探究水利水電工程施工中不良地基處理技術(shù)

程晉民

中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450000

1 水利水電工程施工中不良地基的危害

1.1 造成土坡失穩(wěn)

如果在工程施工過程中出現(xiàn)土坡失穩(wěn)現(xiàn)象，就會(huì)帶來極大的安全隱患。不良地基很容易導(dǎo)致土坡失穩(wěn)問題，當(dāng)土坡原本的平衡性出現(xiàn)偏差時(shí)，外力會(huì)沖擊土坡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土坡某一部位沿著一定的方向向下移動(dòng)或者向外移動(dòng)，從而破壞土坡的整體穩(wěn)定性，造成土坡失穩(wěn)。

1.2 降低地基承載力

要實(shí)現(xiàn)水利水電工程施工工作的順利開展，地基的承載力是關(guān)鍵。地基承載力就是地基能夠接受的上部建筑物對(duì)地基施加的壓力，而且不破壞其自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)。不良地基會(huì)導(dǎo)致地基承載力大大下降，這是由于不良地基土降低了地基承載力數(shù)值，導(dǎo)致地基不能承受上部建筑物施加的壓力，破壞了地基內(nèi)部的建立平衡，導(dǎo)致地基坍塌。在這種情況下，繼續(xù)施工很容易造成上部建筑物傾斜或倒塌，甚至引發(fā)嚴(yán)重的意外事故。

1.3 導(dǎo)致地基沉降

不良地基的另一主要危害就是導(dǎo)致地基沉降。地基沉降的影響因素多種多樣，其中地基土不符合施工標(biāo)準(zhǔn)是造成地基沉降最主要的原因。在地基土的影響下，地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺乏必要的穩(wěn)定性，從而無法承擔(dān)上部建筑物施加的荷載力，從而導(dǎo)致地基沉降。在水利水電工程施工過程中，地基沉降會(huì)使得施工風(fēng)險(xiǎn)大大增加，甚至對(duì)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅[2]。

2 水利水電工程施工中不良地基處理方法與常見不良地基處理措施

2.1 不良地基處理方法

2.1.1 排水固結(jié)法

排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)是排水固結(jié)法的主要組成部分。一般來說，在較厚的飽和軟粘土地基上使用排水固結(jié)法較為合適，但是首先要對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓。堆載預(yù)壓法、井點(diǎn)降水法、真空預(yù)壓法、塑料排水板、砂井預(yù)壓法、袋裝砂井法、靜動(dòng)力排水固結(jié)法屬于比較常見的加固方法。

2.1.2 置換法

置換法就是挖出不良地基表層土，然后使用壓實(shí)性較強(qiáng)的土進(jìn)行回填，最后進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)，以此實(shí)現(xiàn)地基承載力、抗變形性和穩(wěn)定性的有效提升。在軟弱粘土地基上使用置換法效果較好。然而，如果軟土地基的排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎使用碎石樁。振沖置換法、碎石樁法、石灰樁法、強(qiáng)夯法和水泥粉煤灰碎石樁法是常見的加固方法。

2.1.3 振密、擠密法

這種方式就是利用振動(dòng)和擠壓的方式，減小不良地基土體內(nèi)部空隙，以此提升地基強(qiáng)度。一般來說，在處理砂性土、粉土和部分粘性土?xí)r，這種方法比較常見。表層壓實(shí)法、振動(dòng)擠密法、砂樁法、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法以及爆破法是主要的加固方法。

2.1.4 化學(xué)加固法

將含有特殊物質(zhì)的化學(xué)漿液灌注到不良地基內(nèi)部，以此實(shí)現(xiàn)土粒的膠結(jié)。同時(shí)，在提升土體承載能力、降低沉降速度方面，還要通過化學(xué)反應(yīng)或者機(jī)械攪拌進(jìn)行。砂性土、粘性土以及濕陷性黃土使用化學(xué)加固法較為合適，特別是對(duì)深覆蓋層地基進(jìn)行處理。注漿法、深層攪拌法、高壓旋噴法等屬于主要的加固方式[3]。

