水利水電工程建設中不良地基基礎處理方法研究

田棟良

通渭縣水務局 甘肅定西 743300

1 概述

隨著經濟的發展，水利水電工程也在飛速發展。在水利水電工程建設中，經常出現一些不良的地基基礎，這對建筑有巨大的危害，不經處理的話，工程在后續使用中會發生開裂現象，嚴重的甚至會造成滑坡、坍塌等，而且對人們的生活產生很大的負面影響。不同規格的基礎工程，地基的處理要求也不同，因此，在現實工作中，有必要對施工現場的不良基礎進行全面、詳細的調查，確定好基礎和壞基礎的范圍和性質，結合項目的實際施工要求，制定相應的處理措施。

2 水利水電工程建設的重要性

在我國社會的新形勢下，國民經濟在穩定增長。水利水電工程是人類歷史長河中的一個重要組成部分，但是，由于社會的快速進步與發展，水利水電工程已難以適應社會發展的實際需要，尤其是在新型水利水電項目的大幅度提高的背景下，清潔能源的有效利用成為重要課題，這就說明水利水電工程可以促進社會發展，對社會的健康發展具有重要意義。在水利水電工程施工中，離不開建筑施工技術的發展，工程的安全穩定運行就顯得十分重要，尤其是在龐大的水電基礎施工過程中，對施工技術的質量和效果有很高的要求。我們應該積極關注和管理地基基礎建設，只有全面解決基礎建設的質量問題，才能放心地進行施工建設，這樣完成的水利水電工程才能更好地服務人民，并為社會經濟效益和改善供水和水力發電項目創造良好的基礎。總體上，水電站施工技術應用效果和質量對水電站建設質量影響很大。

3 水利工程中不良地基的危害

3.1 地基基礎不穩定

在水利工程施工中，此類基礎主要有軟弱夾土層、巖體破碎區、巖體風化混合體等，其主要特征是承載力較低，在外部壓力下易產生結構變形，不能滿足水電工程的強度要求。此類基礎結構失穩、抗滑性能差，在工程施工中會對其安全使用造成一定的影響。

3.2 基礎沉降

濕陷性是過濕黃土的基礎特性，它的濕陷性主要體現在工程中，作為基礎的黃土在水中浸泡后會發生結構的變化，從而導致其強度降低。黃土濕陷的形成，主要是因為土壤中的水分被排入了地下，或者是由于降雨太多，導致土壤的沉降。黃土之所以會發生塌陷，是因為黃土本身的物理特性和結構特性，在干旱、半干旱的天氣條件下，黃土的顆粒主要由粉末和少量的沙子和粘粒構成。在這種干燥的環境下，黃土中的水分會不斷地被蒸發，剩下的少量的水分和無機鹽混合在一起，變成了一種凝膠，隨著時間的推移，泥土中的膠質會慢慢地溶解，土質的強度也會下降，很容易就會出現濕陷和變形。

3.3 基礎水分含量高

在我國西北地區，目前已有大量的過濕黃土地基，它具有豎向連接、不透水等特性。它的水溶性成分，使得它很容易受到水流的沖刷。易受侵蝕的環境，使其在復雜的地形條件下，其所處的水文、地質條件都會對基礎產生不利影響。在平原上，地形是非常平坦的，地表和地下的水流很容易聚集在一起，在湍流的作用下，泥土會被水流沖刷，從而導致地基的崩塌。如果地基的設計有問題，在雨水過多的時候，地基的強度和穩定性就會受到很大的影響，從而導致基礎結構的損壞，導致大量基礎坍塌，從而對水電設備的正常運行產生很大的影響。

4 不良地基對建筑物的影響

4.1 基礎的沉陷量過大

水利工程建設過程中，由于地基基礎的不足，工程施工的穩定性可能降低。其主要原因是巖層本身承載力不足，施工過程中不可避免地導致基礎穩定性的急劇下降。另外，在一定程度上，由于巖層不同強度基礎上，土壤、巖石等分布不均的地區，基礎建設項目分配不均的壓力下，基礎工程的穩定性必然受到影響。

4.2 地質條件差

地質條件的好壞與水利工程施工進度有著很大的影響作用，巖體與混凝土的摩擦作用、巖石與巖石之間的摩擦、當地水力土質及降雨等氣候變化，都會引起結構面抗壓強度的下降，從而引起地基基礎的改變，嚴重情況下會破壞整個結構的穩定，從而難以滿足上部結構的穩定要求，因此，達到應力上限將導致局部或者整體的剪切破壞。

4.3 建筑物失穩破壞

在建筑物的地基基礎里，如果有無黏性粉細砂層，它在受到來自外面的振動就會發生變化，直至達到臨界點就會產生液化情況，從而會使整個建筑物出現失穩的現象，因為整個建筑物的穩定性就會有很大的威脅，可能影響到整體結構，結構會發生實質性的變化，會有很大的安全隱患，所以一定要加強預防。

