水利水電工程建筑中不良地基的影響與處理技術

賈安成

摘 要：隨著水利水電工程項目不斷增加，其施工所面臨的地基問題越發突出。不良地基基礎處理質量直接影響著水利水電工程施工安全性與運行效益。為實現水利水電工程建筑質量，確保水利水電運行安全性與可靠性，要求對不良地基進行有效處理。對水利水電工程不良地基的影響及處理技術進行研究，結合某水電站實例，對其不良地基處理技術應用及效果進行分析。實踐證明，采取有效的地基處理技術，可以提高地基穩定性，保障水利水電工程整體質量，實現其運行效益。

關鍵詞：水電工程 不良地基 影響 處理技術

中圖分類號：TV551.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0041-02

1 水利水電工程建設中不良地基的影響分析

不良地基主要指的是因地基地質天然性缺陷，無法滿足水利水電工程建筑物施工對地基的穩定性要求，不良地基對水利水電工程施工影響很大，主要表現在以下幾個方面。

1.1 地質缺陷導致抗滑穩定安全系數無法滿足設計規定值

因不良地質其地質缺陷較大，導致其抗滑穩定安全系數較低，無法滿足水利水電工程對地基抗滑穩定安全系數的設計要求。地基斷層帶、軟弱夾層、破碎帶、溶蝕帶抗壓強度不足，巖石與混凝土、巖石與巖石之間的抗壓強度較低，其結構穩定性較差，引起地基抗滑穩定安全系數較低。這種不良地基容易引起整體剪切或局部剪切破壞。

1.2 不良地基容許值小于水力坡降或地基滲漏量超標

不良地基包括軟弱夾層、可液化層、淤泥質軟土、強透水層、構造破碎帶、卵礫石層等，其地基孔隙率較大，容易引起水庫軟弱水層管涌、地基滲漏量超標、揚壓力超限等問題，導致地基損害，嚴重影響水利水電建筑安全性。

1.3 沉降量大

因不良地基多含有大量細砂層，在機械振動等外部荷載與水分影響下，不良地基容易出現液化現象，造成地基承載力較低，地基出現不均勻沉降，地基失穩并對水利水電工程建筑穩定性造成影響，嚴重會引起建筑穩定性喪失，帶來嚴重的人員傷亡及經濟損失。

由此可以看出，在水利水電工程施工中，不良地基問題較為突出，其對水利水電工程施工質量及運行安全性存在著重要影響，為此，應對不良地基采取處理技術，以提高地基穩定性與承載力，滿足水利水電工程建設對地基穩定性與安全性的要求。

2 水利水電工程建設中不良地基基礎的處理技術研究

水利水電工程在建設過程中，其面臨的不良地基類型較多，其地基處理方法不同，重點對強透水層、可液化層、淤泥質軟土、軟弱夾層、深覆蓋層、膨脹土、喀斯特、壩基涌泉等不良地基的處理技術進行研究。

2.1 強透水層地基處理技術

在水利水電工程中，剛性壩基礫石、砂石、卵石均屬于強透水層，其孔隙率較大，透水性突出，在處理強透水層時多采取開挖清除的措施。如水利工程土壩壩基為礫石、砂石、卵石層，其透水性較強，則會引起水量損失，且容易出現管涌問題，致使揚壓力增加，影響建筑穩定性。針對這種問題可以采取防滲處理措施，具體而言，將壩基透水層全部挖除，并選擇粘土或混凝土作為填料進行填筑，構建截水墻。在處理過程中，可以應用沖擊鉆機進行鉆孔，回填混凝土材料形成防滲墻，或應用高壓噴射灌漿法，設置防滲墻，提高壩基防滲能力，提高地基穩定性。

2.2 可液化土層地基處理技術

可液化土層，指的是在靜力影響下或振動荷載影響下，孔隙水壓力上升，無粘性土層或粘性低的土層其抗剪強度瞬間消失，土層液化引起地基沉陷、地基滑移，導致地基失穩，對地基上層建筑安全性影響較大。可液化土層地基處理技術主要為：開挖并清除可液化土層，選擇防滲性能突出，強度較高的材料作為填料進行回填；對可液化土層進行分層振動壓實；應用混凝土圍墻對可液化土層進行封閉處理，限制液化土層流動性；對可液化土層設置砂樁或設置灰土樁，提高地基穩定性，防止其地基沉陷及滑移失穩。地基液化等級表如表1所示。

2.3 淤泥質軟土地基處理技術

淤泥質軟土地基主要為淤泥質土、腐泥、天然含水量高、抗剪強度低、承載力低、壓縮性較大的土地基，多表現為流塑狀態及軟塑狀態。淤泥質軟土地基塑性較強，很容易產生壓縮變形問題、膨脹問題，對地基上部建筑物穩定性構成較大影響。在水利水電工程施工中，其淤泥質軟土排水較為困難，排除固結穩定性較差，一般其地基處理技術主要為：開挖清除淤泥質軟土；設置砂墊層進行排水作業；設置礦井進行排水；采取拋石擠淤；設置樁基基礎，或擴大建筑物地基基礎；在施工過程中預留部分沉降量；應用板樁墻進行淤泥質軟土封閉；采取鎮壓層法提高淤泥質軟土地基穩定性。