2.2 常見不良地基處理分析

2.2.1 淤泥質(zhì)軟土處理

淤泥質(zhì)土、泥碳和腐泥等都屬于淤泥質(zhì)軟土，其主要特征為：承載力低、壓縮性強(qiáng)且抗剪強(qiáng)度低。除此之外，淤泥質(zhì)軟土還具有含水量高的特性，因此大多處于軟塑、流塑狀態(tài)，并且因其質(zhì)軟，很容易出現(xiàn)側(cè)向膨脹、滑移、擠出以及高壓縮變形等情況，這對(duì)于上部建筑物的穩(wěn)定性有著極為不利的影響。土壩壩基的淤泥質(zhì)軟土長(zhǎng)期處于穩(wěn)定性較差的狀況，并且很難排出內(nèi)部水分。因此，在處理淤泥質(zhì)軟土?xí)r，一般采取以下方式：利用砂層進(jìn)行置換，或使用砂層墊進(jìn)行排水；對(duì)淤泥質(zhì)軟土地基進(jìn)行開挖，清除淤泥；拋石擠淤；使用砂井排出水分；對(duì)建筑物地基進(jìn)行擴(kuò)大，或者使用樁基進(jìn)行處理；對(duì)上部建筑物加荷速度進(jìn)行控制，排出地基水分，使其固結(jié)；使用反壓護(hù)堤平臺(tái)等鎮(zhèn)壓層法；在地基底部進(jìn)行側(cè)向填砂填石，或使用板樁墻進(jìn)行封閉處理；對(duì)于該不良地基沉陷量進(jìn)行預(yù)留。

2.2.2 深覆蓋層處理

當(dāng)?shù)鼗捎诤恿鳑_積或其他原因形成厚度較大的沖積對(duì)基層時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)深覆蓋層不良地基。這類地基具備以下特征：土體松散、孔隙率高且滲透性較強(qiáng)，很難對(duì)其進(jìn)行徹底的開挖與清除；容易產(chǎn)生壓縮、變形和滲漏問題，有時(shí)深覆蓋層內(nèi)部會(huì)夾帶軟弱夾層，導(dǎo)致其抗滑性和穩(wěn)定性下降。在處理深覆蓋層時(shí)，一般采取以下方式：利用固結(jié)灌漿和帷幕灌漿等方式對(duì)其進(jìn)行灌漿處理；采取強(qiáng)夯法、振動(dòng)夯實(shí)法等對(duì)其土體表層進(jìn)行壓實(shí)、夯實(shí)處理；壩前鋪蓋防滲；進(jìn)行混凝土截水墻的設(shè)置，或者利用高壓噴射灌漿進(jìn)行防滲墻的構(gòu)建；對(duì)地基進(jìn)行擴(kuò)大處理。

2.2.3 壩基涌泉處理

壩基涌泉主要來源于松散土層、基巖裂隙和喀斯特地貌，壩基涌泉會(huì)影響壩身的穩(wěn)定性，或者破壞土壩的涌流，在很大程度上增加了混凝土澆筑難度，甚至形成漏水通道。因此，做好壩基涌泉的處理工作十分重要。一般來說，壩基涌泉的處理方式主要包括：利用混凝土對(duì)基巖涌泉進(jìn)行封堵處理，對(duì)于涌泉量較大的區(qū)域，可以將水集中引入集水池，進(jìn)行灌漿管道的預(yù)埋工作并將砂石回填其中。在抽水之后開展回填混凝土封堵工作，然后再進(jìn)行回填灌漿，最后將粘土鋪筑在混凝土蓋頂上，作為土壩的基礎(chǔ)；在涌泉出口位置進(jìn)行活動(dòng)制止閥門的安裝，使得水流向庫(kù)內(nèi)涌入，避免庫(kù)水流失。

