地基處理技術在水利水電工程設計中的應用

【摘要】地基是建筑工程的基礎，是支撐建筑的載體，是質量的墊腳石，任何工程都離不開堅實的地基。尤其是水利水電工程中的地基更為重要，它建設的好壞直接影響整個工程的建筑結構、建筑強度、工程的造價以及工程的質量安全。因此，本文通過地基處理技術在水利水電工程設計中的應用來探討地基的類型、處理注意事項以及新技術的應用。

【關鍵詞】地基處理技術，水利水電工程，設計應用

前言

近年來，隨著我國經濟不斷發展，水利水電項目也蒸蒸日上，這就需要我們要與時俱進地完善地基處理技術，讓更多的創新理念、技術方法廣泛應用于水利水電工程設計中，全面推進水電事業的飛速前進。但是我們的經驗還有欠缺，仍然存在一些難點未克服，仍需我們重點研究和實踐。

1、水利水電工程地基施工特點分析

水利水電的施工環境特點是含水量較多，大部門水利水電工程的水都在蓄水池內，但受到周邊環境的影響，地基相對松軟，十分濕潤，較小的水份依然存在，這樣就造成了地基的可壓縮性增大，承載力逐步下降，進而影響工程質量的問題。水利水電工程地基受到周圍環境的影響不可直接進行施工，只能將含水量降低才能夠加大地基的穩定性能，所以將地基的水進行排放，這就一個難點，需要我們利用創新的技術進行施工，加固軟土地的地基。

2、水利水電工程設計中的地基類型分析

當前我國水利水電工程建設中，常見的地基類型狀況極差，因為受到環境的影響，這些狀況差的地基類型必須經過科學的處理，才能進行施工的下一道工序，以下是當前水利水電工程設計中較難處理的地基類型，分析如下：

2.1 可液化土層

在地下水的作用下將松散的砂土或粉土在達到飽合狀態，在受到震動時會更加緊密使孔隙水壓力驟然上升，上驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，造成原來由土顆粒間接觸點傳遞的壓力慢慢減小，當有效壓力完全消失時，土層會完全喪失抗剪強度和承載能力，變成像液體一樣，完全失去強度和剛度，這就是可液化土層。當在可液化土層上建設施工的難度相當大，需要采用適合的地基處理技術將可液化土層進行加固改造，如不及時改造會給建筑上層造成安全隱患，嚴重是可導致整體建筑的坍塌。

2.2 淤泥質軟土

目前，我國水利水電工程施工中，比較不好處理的地基還有淤泥質軟土，這種土質并不是并不是淤泥或稀泥之類的，是一種含水量高、土壤抗剪強度低的天然孔隙比大于1而小于1.5的土，它的滲透系數極小，其自身包含的水在基坑開挖以后也會滲出來的。這種土層如果遇到壓力時會隨著土壤而流動。這種軟土在土壩壩基上是最常見的，穩定性極弱。

2.3 永凍層

持續多年凍結的土石層叫永凍層，又被稱之為永久凍土或多年凍土。一般分為兩層，上層土質夏季隨著溫度的升高而融化，冬季隨著溫度的降低而凍結；下層常年處在凍結狀態，稱永凍層或多年凍層。這種土層的承載力比較大，可做為地基使用，但是有些多年的凍土也具有流變性，這在地基處理前要確保其具有長期的承載能力。

2.4 深覆蓋層地基

在水利水電工程中，最常遇到的地基就是深覆蓋層地基，受河流的沖擊，將碎石、砂石、泥石等堆積在一起，經過長時間的沉墊，造成該地域的堆積越來越厚，使防滲性越來越小，從而影響了地基的穩定。需要我們重視的是在后期的處理中填充或置換的難度相當大，要選擇科學合理的方法進行。

3、水利水電工程施工中地基處理要點

3.1 施工前準備工作

施工前的準備工作是水利水電工程施工的前提，必須謹慎細致的開展，且工程所涉及的方面比較廣，現場的征地、土質、供水、供電、通信、設施的安排，以及施工隊伍建設、領導班子的組成、施工人員工作職責、工作布署以及生活安排；工程所涉及的物資、設備設施、原材料等等，還要與監理部門協調好各項工作等等細致的問題。領導班子成員與各個層次的施工人員、技術人員要統一思想，服務領導、分工合理，還要制定好工作流程，各種制度等等，這樣才能更好更快的進場作業。

