤泥性質(zhì)的軟土、斷層有破碎、失陷類黃土、膨脹土等，則容易發(fā)生此類現(xiàn)象。當(dāng)?shù)鼗嬖跓o粘性的細(xì)沙層時(shí)，會(huì)受到機(jī)械振動(dòng)或地震的影響，產(chǎn)生地基的液化，建筑物的嚴(yán)重破壞。

3 水電工程基礎(chǔ)處理的主要技術(shù)

為解決上述基礎(chǔ)施工問題，不斷探索基礎(chǔ)施工技術(shù)是十分有必要的。在施工前，對(duì)地下水的進(jìn)行探測(cè)與排水系統(tǒng)的建造，都需要結(jié)合工地的實(shí)際情況，以滿足基礎(chǔ)有足夠的耐久性、抗腐蝕性、抗凍能力以及防潮能力。下面分析了目前經(jīng)常用到的基礎(chǔ)施工處理技術(shù)：

3.1 基礎(chǔ)處理的常規(guī)方法

在水電站建設(shè)過程中，經(jīng)常用到以下三種方法進(jìn)行地基加固處理。

（1）錨固技術(shù)。錨固技術(shù)一般用于地下工程的施工，核心功能是用巖體錨固力來維持地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方式。這種方式可以有效防止工程中的滑移現(xiàn)象。由于水電站的建設(shè)位置需要順應(yīng)水流，一般需要建設(shè)在地形十分復(fù)雜的地區(qū)，此時(shí)可對(duì)地基進(jìn)行錨固，可以實(shí)現(xiàn)減少工程難度的目的。錨固技術(shù)可以有效保障水電站長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。

（2）預(yù)應(yīng)力管樁預(yù)應(yīng)力管莊是一種空心的細(xì)長(zhǎng)形混凝土構(gòu)件，樁身、端頭、鋼套箍等配件組成?？梢詫㈩A(yù)應(yīng)力管樁打入到地基中，以達(dá)到加固作用。

（3）水泥土。水泥土是利用高壓旋噴、注漿、深層攪拌等方法，將水泥和圖攪拌在一起所形成的固體。使用水泥土，可以使得地基更加牢固，結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。水泥土的品質(zhì)與攪拌在一起的土質(zhì)有很大關(guān)系。因此在攪拌錢，需要對(duì)土壤的質(zhì)量、土壤的密度、參入的水泥量等參數(shù)做分析，以保證能夠達(dá)到強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。水泥土的深度大致在半米左右。

3.2 基礎(chǔ)施工過程中對(duì)軟土的處理

水電站建設(shè)的位置很多情況下會(huì)面臨基礎(chǔ)土壤是軟土的問題。軟土層是很常見的地質(zhì)，其性質(zhì)與沉積年代、成層構(gòu)造、類型等有著密切的關(guān)系。軟土層有含水量大、孔隙大、透水性差、抗剪能力差、可壓縮性高、流變性明顯等性質(zhì)。因此在軟土層作為基礎(chǔ)施工，是對(duì)水電站十分不利的，如果強(qiáng)制施工，會(huì)造成承載能力不足、結(jié)構(gòu)變形等問題，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)建筑物徹底報(bào)廢。對(duì)于軟土地質(zhì)，處理方式很多，不過都有著不少的局限性。

（1）置換法。此方法是最原始也是最有效的方式，將水電站建設(shè)位置附近的軟土挖走，換成料壓縮比率低，侵蝕性少的散粒材料如砂石或灰土。當(dāng)軟土層的厚度小于四米時(shí)，可以通過清除表面的軟土，換上沙子、水泥土、石頭子等方式進(jìn)行處理，然而這種方式會(huì)影響到滲透的穩(wěn)定性，并且工程量大，造價(jià)高，因此只適用于一些比較重要的局部。在經(jīng)濟(jì)允許的條件下，建議填充水泥土。施工時(shí)的關(guān)鍵工序是碾壓的密實(shí)程度以及碾壓順序。具體參數(shù)的選取須根據(jù)工程實(shí)際情況而定。