2.4 軟弱夾層地基處理技術

軟弱夾層地基屬于水利水電工程施工中常見的不良地基，其承載力較低，一般不大于50 KN/㎡，無法滿足水利水電工程對地基安全性與穩定性的設計要求，為此，應采取處理措施提高其承載力及穩定性。軟弱夾層地基處理技術主要為：其一，換土法。當地基淤土層厚度較低時，可以采取換土法將不能滿足建筑設計施工要求的淤土層挖除，并選擇水泥土、灰土、粗砂、沉井基礎等進行地基處理；其二，排水固結法。排水固結法在解決軟弱夾層地基沉降中應用較為廣泛，其處理效果較好；其三，強夯法。根據地基處理要求，合理選擇夯錘規格，設置夯錘起吊高度，通過強夯提高地基強度及承載力，強夯法在處理黃土、粉土、雜填土等地基時效果較好；其四，土工合成材料加筋加固法。土工合成材料加筋加固法的應用可以將荷載均勻分布于地基上，能夠在一定程度上降低塑性剪切破壞，提高地基承載力及穩定性；其五，灌漿法。灌漿法屬于處理軟弱夾層不良地基的重要方法，是將水泥砂漿、粘土漿、化學漿材等混合并液化后注入到軟弱夾層地基中，這些漿液其固化能力突出，可以有效加固地基。

在軟弱夾層基礎處理時，可以依據其軟弱帶傾角大小分為緩傾角軟弱帶與高中傾角軟弱帶，對緩傾角軟弱帶處理時，可以將其全部挖除并回填混凝土，設置穿越軟弱帶防滑齒墻，應用預應力錨固技術設置抗剪樁。在中高傾角軟弱帶處理時，可以設置混凝土梁，將其荷載傳遞給兩側巖體；如在壩肩出現軟弱帶，則需要進行預應力錨固或設置傳力框架。endprint

2.5 深覆蓋層地基處理技術

深覆蓋層地基其厚度較大，在進行地基處理時采取全部開挖處理措施效益較低，深覆蓋層其地基孔隙率較大，滲透性較強，容易產生滲漏問題與壓縮變形問題，其抗滑穩定性較差。針對深覆蓋層，其處理方法主要為：采取振動碾壓法或強夯法壓實地基表層；設置摩擦樁或設置沉重樁；應用高壓噴射法構筑防滲結構；設置混凝土截水墻；對地基進行帷幕灌漿，提高地基穩定性。

2.6 膨脹土地基處理技術

膨脹土多是由親水礦物所構成，在吸水后，膨脹土會出現膨脹，在失水后膨脹土會收縮。這種地基基礎很容易引起水利水電工程建筑變形，引起建筑裂縫，不利于工程運行質量及效益。針對膨脹土，多采取挖除回填法進行處理，從而降低積水、冰凍對地基穩定性所產生的影響，確保土層含水量穩定性，如回填處理效果不佳，則應采取樁基施工，其樁基混凝土應穿越膨脹土層。

2.7 喀斯特地基處理技術

喀斯特地形屬于我國南方較為常見的一種巖溶地貌，在水利水電工程施工中需要處理喀斯特地基。針對喀斯特地貌強度不均勻，透水性較強的地基時，可以采取設置截水墻或應用置換法進行處理，以提高喀斯特地基整體剛度；如在喀斯特地基中存在著洞穴或溶蝕管道，則容易在地基處理時出現不均勻沉降問題，可以通過回填混凝土，將溶洞封堵的措施進行處理。

2.8 壩基涌泉處理技術

壩基涌泉問題的存在對壩身穩定性產生著較大影響。在處理壩基涌泉時，多堅持封堵與排除并重的方法，如應用混凝土對涌泉進行封堵，當涌泉量較大時，可以通過引水入集水坑，并選擇礫石進行回填，抽水后回填混凝土進行封堵作業，并進行回填灌漿；在涌泉位置設置逆止閥門，讓涌泉向庫內涌水。

3 水電站建筑不良地基處理技術的應用及效果分析

某水電站總裝機容量為128×10 KW，其攔河大壩筑壩采取重力拱壩形式，壩高設計為178 m，壩頂海拔高度為2610 m，水庫庫容為247×108 ㎡，該水電站以發電為主，還發揮著防洪、灌溉、養殖、旅游等效益。該水電站施工所面臨的地質條件十分復雜，不良地基問題較為突出。為切實保障該水利水電工程施工質量，綜合分析地基類型，合理選擇經濟可行的地基處理方案，如在該水電站高邊坡地基處理時應用預應巖錨固施工技術，在地基處理中針對淤泥質軟土地基采取挖除措施，并設置樁基礎，充分保障水電站地基施工質量。

實踐證明，該水電站合理應用不良地基處理技術，提高了不良地基承載力與穩定性，滿足了水利水電建筑施工對地基穩定性及抗滑安全系數等的要求，切實保障了水利水電工程建設穩步推進，結合實際就地取材，其經濟效益較好。水電站建成投產后運行穩定性良好，通過地基監測發現地基沉降量均在可控范圍內，保障了水利水電工程運行可靠性，其社會效益良好。

4 結語

在水利水電工程施工中，其面臨著不良地基處理問題。不良地基其承載力及穩定性不足，無法滿足水利水電工程建筑對地基穩定性及安全性要求。不同類型的不良地基，其對水利水電工程建筑影響不同，本文重點從強透水層、可液化層、淤泥質軟土、軟弱夾層、深覆蓋層、膨脹土、喀斯特、壩基涌泉等方面對水利水電工程建設中不良地基基礎的處理技術進行研究。結合某大型水電站，對水電站建筑不良地基處理技術的應用及效果分析。實踐證明，結合水利水電工程實際情況，合理采取經濟可行的不良地基處理技術，可以有效提高地基穩定性及承載力，滿足建筑設計對地基的要求，實現其施工質量及運行效益。

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