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水利工程不良地基处理施工技术研究

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月上作者：李光

[导读] 水利工程的建设具有规模化和系统化的特点，地基施工为基础环节，对建筑物的使用状况具有显著的影响，地基条件不良时将阻碍水利水电工程建设工作的顺利开展。本文根据不良地基的基本特点，围绕不良地基环境下的施工处理技术展开研究，以便推动水利水电工程建设事业的发展。

连云港市新禹水务工程有限公司李光江苏东海 222300

［摘要］水利工程的建设具有规模化和系统化的特点，地基施工为基础环节，对建筑物的使用状况具有显著的影响，地基条件不良时将阻碍水利水电工程建设工作的顺利开展。本文根据不良地基的基本特点，围绕不良地基环境下的施工处理技术展开研究，以便推动水利水电工程建设事业的发展。
［关键词］水利工程；不良地基；处理措施
        １水利水电工程中不良地基的概述
        水利工程建设期间容易遇到不良地基而导致地基失稳等问题，此条件下将严重威胁到水利水电工程的安全性，其经济效益也将明显下滑。不良地基的地质条件欠佳，具有遇水失稳、局部沉陷等方面的特性，若缺乏有效的处理措施，则必然会阻碍水利水电工程的建设进程。由此说明，施工单位应将不良地基的处理工作落实到位，保证水利工程的整体进度和质量。
        ２不良地基对水利水电工程的不良影响
        １）受溶蚀带、破碎带、节理裂隙带等不良地质的影响，导致地基的抗滑安全系数偏低，相比于上部建筑物的抗滑稳定性需求而言存在较大的差距，产生的剪切作用范围广、影响程度深，不利于地基上方建筑物的稳定使用。２）容许值偏低，通常低于水力坡降和地基渗漏量。此现象的成因错综复杂，例如地基存在强透水带且孔隙率偏低、存在强裂隙透水层等，在此条件下，易伴有扬压力超限、水库渗漏等问题，随时间的延长，水库地基及建设于该处的建筑物均容易出现损坏。３）地基的稳定性不足，存在局部沉降现象，以至于水利水电工程建筑物的部分结构发生下沉、变形等质量问题。４）地基的地质组成较为特殊，例如存在无黏性粉细砂层时，受机械振动等外力的作用，粉细砂层易发生液化，导致地基的稳定性明显下降，建筑物缺乏稳定性。
        ３基于不良地基基本特性的处理技术
        ３.１强透水层防渗处理技术
        若地基存在强透水层，在该处组织水利水电工程建设工作时难度将明显增加，施工期间管涌发生概率较高，易破坏水利水电工程的稳定性。卵石层、砾石层等均是较为常见的强透水层，在处理过程中首先需要将强透水层清理干净，配制混凝土并将其回填于该处，从而构成具有阻隔作用的截水墙；随后利用冲击钻钻孔，通过向其中回填混凝土的方式（高压喷射）构成防渗墙。在截水墙和防渗墙的联合作用下，有效消除强透水层所带来的不良影响，可取得较好的地基防渗处理效果。
        ３.２可液化土层处理技术
        可液化土层易受到震动荷载和静力的影响，具体表现为空隙的水压压力大幅度提高，部分黏性不足的土层不具备足够的抗剪强度，可见地基发生塌陷和移动现象，地基的稳定性明显不足，建设于该处的水利水电工程建筑物难以维持稳定的状态。在处理可液化土层时，通常可采取如下思路：经过勘察后确定可液化土层的覆盖范围和深度，将其清理干净；取防水性能良好的材料，将其分层填于该处，经过振动压实处理后提高填料的密实性；设置混凝土围墙，目的在于全面封闭可液化土层，避免其向外围扩散；必要时可设置砂桩，以达到提高地基稳定性、避免地基移动的效果。根据程度的不同，地基液化可分为多种等级。
        ３.３坝基涌泉处理技术
        地基存在松散土层或裂隙时，极容易发生坝基涌泉现象，此条件下不利于混凝土浇筑作业的顺利开展，需要采取处理措施。在坝基涌泉处理工作中，应最大限度提高排水能力，期间兼并做好封堵工作，通过多种途径消除坝基涌泉现象。

