水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理技術(shù)的現(xiàn)狀和展望

李國棟

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，現(xiàn)階段我國的城市化建設(shè)以及現(xiàn)代化進(jìn)程取得了令人矚目的成就。我國城市化建設(shè)離不開水利水電基礎(chǔ)工程以及地基處理技術(shù)的支撐。未來我國現(xiàn)代化發(fā)展將會對水利水電提出新的要求，而水利水電工程在施工時其環(huán)境極為復(fù)雜，因此，提升其地基處理技術(shù)，對于水利水電基礎(chǔ)工程的發(fā)展有著一定的促進(jìn)作用，但是現(xiàn)階段我國的水利水電基礎(chǔ)工程及地基處理技術(shù)還存在著一些問題，本文對其現(xiàn)狀做了介紹，深入分析了相應(yīng)的解決辦法，并對水利水電基礎(chǔ)工程及地基處理技術(shù)未來的發(fā)展做了展望，以期為相關(guān)工作者提供指導(dǎo)和幫助。

關(guān)鍵詞：水利水電基礎(chǔ)工程 地基處理技術(shù) 現(xiàn)狀 展望

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，三峽工程等大型水利水電工程也紛紛發(fā)展起來。水力發(fā)電作為一種新型的能源獲取方式，其無污染、可再生的特點(diǎn)十分契合現(xiàn)階段人們所推崇的綠色、可持續(xù)發(fā)展理念，因此可以預(yù)見未來水利水電工程將會迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。水利水電基礎(chǔ)工程以及地基處理技術(shù)是水利水電工程的工作重點(diǎn)，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系著水利水電工程能否順利實(shí)施，因此，加強(qiáng)對水利水電基礎(chǔ)工程以及地基處理技術(shù)的重視，是水利水電工程建設(shè)的核心。

一、水利水電工程簡述

水利水電工程，是一種用于水能利用或能源生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施工程。作為傳統(tǒng)的能源工程，水利水電能工程在建設(shè)時時間長，投資大，為了加快建設(shè)周期需要更多的資金以及更新的技術(shù)，通過建設(shè)水利水電工程，不僅能夠為我國的發(fā)展提供足夠的能源資源或其它設(shè)施，提高人民的生活質(zhì)量，還能夠拉動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益，曾經(jīng)作為“鐵公基”三大建設(shè)之一的基礎(chǔ)建設(shè)大力投資作為拉動國民經(jīng)濟(jì)的手段。

近年來，隨著人們對于能源資源的需求逐漸增多，水利水電工程建設(shè)規(guī)模越來越大，建設(shè)難度也越來越高，因此，在建設(shè)時需要更加注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。強(qiáng)勁技術(shù)的支持不僅能夠幫助建設(shè)水利水電工程的眾多子工程，還直接關(guān)系著企業(yè)未來的經(jīng)濟(jì)效益。所以在建設(shè)過程中，需要努力進(jìn)行新技術(shù)的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，并將其靈活應(yīng)用，才能夠?qū)⑷虻男屡d技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)當(dāng)中，將水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮最大化。

二、我國水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1全新的工程需求

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的增速，南水北調(diào)東線中線、引江濟(jì)淮等工程的開工建設(shè)，提升泵站、節(jié)制閘等水工結(jié)構(gòu)物在拓寬的舊河道中施工，基礎(chǔ)大部分都是淤泥或軟基土，還有部分吹填造地工程，基礎(chǔ)全部為粉砂或海邊粉細(xì)砂等。在這種情況下，傳統(tǒng)的地基處理技術(shù)的局限性就顯露了出來，因此應(yīng)用新型的地基處理技術(shù)就顯得尤為重要。我國的水利水電工程人員需要加速對新技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，切實(shí)提升我國水利水電工程的地基處理技術(shù)，為我國水利水電工程的進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2.2工程規(guī)模提升

現(xiàn)階段，隨著高標(biāo)號鋼筋混凝土和高強(qiáng)度鋼筋的使用，水利水電工程走向多用途，規(guī)模大的趨勢。大規(guī)模的水利水電工程意味著地基承受壓力的增加，地基處理變得更深更復(fù)雜。

