水利工程建筑物不良地基的危害與處理技術分析

王 磊

（新疆兵團勘測設計院（集團） 有限責任公司， 新疆 烏魯木齊 830000）

0 前言

不良地基指的是那些由于天然地質缺陷而導致的無法滿足上部建筑物穩固需要的地基，對于水利水電工程來說，由于工程需要傍水而建，施工現場的土壤含水量很大并且具有較強的可壓縮性，土壤的結構容易發生改變，承載能力偏低，如果不對土壤進行加固處理，就容易造成不良地基，在上部進行建筑建設會因土壤承受不住荷載而發生結構變化，對地基的穩定性造成破壞，使施工更加困難。西部大開發加快了新疆地區的基礎建設為本地經濟發展貢獻了巨大的力量，但新疆地區的地質條件多變，且氣候環境惡劣，開展水利水電工程建設的難度更大，挑戰更多，因此在工程建設中更應當注意處理不良地基的問題，做好勘探、設計，因地制宜采取合適的地基加固技術，提高不良地基的穩定性、安全性、耐久性，提高工程質量。

1 常見不良地基種類與特點

1.1 山區地基土

新疆占地遼闊，天山橫貫疆地，氣候、地質多變，由于自然因素的影響，在大風、大雨的惡劣天氣下極易造成山體滑坡，使土壤向坡度低的方向流動，這對水利水電工程建設是十分不利的，山區地基土極度缺乏穩定性，需要做好充分的地質考察、勘探工作，對穩固山區地基土作出合理的建設方案，以避免在天氣發生巨變時引發滑坡導致地基不穩，影響工程的正常進行。

1.2 軟黏土

軟黏土是主要分布在河流、湖泊附近的軟弱粘性土，常見的軟黏土是淤泥和淤泥質土，軟黏土的含水量極大而強度很低，具有高壓縮性、高流變性、低滲透性等特點，軟黏土地基如不恰當處理容易造成沉陷。

1.3 濕陷性黃土

濕陷性黃土土質較均勻，沒有受水浸泡時的強度較高，壓縮性小，但是濕陷性黃土的結構疏松，當受到水體浸泡時，土壤內部結構會被迅速破壞，強度極速降低，土體嚴重變形，發生沉降，并且對外界物體具有極大的吸附性，探測、施工難度都比較大。

1.4 凍土

凍土是新疆地區不良地基的另一種主要類別，是被冰覆蓋并包裹著的土壤和巖石，根據時間長短分為短時凍土、季節性凍土、多年凍土，凍土的瞬時強度要遠高于其長期強度，但是要考慮新疆地區季節、晝夜氣溫的變化差異大而使其具有較高的流變性，凍土會有凍脹和融沉的現象，承載力變化較大。

2 不良地基對水利工程建筑物的影響與危害

2.1 抗滑效果差

產生這種現象的原因是基層的巖石與巖石之間，混凝土與巖石間產生了一定的結構面，從而降低了抗滑穩定性，比如存在于地基中的斷層帶、破碎帶、軟弱夾層等，巖層傾斜角度不同，抗壓強度差，容易發生滑移，進而會對壩基局部甚至整體造成剪力破壞。

2.2 造成沉降或沉降不均

地基如果處于軟弱破碎的土層或者是淤泥質軟土，由于土質較差承載力不高，容易壓縮變形，致使地基內部強度不一，并且極易造成沉陷，再加上水利工程建筑物在使用的過程中還會承受很大的外力負荷，加重對地基的影響和負擔，會加大建筑沉降程度或者造成沉降不均。

2.3 抗滲能力差

如地基中多為砂礫、卵石等松散土質，或處于構造破碎帶、喀斯特溶巖等，因其孔隙率大，透水性強，極易造成揚壓力超限的問題和滲透層變形，造成地基防滲性能差，而且會加劇水流失。

2.4 土層液化

地基中的無黏土細粉砂層容易出現液化的問題，這是由于施工過程中會對地基造成一定的震動，外力作用引起地基內部土壤液化或變成粘稠流質，造成地基震陷，破壞上部建筑結構穩定性。

3 不良地基處理加固技術

3.1 對軟弱地基的加固處理

（1）夯實法。壓實加固是軟弱地基處理的主要施工技術，對于要求不高的水利水電工程地基處理可以直接采用夯實法，包括表層壓實、強力夯實、重錘夯實等壓實方法，通過打擊和壓實，降低土壤的空隙率，并將土層中的水分排擠出來，使土壤更加緊密牢固，提高土體的強度和抗壓能力。