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一方面，可利用混凝土封堵，遇涌水量较大的情况时需设置集水坑，将涌水引排至该处后再利用砾石回填，并埋设灌浆管和浇筑混凝土，以形成封闭结构，达到对土坝基础盖顶的效果；另一方面，确定涌泉出口位置，于该处加装活动逆止阀门，通过此举调节涌泉涌向，减小对建设现场的不良影响。
        ３.４软弱夹层基础的处理
        软弱夹层通常由淤泥、淤泥质土等各类具有高压缩特性的土层所构成的整体，此类地基的承载力普遍≤５０ｋＮ／ｍ２，无法直接作为地基而使用，因此，需明确软弱夹层的特性，再采取相适应的处理措施，切实提高软弱夹层的稳定性。
        ３.４.１软弱夹层的基本特性１）孔隙比和含水量均偏高。通常，天然含水率普遍达到５０％～７０％，而天然孔隙比可达到１～２，受水体作用以及土层密实度不足的影响，地基的稳定性明显偏低。２）透水性弱。根据前述分析可知，软弱夹层的含水量较高，而多数情况下渗透系数≤１ｍｍ／ｄ，因此其透水能力明显不足，受施工期间强荷载的作用，孔隙水压力异常提高，地基的固结性能明显不足。３）抗剪强度低。软弱夹层普遍呈软塑－流塑状，若存在外部荷载作用，将进一步恶化地基的状态，使其抗剪性能大幅下降。若土层内形成排水通道，在压力作用下土体将逐步固结；而在排水效率偏低时，荷载将带来负面作用，水体大量聚集在地基内，导致地基的强度大幅下降。
        ３.４.２软弱夹层的处理施工技术１）换土法。此法在淤土层厚度不足时具有可行性，确定不达标的淤泥土层并将该处清理干净，换填灰土、粗砂等综合性能良好的材料。２）强夯法。以夯锤为主要施工装置，吊至特定高度处（通常为６～３０ｍ，具体视地基情况、夯锤质量以及作用面积等因素而定），使夯锤发生自由下落运动，通过自重的作用夯实土层。根据施工经验，强夯法在河流冲积层、粉土、杂填土等多类地质中均具有可行性。３）旋喷法。此法在地基防渗工作中取得较广泛的应用，以旋喷机为主要施工装置，向待处理区域喷射合适浓度的浆液，在高压条件下水泥浆液能够与土体混合，随着水泥浆液的固化，可连同土体共同组成完整且稳定的结构，从而避免地基渗漏现象。４）振动水冲法。以振冲器为主要施工装置，可以提供振动力和冲击荷载，首先在地基中成孔，再向其中填入砂、碎石，经过分层填筑及夯实处理后能够有效加固地基。５）土工合成材料加筋加固法。此法的主要作用在于减小地基变形量、提高地基的稳定性。土工合成材料的抗拉能力强，将其埋入土层后，土颗粒与拉筋间存在较强的摩擦力，使得土和加筋材料共同组合成完整的结构体系，地基的强度自然得以提高。此外，在应用土工合成材料加筋加固法后，还可以缩小破坏的扩张范围，保证地基具有更高的承载力。６）灌浆法。此法的施工材料包含水泥砂浆、黏土浆或化学浆材（常见有木质素类、硅酸盐类）等，经过灌注施工后，浆液能够进入地基与建筑所形成的缝隙内，加固淤泥软土地基，提高地基和建筑物的稳定性。７）硅化加固法。此法以电渗原理为指导，配套带孔眼的注浆管，将硅酸钠溶液和氯化钙溶液混合注入软弱地基中，随后注入的材料将发生化学反应，生成丰富的胶凝物质，原本相对分散的土体可联结为完整的整体，地基的强度将随之提高。硅化加固法的作用范围较广，地基处理效果良好。但也需注意到，硅化加固法应用期间存在消耗高（耗电量、成本）的局限性，因此在项目成本吃紧时不宜作为首选方法。
        ４结束语
        水利水电工程建设期间遇不良地基时，在地基失稳、沉陷等方面的影响下，易导致建设于地基上方的建筑物缺乏稳定性，难以满足安全、可靠的基础建设目标。对此，本文以不良地基的具体情况为立足点，探讨多种处理方法，希望所提内容可为类似工程提供参考，以提高不良地基处理施工技术的应用水平，推动水利水电事业的发展。
［参考文献］
［１］王林．水利水电基础工程施工地基处理［Ｊ］.绿色环保建材2019（7）
［２］许明．地基处理技术在水利水电工程中的应用［Ｊ］．四川水泥2020（6）
作者简介］李光（1973—），男，江苏省东海县人，专科，工程师，从事工作：水利工程施工与管理。