2.2.4 強(qiáng)透水層的防滲處理

剛性壩基砂、礫石和卵石都屬于強(qiáng)透水層，通常利用開挖清除的方式對(duì)其進(jìn)行處理。土壩基砂、礫石和卵石具有較強(qiáng)的透水性，其揚(yáng)壓力較大，不僅對(duì)于建筑物的穩(wěn)定性有著十分不利的影響，而且會(huì)造成水量的損失、形成管涌，必須對(duì)其進(jìn)行防滲處理。強(qiáng)透水層的防滲處理措施為：首先開挖清除強(qiáng)透水層的基砂、礫石和卵石，然后使用混凝土或粘土進(jìn)行回填，構(gòu)筑截水墻；利用混凝土或粘土進(jìn)行回填，可以形成防滲墻；采取高壓噴射灌漿法進(jìn)行水泥防滲墻的構(gòu)筑；對(duì)滲徑進(jìn)行延長(zhǎng)處理并做好反濾層的設(shè)置工作。

2.2.5 對(duì)可液化土層的處理

可液化土層就是少粘性土層或者是無粘性土層在振動(dòng)力或靜力的作用下，土體孔隙內(nèi)部水壓升高，導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度立刻消失?？梢夯翆訒?huì)造成地基沉陷、滑移失穩(wěn)，威脅上部建筑物的安全性與穩(wěn)定性。對(duì)可液化土層的處理措施為：開挖清除可液化土層，使用強(qiáng)度高、防滲性能良好的材料進(jìn)行回填；對(duì)可液化土層進(jìn)行壓實(shí)，包括振密法和擠密法；利用混凝土圍墻將可液化土層周圍進(jìn)行封閉處理，防止土層流動(dòng)；使用灰土樁或者砂樁對(duì)可液化土層進(jìn)行貫穿處理，或者進(jìn)行砂井的設(shè)置。

2.2.6 對(duì)軟弱夾層基礎(chǔ)地質(zhì)的處理

（1）對(duì)緩傾角軟弱帶的處理。開挖清除軟弱帶，將混凝土回填其中。當(dāng)上盤巖體較為堅(jiān)硬、完整度較高時(shí)，全部開挖會(huì)導(dǎo)致工程量大大增加，在這種情況下，可以使用豎井或平硐清除回填混凝土或軟弱帶鋼筋混凝土，并做好固結(jié)灌漿回填工作；將防滑齒墻在軟弱帶內(nèi)部進(jìn)行貫穿處理，利用高壓噴射清除軟弱物質(zhì)，將砂漿、混凝土回填其中或者使用灌漿法。在進(jìn)行軟弱帶的穿越時(shí)，首先要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固，將鋼筋混凝土抗剪鍵沿軟弱帶設(shè)置。

（2）對(duì)高傾角軟弱帶的處理。挖出軟弱帶的回填混凝土并將其做成混凝土塞。通常來說，軟弱帶的開挖深度是其寬度的1～1.5倍，開挖兩側(cè)的坡比為1∶1～1∶0.5。當(dāng)軟弱帶較寬且土質(zhì)疏松時(shí)，可以通過混凝土拱或混凝土梁向兩側(cè)完整巖體傳遞上部荷載。在處理土壩壩基的軟弱帶時(shí)，為了防止?jié)B流沖刷壩身填土，可以清除其部分軟弱帶，然后使用粘土或混凝土進(jìn)行回填，以此形成阻水蓋板。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地基處理是水利水電工程施工的基礎(chǔ)工作，特別是不良地基處理，如果沒有做好不良地基的處理工作，工程的整體質(zhì)量都得不到有效保障。不良地基的處理方式多種多樣，施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工區(qū)域的實(shí)際情況和工程特點(diǎn)，選擇最為合適的處理方式。最大化地避免其對(duì)工程建設(shè)的危害，以此實(shí)現(xiàn)水利水電工程施工質(zhì)量的整體提升，確保工程安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

[1] 張曉明，邱文鈺，宋林中. 水利水電工程施工中有關(guān)不良地基處理技術(shù)[J]. 黑龍江科技信息，2014（20）：239.

[2] 曹昕歌. 水利水電基礎(chǔ)工程施工中不良地基的處理新技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（36）：202.

[3] 張彬，萬小莉. 水利水電工程施工中有關(guān)不良地基處理技術(shù)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（12）：140.