（2）利用重錘擊打，夯實(shí)軟土。這種方式可以加固如粘性土、黃土等地質(zhì)，這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是影響深度比較大，需要的設(shè)備簡(jiǎn)單，故此應(yīng)用也相對(duì)比較廣泛。主要局限是對(duì)于含灰量大的泥土，高飽和粘性土等情況下，這種方式的加固效果不是很明顯。

（3）排水固結(jié)。存在積水是土質(zhì)變軟的重要原因，因此在建設(shè)水電站時(shí)，可以建設(shè)排水通道，使得結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下，能夠排除積水，增強(qiáng)軟土的承載能力。排水固結(jié)預(yù)壓力法主要應(yīng)用在水電站堤壩建設(shè)上，利用堤壩自身的重量作為預(yù)壓載荷，要求上面的結(jié)構(gòu)適應(yīng)較大的地基變形。除此之外，還有真空預(yù)壓和砂井排水固結(jié)等方式。真空預(yù)壓主要運(yùn)用在運(yùn)送大面積的軟土地基上，主要適用于分布較淺的軟土層、排水容易活固結(jié)系數(shù)大的軟土結(jié)構(gòu)。沙井預(yù)壓則是公國(guó)社遏制沙井排水，以固結(jié)沉降量，提高其承載能力。

（4）振動(dòng)碎石樁法。這種方式起初用于對(duì)松沙地基的振密，后來擴(kuò)展到了粘性土地基，主要原理是促進(jìn)地基的排水，以達(dá)到固結(jié)的效果，樁與樁之間土的承載能力變大。這種方式可靠性大，速度快。

3.3 其他特殊類型基礎(chǔ)的處理

除軟土層外，在水電建設(shè)過程中，遇到以下幾種土質(zhì)時(shí)，也要進(jìn)行特殊處理。第一、強(qiáng)透水基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)虊位A(chǔ)存在砂層、礫石層時(shí)，需要進(jìn)行開挖清除，這些強(qiáng)透水性層，不僅導(dǎo)致失水量嚴(yán)重，還會(huì)加大揚(yáng)壓力，影響穩(wěn)定性。主要處理方法是清除這些地基層后，填上黏土、混凝土等，行程截水墻。對(duì)于可液化的土粘性土層，也需要進(jìn)行挖空充填其他高強(qiáng)度、防滲能力強(qiáng)的材料，并且進(jìn)行壓實(shí)處理。淤泥土質(zhì)中，有機(jī)物濃度大，含水量高，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度地，承載力低等問題，也需要將其開挖清除，并填上砂層，以利于排水。

4 結(jié)論

在水電站建設(shè)過程中，地基處理是相當(dāng)重要的一個(gè)組成部分。一旦地基出現(xiàn)問題，則會(huì)造成嚴(yán)重后果，因此必須對(duì)地基的處理加以足夠的關(guān)注。在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定、滲漏和沉降是地基最經(jīng)常出現(xiàn)的問題，為了解決這些問題，用到了錨固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力管樁以及水泥土等技術(shù)。隨后分析了地質(zhì)結(jié)構(gòu)中最為常見的軟土結(jié)構(gòu)的處理方式，最后分析了其他基礎(chǔ)地質(zhì)情況下的處理技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決上述地基出現(xiàn)的問題，達(dá)到夯實(shí)地基，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。

[1]張巍霞，吳靜，等.淺談水利水電工程基礎(chǔ)處理施工技術(shù)[J].水利科技，2013（11）.

[2]毛俊東，劉笑宇.淺談水利水電工程基礎(chǔ)處理技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2014（5）.

[3]吉海濤，盧靜.關(guān)于水利水電工程基礎(chǔ)處理技術(shù)的探析[J].科技致富向?qū)В?014（9）.

[4]張麗華.水利水電工程基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的分析[J].黑龍江科技信息，2014（6）.

TV551.4

A

1004-7344（2016）04-0135-02

2016-1-21

胡國(guó)華（1966-），男，本科，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。