（2）加筋法。常采用的有土釘墻加筋法，將土釘打入泥土內部，讓土釘與周圍的土體形成復合體，共同承載外界壓力，減少外力對土壤產生的影響，降低土壤變形幾率；加筋土施工，加筋土就是往土壤中加入抗拉能力較強、摩擦系數較大的物質來提高土壤的穩定性，解決土壤稀疏的問題，提高土體抗拉、抗剪能力；土工合成材料加筋可用于保護土體薄弱部分，將材料置于土層之間或者土體內部，能夠對薄弱部位起到一定的組織作用，也可將土工合成材料進行平鋪來提高地基的承載能力，幫助抵御外界損害。

（3）預壓法。有堆載預壓和真空預壓兩種方式，堆載預壓是在地基上布置一定重量的負載，通過負重讓土壤結構更加緊固，在地基打好以后再移除負載，設置堆載預壓時要注意壓制的重量和體積應符合工程需要，以免堆載不夠而達不到預壓的效果，也要避免堆載過重超過了地基荷載最大限值對地基造成破壞；真空預壓則是在軟土地基中設置豎向排水管，在表層鋪設砂墊層然后鋪設不透氣的塑料封膜使膜下土層形成負壓，迫使土壤孔隙水滲流至豎向排水管道，達到收縮、固結土體的目的。

此外還有灌漿法、置換法、電滲法等地基加固的施工技術，需要根據不同水利工程情況，選擇合適的施工辦法，結合各施工技術的優缺點，進行優化組合施工，能夠起到事半功倍的效果。

3.2 對淤泥質軟土的加固處理

淤泥質軟土多以軟塑或者流塑的形式存在，由于其天然含水量較高、可壓縮性大，在外力作用下容易出現滑移、側向膨脹、擠出等現象，淤泥質土排水處理比較困難，一般情況下對淤泥質土的加固處理可以采取以下施工技術：挖除淤泥質軟土；拋石擠淤；置換砂層、或者以砂墊層進行排水；深層攪拌，通過機械將固化劑深入軟土內部強制攪拌，常采用石灰、水泥作為主固化劑，使固化劑與土發生化學、物力反應，讓軟土固結，具有一定的強度、水穩定性和整體性，土與樁共同承擔荷載，減少沉降。

3.3 對強透水層的加固處理

對透水層的處理主要是防滲加固，砂、礫石等孔隙量大透水性強，很容易造成水流失，以及增大揚壓力，一般來說對透水層的處理技術我們可以采用挖除砂礫石并用混凝土或者黏土進行回填處理；可采用高壓噴射灌漿來筑造防滲擋水墻；采用帷幕灌漿的方法封閉巖石或土層中的裂隙，形成阻水帷幕，具有較好的連續性和防滲性，是水利工程建筑物地基防滲加固常會采用的高效辦法。

3.4 對深覆蓋層的加固處理

水利工程的建筑物處在河流中時，地基的位置可能會位于較厚的覆蓋層，這是由于河流、泥石流沖擊而形成的一個較大區域的堆積層，多為碎石、卵石、泥石等，如果進行大面積的挖除工作顯然耗費巨大，因此可以對較深厚的覆蓋層進行加固處理，可采用振動夯實或強夯法來壓實土層提高密實度；由于其存在較大的孔隙，因此可以采用帷幕灌漿、固結灌漿的方法對地基進行加固；設置混凝土截水墻；設置壩前防滲鋪蓋；設置好摩擦樁與沉重樁；擴大地基基礎。

3.5 對液化土層的加固處理

首先對可液化土層進行挖除工作，然后換填高強度、高防滲性能的其他材料進行回填；可以采用振沖擠密的方式或者分層壓實來對土層進行固化；可以設置混凝土墻對液化土進行圍擋封閉處理；設置灰土樁、砂樁、砂井以排水加固地基。

不良地基對于水利水電工程建設有巨大的影響作用，工程建筑物的穩定性、安全性都建立在穩固的地基基礎上，因此在施工時要先處理好不良地基問題，確保其能夠滿足建筑需要，保證水工建筑的安全性和耐久性。