水利水電基礎工程與地基處理技術的現狀和展望

陳國柱

摘 要：我國整體建設速度的飛速增長為水利水電基礎工程建設提出了更高的要求，而這類工程的施工環境往往非常復雜，因此對地基的處理技術要求非常嚴格。本文針對水利水電基礎工程與地基的處理技術進行探究，剖析其現狀并展望其未來發展。

關鍵詞：水利水電 基礎工程 地基處理

中圖分類號：TV223 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0041-02

我國經濟的穩步前進帶動了水利工程建設的進步，三峽工程等一批大型水利水電工程的竣工勢必為我國的水利工程建設提出新的課題。基礎工程與地基處理技術是水利水電工程建設中的重點也是基礎，關系著整個工程的順利實施。因此必須當作一件大事來抓，對其相關技術絕對不能馬虎。

1 水利水電工程概述

水利水電工程是能源工程的一種，水利水電產生的電能屬于可再生能源，因此水利水電工程也是一種環保工程，該工程所需要的技術和資金都比普通能源工程更高。因此，我國的水利水電工程可以說是我國經濟和技術進步下的產物，是我國飛速發展的象征之一。

水利水電工程通常具有技術難度高、規模大、經濟效益長遠等特點，而技術是一切的根本。技術保障不僅關聯到工程中眾多子工程的施工建設，更直接影響未來的水利水電效益，只有靈活應用，努力創新，才能將高新技術有效注入到工程建設中去，令水利水電工程在未來發揮最大的作用。

2 國內水利水電基礎工程與地基處理技術的現狀

2.1 水利水電基礎工程與地基處理技術發展狀況

（1）全新的工程需求。

有需求才會有進步，我國的水利水電建設速度在這二十年來明顯加快，工程數目的激增使得可選擇的施工區域大大減少，許多工程被迫在復雜或不良的地質環境下施工。這些環境對基礎工程和地基處理的技術要求非常之高，原有的技術很難達到，這種情況促使我們的技術人員加快了對新技術的開發與引進。

（2）更大的工程規模。

不同于舊式小型工程，一些超高型大壩與大型水電站在近些年開始投入建設。這些工程由于規模巨大，所以為了確保安全穩固和力學性能，對基礎工程和地基處理的要求極高。

（3）更短的工期要求。

水利水電工程對工期有嚴格的要求，要求基礎工程和地基處理能實現快速施工。舉例來說，當在江河中筑造圍堰對江河進行節流時，只有迅速構筑出防滲體系才能進行圍堰內的干作業施工，當這類工程在長江、黃河等水流量極大的水系進行時，在快速施工方面的要求就更高了。

2.2 水利水電基礎工程與地基處理技術存在問題

水利水電工程的基礎工程和地基處理技術主要受外部地質條件影響，復雜惡劣的地質環境會形成不良地基，最終導致地基無法承重，引發嚴重后果。常見的不良地基問題主要有如下三種：

（1）抗滑結構面強度不足。

這種問題通常由惡劣的地質條件引起，當抗滑結構面強度不足時，其承壓能力就會下降，相應的抗滑能力與地質穩定性之類的設計指標就難以滿足，最終導致地基上的建筑物抗滑性和穩定性過低，不能滿足施工要求。

（2）土質強度不足。

有些地基的土層土質相當松軟，有些則是軟硬分布不均，還有些強度薄弱的部分會在土層中突然出現，以上三種情況都會引起地基土層的強度不足，這種地基受到上部建筑物的重壓會引發極其嚴重的不均勻沉降現象，導致建筑物的變形。

（3）滲水透水現象。

在地基結構松散的地形往往會有大量的滲水透水現象產生，這現象會使得工程最終的滲漏量大大超標。一般來說，礫石層與構造碎帶等容易透水的地質環境比較容易出現這類問題。

3 水利水電基礎工程與地基處理中的方法與措施

3.1 地基加固技術

（1）挖除置換。

在面對薄弱的軟土層時，挖除這些軟土，以無侵蝕材料（粗砂、石屑、水泥等）換填。

（2）排水固結。

通過人為施工的手段，在地基的內部做出垂直的排水道，這樣一來外荷載的作用會完成排水與加壓，令軟基內的水排出，固化剩余固體部分。

（3）振動水沖。

這項措施需要使用專門的振動機械，利用這種機械在土層上打出振沖造孔，然后在這些振沖造孔中填入碎石，以這種方法對地基進行加固。

3.2 地基防滲技術

水利水電工程與水密切相關，水利工程建筑難免有滲透變形的危險，為了應對這種狀況，通常采取高壓噴射注漿或者建造防滲墻的方法來進行防滲處理。高壓噴射注漿的過程是先用鉆機鉆入土層，然后通過特制噴嘴和噴射管道高壓高速噴射水泥漿液，將射程內的土層擊碎。防滲墻則是在透水地基外部的水下淤泥上打出圓孔，插入鋼筋，然后澆筑混凝土建造的地下墻體。

