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摘要:中国科学技术的不断发展和经济水平的不断提升,带动了中国水利建筑行业的发展。近几十年,中国不断兴修水利,加大对水工建筑物建设的投资力度,并且注重引进国外先进的科学技术和施工工艺,特别是在水工大坝工程项目上。水利建设项目的工程质量控制,比一般的建筑工程要困难的多。另外,工程基础部分又是直接决定大坝工程质量的主体部分,再结合中国特殊的地质特点和水文特点,水工大坝工程项目的基础工程的处理与设计问题得到了相关从业人员的广泛关注。
关键词:水利;大坝工程;基础处理
前言
作为水工建筑物的主体,大坝工程项目对于全国水工建筑物市场有着重要的意义。而作为大坝工程项目的主体部分,基础工程的处理与设计又成了整个项目建设过程的重中之重。为了保障全国水利行业的长期稳定发展,优化大坝工程基础部分的效果,本研究结合水工建筑物中大坝工程项目的结构特点和功能特点,简要分析基础处理的设计问题。
1.水工大坝工程基础处理的特点
1.1技术复杂性高
一般来说,相比一般建筑工程项目,水工大坝工程项目的,施工地点地质条件比较复杂,水文环境也比较特殊,工程建设过程中需要考虑的因素更多。这些不确定因素的确定与控制十分复杂,技术难度也极高。但基础处理施工的质量问题直接影响整个大坝工程的质量,一旦出现问题,将难以保证大坝工程的抗震救灾能力。施工环境的多样性与复杂性导致大坝工程项目的基础工程承受更多的荷载,独特的水文条件与地质环境让其施工技术复杂多样。在施工前,要注意做好对施工环境的勘探工作,详细了解影响基础工程的各种荷载与因素,必要时需要辅以现场实验,进行合理的力学设计、结构设计与材料设计等。如此一来,加剧了工程技术的复杂性。
1.2工程质量难以把控
水利建设项目的工程质量控制,比一般的建筑工程要困难的多。特别是水利工程大坝建设的基础施工,对于保证大坝的整体质量具有非常重要的作用。因此,水利大坝的基础处理与施工,要重点做好坝基岩层的选择及坝基岩层断层的处理,同时要采取新工艺做好强透水层的防渗处理、可液化土层处理及软弱夹层基础的处理等。此外,水工大坝工程项目还有一个与普通建筑物不同的地方,那就是具有功能延时性。对于大坝工程项目的竣工验收工作,现场检测或实验难以达到验收的成效。大坝工程项目的质量和很多功能只有在真正运行后,才能够显示出来,但一旦开始投入运行,由于大坝坝体的位置等问题,大坝工程的质量发生问题就难以返修。
1.3施工期较短
水利工程的大坝建设时所处的地质环境往往比较复杂,如果遇到不良地基并且处置不当,就会对大坝本身的质量造成十分严重的影响。由于恶劣的地基条件造成的抗滑结构面的强度低,承受压力的指标低于设计要求,致使无法满足建筑物的抗滑性和稳定性的要求。由于土层较软或强度分布不均,无法承受上部建筑物的压力而产生严重的不均匀沉降,从而严重影响工程质量。坝地基属于砾石层、构造碎带等透水性比较好的地质构造,一旦处置不当就会产生比较严重的透水、渗透,从而引发质量问题。而对于水工大坝的建设时间,一般会选择施工地点水位较浅或河流的枯时期,通过对水位的导流工作,保证施工区域的正常作业。由于水文条件的高低不同,为了施工便利和降低施工成本,施工建设单位一般会限制施工周期于枯水期内。如此一来,导致整体施工速度加快,很多重要的基础处理需要快速完成。
2.大坝工程项目的基础工程设计与处理方式
2.1加强基岩加固,改进开挖方式