2.3工期要求更短

水利水電工程由國家單一投資趨向多元化，越來越多的個體或私人集團(tuán)投資，為了利益，追求投資見效快，因此對工期也要求苛刻，追求形象進(jìn)度，以便進(jìn)一步招商引資，緩解資金壓力，業(yè)主方往往要求施工方在短時間內(nèi)完成基礎(chǔ)工程以及地基處理的施工。例如我國最后一座計劃性工程銅街子水電站總庫容2億m3，總裝機(jī)容量60萬KW，工期是20年，但三峽水電站總庫容393億m3，總裝機(jī)容量2240萬KW，1994年開工，2009年全面完工，總工期15年。

三、我國水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理存在的技術(shù)問題

3.1抗滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度不夠

上文提到，現(xiàn)階段我國的部分水利水電工程施工條件較為惡劣，施工環(huán)境難以滿足水利水電工程需求，這就會導(dǎo)致水利水電工程施工時抗滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度不足，整個地基的承壓能力不足，地基穩(wěn)定性以及抗滑能力指標(biāo)不夠。這些情況的可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，為工程的發(fā)展埋下安全隱患。另外近幾年暴雨惡劣天氣狀況時常發(fā)生由此而引發(fā)的泥石流、山體滑坡等自然災(zāi)害也時常發(fā)生，其機(jī)理就是因為抗滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度不夠。

3.2土質(zhì)強(qiáng)度不足

在進(jìn)行水利水電工程建設(shè)時，施工區(qū)域土質(zhì)的選擇極為重要。土質(zhì)過于松軟、土質(zhì)軟硬不均勻或是土質(zhì)承受壓力不等，都會導(dǎo)致水利水電工程地基土層的強(qiáng)度不夠，一旦工程建筑物壓力超過地基土質(zhì)的承受能力，便可能出現(xiàn)不均勻沉降的情況，從而造成安全隱患，比如上海發(fā)生的樓塌塌事件。

3.3滲水透水情況

對于水利水電工程來說，倘若其地基結(jié)構(gòu)較為松散，土質(zhì)壓實(shí)不夠時，便可能出現(xiàn)滲水透水的情況出現(xiàn)，滲水透水情況的發(fā)生會使得工程竣工后的滲水量大大超過預(yù)計指標(biāo)，從而導(dǎo)致地基不穩(wěn)定等情況的出現(xiàn)。一般情況下，礫石層以及結(jié)構(gòu)連接不穩(wěn)定區(qū)域容易出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水透水情況，這種災(zāi)害發(fā)生比較隱蔽，一旦發(fā)生搶救時間短引起的損害更大。

四、水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理中的方法措施

4.1提升抗滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度

為了確保地基礦化結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，保證基坑邊坡的穩(wěn)定，現(xiàn)階段通常使用應(yīng)力錨固技術(shù)，通過錨固定的方式提升邊坡的抗性，從而實(shí)現(xiàn)提升抗滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的目的。當(dāng)前，土釘墻、無粘接錨索、拉亞復(fù)合型錨索等都開始在地基抗滑斜面固定方面開始應(yīng)用。

4.2地基加固技術(shù)

由于水利水電工程施工量的增加，導(dǎo)致部分水利水電工程施工環(huán)境較差，在這種情況下，進(jìn)行地基加固，為水利水電工程提供一個良好的施工環(huán)境是極有必要的?，F(xiàn)階段，常用的地基加固技術(shù)主要包括挖除置換、排水固結(jié)以及振動水沖等類型另外CFG復(fù)合樁地基加固技術(shù)開始大范圍應(yīng)用。挖除置換，多用于對于薄弱軟土層的處理，通過挖除這些軟土，選擇石屑、水泥等無侵蝕材料進(jìn)行填充，能夠有效提升地基穩(wěn)定性。排水固結(jié)，就是指通過人為手段在地基內(nèi)部設(shè)立一條豎直的排水管道，借助工程負(fù)荷提供壓力，從而排除地基內(nèi)的水，達(dá)到固化地基的目的。振動水沖，則是指對一些具有足夠抗剪切強(qiáng)度的地基進(jìn)行振動水沖處理，再通過碎石進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)，從而使得整個工程地基力學(xué)性能提升，CFG（Cement Fly-ash Gravel的縮寫）樁即水泥粉煤灰碎石樁，可以使用各種添加材料與水泥粉煤灰摻和，因不同的施工機(jī)械而有不同的施工形式。

4.3地基防滲技術(shù)