4 方法與措施實施后的作用與效果

4.1 地基加固技術的作用與效果

（1）挖除置換。

通過將軟土部分置換為硬質結構，使地基層的強度硬度獲得了顯著提升，不僅滿足了施工標準，保障了工程質量，而且對防滲工作有良性影響。

（2）排水固結。

將軟基內多余的水分排出，令剩余的固體部分硬化加固，這種技術手段能提高軟基強度，有效控制軟基導致的地基失衡與不均勻沉降現象。

（3）振動水沖。

這種技術的實施前提是地基具有足夠的初始抗剪強度。因為采用碎石對整體結構進行了補強的緣故，所以能達到很高的力學性能。

4.2 地基防滲技術

高壓噴射注漿可以令噴射出的水泥漿和沖破的土體相互混合，二者硬化后形成的固結體具有極高的強度和防滲性，而防滲墻的建造則等于為透水地基提供了額外的一層防滲保護。二者都能起到保護原地基的作用與效果。endprint

5 水利水電建設項目中基礎工程與地基處理技術的重要性

水利水電工程建設中，基礎工程和地基處理的作用主要由三方面決定，分別是其自身的功能、所占的投資比重和在項目中的重要性。

在自身功能方面，基礎工程和地基處理承擔著滿足多項工程技術需求的重任，這其中包括了對建筑物地基物理性能與力學性能的改善，對整體性能的補強，對防滲能力的提高等，這些功能都是工程整體建筑安全運行的保障。

在資金投入比率方面，無論是基礎工程還是地基處理都需要極為龐大的資金注入，這主要包括以下幾點原因：其一，這兩種工程都需要在地下進行施工，因此需要專門的技術和專業的設備；其二，地基施工難度很高，施工環境危險，包括了露天、洞內、邊坡、水下等各種危險系數極高的環境，因此必須使用安全設施以確保施工人員安全；其三，需要防備各種大型自然災害引起的損失；其四，施工地域的地質條件往往很復雜，施工難度大，且難以確定施工方案。從以上四點可以看出，基礎工程和地基處理不僅所需投資比率高，而且具有很高的風險性。

基礎工程和地基處理的安全運行影響著水工建筑物的實際運行效率，甚至關乎其整體的安危，一旦基礎工程出現缺陷導致無法發揮作用，水工建筑物甚至有可能整個損毀。因此，基礎工程和地基處理在項目中是基礎重點，具有無可比擬的重要性。

6 水利水電基礎工程與地基處理技術的展望

我國在水利水電的基礎工程和地基處理技術上已經取得了一定的成就，獲得了相當的發展，但仍未可比擬國際先進水平，因此還是有相當大的成長和發展空間的。而成長的關鍵就在于技術，只有技術進步了，總體水平才能獲得有效提升。

（1）探索和開拓技術新應用空間及使用范圍。

不能把基礎工程與地基處理技術當成單純的水電工程建設，因為這項工程中同時牽扯到環境工程、礦業工程、石油工程等多個領域，具有很大的技術拓展空間。其中在環境上主要的問題有：第一，工程中工程垃圾的處理問題；第二，工程造成的空洞對石油和礦業開采安全的危害問題。這兩項問題都可以學習國外已有的先進解決方案。第一個問題可以利用防滲墻與高噴灌漿來解決，第二個問題則可以使用充填灌漿的技術方法對地下的各處空缺進行填充，以防止在石油和礦產的開采過程中出現垮塌現象。

（2）開發工程與技術的新材料、新工藝與新設備。

積極學習國外已有的先進相關技術是快速獲得進步的有效手段，比如：學習國外的TRD防滲墻技術，令軟土地基施工中可以在原位將水泥連續攪拌成墻；學習國外的新型防滲墻接頭技術，在新式插接式接頭的材料上使用遇水即可膨脹的某種橡膠；學習新型的灌漿控制方法，利用計算機對灌漿進行設計與控制；學習新型的混凝土灌注樁制造技術，使用振沖器造孔來進行制成等等。這些新技術、新材料的學習和研發都是建立在舊有技術的基礎上的，對整體工程水平的提高有很大幫助。

（3）適應水利水電基礎工程與地基處理技術的發展新要求。

水利水電工程目前越來越向大型化發展，施工條件相應地越來越復雜，因此施工要求也越來越高。在這種情況下，基礎工程和地基處理技術都要向新的施工要求看齊。例如：壩基在整體性能、防滲性能、承載能力上都要具備更高的水準，這樣才能適應超高大壩的工程需求；使用地下連續墻工藝來支撐錨錠結構并構筑圍護體系用于防滲，這樣才能實現特大型的跨橋梁施工；鋼管樁與大型的鉆孔灌注樁可以完成特大型跨海大橋的橋墩基礎建設；要建造出抗側向變形能力和承重能力更強的基礎，才能滿足超高速鐵路在橋墩上的質量要求。這些新工程不僅規模巨大，而且工程質量要求都比以往的更高，只有開發相應的新技術、新工藝才能適應它們的建設。

另外，施工環境的日益嚴峻也成為不得不注意的問題，這一問題主要由過快的城市化和工業化進程引起。城市化的高速進程大大縮小了可選擇的施工空間，迫使許多工程不得不在地質條件相對惡劣的區域內進行。而工業化則引發了一系列環境問題，比如地下水抽取過多使得地面沉降，工業垃圾的堆積占用大量空間并污染土地等，這些都會對施工造成很大的不利影響。為了克服這些難題，更先進的技術是非常有必要的。

7 結語

水利水電工程是我國可持續發展戰略的重要組成部分，其工程建設規模大、耗資高、工期長，因此，作為工程順利進行的前提基礎工程和地基處理技術一定要進一步完善化。基礎工程和地基處理技術的進步關系著水利水電工程建設的整體水平，更進一步關乎我國清潔能源的開發與利用，是會綿延后世的重要工程技術。

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