3.2 選擇適合的方案

施工前的準備工作完成后，我們要根據具體數據、具體情況制定出最佳的地基處理方案。

工程案例

茶園二級水電站位于越西縣茶園河上，工程任務以發電為主。電站裝機容量3×10000kw，工程建成后，多年平均年發電量1.2億kw.h。

在施工過程中發現初設階段勘探成果與實際情況存在差異，廠房基礎由巖基變為軟基，根據實際地質情況對廠房設計進行相應更改。

根據廠房現場開挖情況，初步設計建基面高程為砂礫石層，且設計廠房基礎下部部分為大塊石架空結構，與設計推測基巖面嚴重不符。

對廠房地基進行補充勘察，根據開挖面地形及廠房位置，以控制架空結構分布范圍、揭露砂礫石層厚度和基巖埋深為目標，采用信息法布孔，共布置鉆孔8個（鉆孔具體位置見廠房基礎補充勘察鉆孔布置圖），共計進尺為m。

其中，1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#孔布置在廠房開挖高程面上，1#、2#鉆孔分別鉆止設計建基面以下13.0m、14.0m未見基巖，巖芯主要物質成分為肉紅色卵礫石和青灰色塊石，中間充填少量細沙土；3#孔位建基面以下4.4—11.5m為架空結構，中間充填有細河沙；4#孔位鉆止設計建基面8.40m時因套管損壞終孔，8.40m內主要物質成分為較密實沙礫石層；5#孔位建基面以下5.05m以內為漂卵石層，含有少量沙土，5.05—7.75m為架空結構，7.75—9.85m為礫石層，9.85—10.30m架空。6#孔布置在設計廠房后邊坡1762.976m高程（高于廠房設計建基面15.876m）處，根據鉆孔資料，自孔口高程起1.5m內為小粒徑崩塌塊石，塊石間充填有黃色粉質粘土，3.0—3.5m、8.8—9.48m、14.04—14.34m、18.1—18.57m、25.2—25.62m、27.1—27.32m巖芯破碎，且27.1—27.32m段破碎巖芯表面有鐵紅色氧化物。

根據以上鉆孔資料，廠房原設計基礎位置大部分座于架空結構之上，且持力層厚度不滿足設計要求，廠房不宜座于原有設計位置。

經研究將廠房整體向右前方移動，即同時向下游和河床側移動。該方案的優點是可利用廠房現有開挖基坑，僅需要增加少量開挖方量，可縮短施工工期；缺點是廠房移動后會增加壓力管道長度，并引起壓力管道和廠房的不均勻沉降問題。

根據1#、5#、7#鉆孔資料，廠房機組段可座于較密實的砂礫石層上，持力層厚度及地基承載力滿足要求；檢修間和副廠房基礎部分座于架空結構上，由于受力較小，架空結構上部砂礫石層厚度可以滿足穩定性要求。另外，可用波紋鋼管解決壓力管道和廠房的不均勻沉降問題，技術上可行。

移動后廠房位于Ⅰ級階地后緣，覆蓋層深厚，平均厚度達20m以上，上部為沖洪積的卵礫石層，結構松散，中密；下部為崩坡積的塊碎石土，厚度2m左右，為提高其基礎淺部卵礫石層的凝聚力，對廠房基礎主要承載區進行固結灌漿，并應滿足基礎固結灌漿技術要求。灌漿孔布置見下圖。

4、水利水電工程地基工程施工新技術的應用

4.1 對新材料的應用

隨著我國科學的不斷進步，工程中新材料也在更新換代，建材研究生產部門經過研究和創新，在原有的材料基礎上引進了新的材料，由于水利水電的地基施工受地質條件的影響，具有一定的局限性，但新材料的廣泛應用為地基工程提供了更多的可適應條件。為了不讓在施工過程中因選用材料不當而對地基產生影響，我們在施工前要根據地質環境及地質不同的土質對選用的不同材料進行檢測試驗，通過對比選用適合的材料進行施工。

4.2 土壤加固技術

不管是可液化土層、淤泥質軟土、深覆蓋層地基和飽和松散砂土的地質一般都是松軟的狀態，承載力嚴重不足，直接施工使用肯定會對整體工程造成嚴重的后果。需要采用化學加固法對水利水電地基進行土壤加固，將相關的化學材料均勻的攪拌到地基施工材料中，使得土壤增加一定的強度。

結束語

綜上所述，水利水電工程項目的質量控制是一項復雜而又繁重的任務，尤其是地基處理需要我們深入研究。在地基處理設計中我們根據不同的類型以及地質環境的不同設計出工藝簡便、投資少、工期短的最佳處理方案，施工中要時刻注意施工遇到施工的細節和主要問題，最終為確保水利水電工程的建設質量打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]孔佑潔.水利水電工程設計中地基處理技術簡述[J].黑龍江科技信息，2017， [2]姜福東.水利工程軟土地基處理技術應用及質量管理[J].河南水利與南水北調，2015，

[3]胡長慰.水利水電施工技術和灌漿施工的應用研究[J].四川水泥，2016，

[4]馬艷紅.水利水電工程建設中不良地基基礎處理技術分析[J].民營科技，2016， [5]萬鵬飛.水利水電施工中地基處理技術探討[J].城市建設（電子版），2016