由于水利工程大多位于山区,因此大坝大多建筑在岩体上,地基岩体不可避免地要受到各种风化影响,当岩性相近、岩层的形成时间大致相同时,岩体风化程度和不同风化带的厚度就具有一定的对应性。此外,岩体中经常会存在大的断层或结构面,这些构造不仅会对大坝的稳定性造成较大影响,同时还是潜在地震的发震带,对于这些问题,在坝基选址前,必须评价其对建坝的影响。在施工初期,一定要对大坝工程项目的施工地点进行充分的勘探和调查。若地质岩层较为薄弱时,极易出现爆破、腐蚀、裂缝等破坏,影响基础基岩的强度和应用性能。其中,灰岩就是典型的抵抗能力较弱的地质地表。针对具体的地质条件,适当给予固结灌浆处理设计,对基础基岩进行加固措施,同时增强其防渗能力。现阶段,中国水工大坝的开挖方式为台阶式开挖。这种开挖方式具有抗滑性好,坝体稳定性高等施工安全的特点。原基础的稳定条件,在一定程度上决定着平台宽度与台阶高度。台阶式开挖设计时的施工要点是,每层开挖台阶不超过10m,坝基面需承担水应力的荷载,坝基应斜向上游,保持7°的夹角。
2.2改善地质问题,加强平洞与钻孔回填
大坝建筑基础的中部地质问题,一旦出现软弱夹层或断层等缺陷,需要对大坝基础工程进行科学的加固处理。先利用掏挖、利塞等开挖方式,对软弱夹层进行有效控制。尤其是深挖过程中,应对断层和夹层进行科学的设计和处理。勘探平洞与大口径钻孔,不能直接忽视,必须要进行回填和灌浆工作,保证坝体的整体性和稳定性,方式渗水和漏水。对于回填土进行清理时,需要将防渗措施与应力分布有机结合,参考国家坝基安全监测与基础工程排水标准要求,采取有效措施进行处理工作。在混凝土回填过程中,先清理洞穴内部的杂质与废弃物,清除松动岩块,再设置灌浆管路,进行灌浆回填处理。一旦溶洞与平洞的规模较大且深度较深时,需要先进行混凝土回填泵送所用的钻孔,再进行灌浆。
2.3加强岩溶处理与防渗控制
基础部分的岩基中一旦含有泥质生物灰岩,整个坝基属于强岩溶层,坝基发育不良,浅层缓倾角溶蚀裂隙,在基坑开挖时就进行混凝土置换处理;而对于溶蚀带埋藏较深,地表开挖困难的情况时,需要进行固结灌浆处理和井挖追踪,进行混凝土的回填工作。平洞开挖中遇到溶洞,也需要进行索掏或扩挖工作,并进行必要的固结灌浆和回填灌浆。考虑水工大坝的基础稳定和消力池的结构抗浮稳定,实现对坝体基础渗流的有效控制工作,较小低压渗透和渗透量的问题,确保大坝基础部分泥化软弱夹层强度足够,结构稳定,可以采取垂直灌浆帷幕的方法。另外河床泄洪坝段与水垫塘的基面建设,要严格控制高程、水头、坝基扬压力等方面的问题,尤其是抗浮力作用在水垫塘上的作用,在具体坝基处理和设计中一定要严格把控。对于强透水层的砾石、卵石和砂进行开挖清除,然后利用混凝土及粘土进行填充,建造截水墙。采用冲击钻造出大口径的孔,填充粘土或混凝土建成防渗墙。使用高压喷射灌浆的手段建造水泥防渗墙。在中国众多水利工程建筑中,大坝工程的基础工作的合理性与科学性,直接决定了水利工程的整体质量,相关工作人员要提高对于水利工程基础部分的处理与设计的重视程度,特别是水利工程大坝建设的基础施工,对于保证大坝的整体质量具有非常重要的作用。
3.结语
由于水利工程所处的特殊地理位置使得大坝的基础大多处于十分复杂的地质环境中,因此大坝施工过程中的工程质量控制十分困难。在大坝建设的各道工序里,基础施工对于保证大坝的整体质量具有十分重要的作用。因此,要想保证水工大坝基础部分的设计与处理工作的顺利进行,保证在水工大坝的使用年限内能够正常行使其功能,需要统筹各项影响因素与荷载情况,以保障水工建筑物的整体质量,促进我国水利事业的稳定发展。
参考文献
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