水利水電工程地基滲水透水會使得地基土質(zhì)松散，負(fù)荷承受能力下降，造成施工安全隱患。為解決這一問題，可以選用高壓噴射注泵來促進(jìn)水泥漿和松軟土質(zhì)的充分混合，二者在硬化后其防滲水以及防透水能力都有了明顯的提升，同時，通過建立防滲墻，能夠為透水地基提供另一層防滲保護(hù)。因此，通過建設(shè)防滲墻以及高壓噴射注泵的應(yīng)用，能夠顯著提升地基的穩(wěn)定性，避免地基防滲不過關(guān)，高分子材料的應(yīng)用將是這方面的發(fā)展方向。

五、水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理技術(shù)的展望

5.1基礎(chǔ)工程和地基處理技術(shù)與新的建設(shè)要求看齊

上文提到，我國未來水利水電工程的整體規(guī)模不斷增加，施工難度也越來越大，因此施工要求也越來越高。例如，在未來進(jìn)行水利水電工程建設(shè)時，如何提升壩基的整體性能以及放滲能力，從而適應(yīng)超高大壩的使用需求；1963原水利電力部水電建設(shè)總局編制頒發(fā)了我國第一部防滲墻技術(shù)規(guī)范：《水工建筑物砂礫石基礎(chǔ)槽孔混凝土防滲墻工程 施工技術(shù)試行規(guī)范》，進(jìn)一步推動了我國防滲墻技術(shù)的發(fā)展，2014年在多次小規(guī)模修改的基礎(chǔ)上再次對防滲規(guī)范進(jìn)行了修訂，使防滲墻規(guī)范的適應(yīng)深度從50米增加到后來的70米、100米；同時，在進(jìn)行跨橋梁水利水電工程施工時，需要更多的應(yīng)用地下連續(xù)墻工藝來對錨錠結(jié)構(gòu)進(jìn)行支持，并建立圍護(hù)體系預(yù)防漏水，當(dāng)前地連墻施工已達(dá)160米，甚至探到201米，站在世界地連墻施工的前沿。

5.2應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備

未來在進(jìn)行水利水電工程建設(shè)時，施工環(huán)境及地基處理將會越來越復(fù)雜，為了確保我國水利水電工程建設(shè)的正常進(jìn)行，需要投入更多的人力財力，確保新技術(shù)和新設(shè)備的及時使用。例如，在建設(shè)過程中，將灌漿操作與自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動監(jiān)測設(shè)備相結(jié)合，從而更加準(zhǔn)確的對灌漿進(jìn)行控制。

5.3深基坑工程及其支護(hù)體系的發(fā)展

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的地下設(shè)施發(fā)展極為迅速，而深基坑技術(shù)的存在，為這些大型地下建筑的建設(shè)提供了技術(shù)支持。現(xiàn)階段，我國的深基坑技術(shù)已經(jīng)形成了自己獨(dú)特的支護(hù)體系。當(dāng)?shù)叵律疃仍?-10米內(nèi)時，采用水泥攪拌樁和土釘墻進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造；當(dāng)基坑深度大于10米時，則考慮采用地下連續(xù)墻或者SMW工法連續(xù)墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)前上海建工正在施工的徐匯區(qū)中心廣場項目開挖到-37.5米，使用水泥攪拌樁技術(shù)，施工機(jī)械采用從德國寶峨進(jìn)口的MC64雙輪銑槽機(jī)，最大施工深度80米，成墻厚度1.2米。

六、結(jié)語

綜上所述，水利水電工程的建設(shè)發(fā)展是未來我國綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，同時，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加速，我國的水利水電工程進(jìn)入一個“后水電”時代，大江大河的水電開發(fā)接近完成，但是多功能多用途的水電建設(shè)其規(guī)模將更大，投資額也更大，施工周期也會逐漸增加，而地基處理技術(shù)以及水利水電基礎(chǔ)工程作為整個工程的基礎(chǔ)，積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、提升工程質(zhì)量是極為重要的。相信隨著我國“四新”技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，各種高科技的施工機(jī)械伴隨著高分子材料、各種光纖感測技術(shù)的應(yīng)用，基礎(chǔ)處理技術(shù)將越來越高，越來越多的設(shè)施將服務(wù)人民，給人民的生活帶來更大的便利。

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