4.4 滲透量高于超出合理范圍

從地基基礎層的嚴密程度進行分析，也會對地基產生一定的影響，不良地基的出現會有很多方面的因素，地基基礎層如果有很大的空隙，或者是有一些松散的結構發生的時候，都會有可能導致不良基礎的產生，基礎層的結構如果嚴密就不會發生不良地基的情況，如果構造破碎的話，就會加大不良地基的發生，超出了地基所能承受的合理范圍，從而出現透水層變形的現象，如果水庫不監管好，出現漏水，對于水利水電工程的作用發揮也會受到很大的影響。

5 不良地基的產生原因

水利工程的數量越來越多，那么出現的問題也是顯現的很多，主要是以下幾方面：一是發現工人在施工系數高于預期時間時，基座施工質量會受到影響，由于巖層內部巖性與影響關系，相應的滑移系數減小，在開發過程中，由于巖體內部巖體與影響關系相應地降低了巖體的壓縮系數，整體滑系數也會減小。二是建筑的基礎規模龐大，將與當地環境相適應，住區的數量隨規模而變化。如果沒有技術人員發現問題的話，就不能及時地做出決策進行調整，那么當地住區的問題就不能再進行人為控制了。最終，許多地基內部沒有致密砂層，由于受到地質沖擊，建筑物的堅固性也不高，最后造成破壞的產生，當然還有其他很多原因，如基礎水的滲入特性、土壤成分較低或地下水庫壓力值。

6 不良地基基礎處理方法

6.1 淤泥土層地基處理辦法

天然淤泥土層、泥炭土、高含水率土層、承載性差的土層等都屬于泥質軟土地基，因為泥沙土的特性比較特殊，在使用過程中很容易出現變形的情況，所以在使用過程中很容易因受壓擠壓而變形的情況，要局部進行排水或用沙井防水排水，因此排水工作過程中很難控制加荷的速度。首先對局部進行清理，然后將空位用置換砂層排出或用沙井防水排出，然后再用拋石將淤泥擠出淤泥，以控制加載速度來控制排水速度，控制了排水速度之后，淤泥就能順利排出了，這樣就可以使淤泥軟土被排出，進而達到修復地基的目的。

6.2 可液化土層的處理

在水利水電工程地基中，一些土層是屬于無黏性的，或者還有一些少數黏性的土層，會有可液化基礎層的出現。可液化土層基礎層是指受到振動的情況下，基礎層中的水壓就會得到升高，地基層的抗壓能力就不會存在。這樣土層液化了以后，對于地基就會產生很大的影響，會使整個地基進行沉陷，或者是地基急速下降，想要預防或者是改變這種現狀，就只能采取措施：(1)在混凝土周圍采取封閉墻的方法，以防止土層向四周流動。(2)挖出土層，放上材料，這些材料強度高，耐滲透性好。(3)采用分層振動壓實進行提高材料的強度。(4)穿過可液化土層，設置沙樁、砂井或灰土樁。

6.3 透水層的處理辦法

有很多水利工程都涉及大量的滲透層，根據大壩的性質，但是要把透水層與大壩的硬度分開，由沙礫構成的土層稱為強洪水，應該挖掘這些被洪水處理過的土層。這種洪水不但增加了水流，而且使情況逆轉，開挖后，可通過注入抹灰修補混凝土周圍的裂縫。發生這種問題的原因主要是土粒排列不整齊，受到外界動力的影響，改變顆粒的位置，出現錯位的現象，就會出現一種新的不平穩的現象，很容易導致地基下降，因為會產生比較高的孔隙壓力，這種情況不僅會導致水量的大量減少，而且可能導致水力的大量減少，從而導致地基受到危害，這樣水利水電工程的穩定性就會得到消極的影響，造成一定的危害性。可以進行如下處理，首先利用沖抓鉆和沖擊鉆機打出大直徑的孔洞，再進行混凝土和黏土進行回填，在土壩前進行防滲處理，制作防滲墻進行加固。其次，在施工工具的幫助下，將透水層的砂、卵石、礫石等進行回填，再用黏土或混凝土做回填，建造截水墻，為了提高工程的強度，需要用重樁或磨砂樁來進行建設，最后，高壓噴射注漿土壩，再加上地基的固結灌漿和帷幕灌漿，以提高水泥防滲墻的強度。

6.4 軟弱帶的處理方式

對于基礎層還需要有軟弱帶的處理，根據傾角的差異進行分類，可以分成高中傾角軟弱帶，不同的軟弱帶處理的方式不一樣，具體情況進行具體分析，對于含水率高、孔隙大、透水性低的地基，斜度較大的軟弱帶通常屬于軟弱夾層地基。因而易產生軟塑或流塑，受壓時易發生剪切破壞，承載力很弱。所以若該地基的排水不夠好，勢必影響地基基礎的強度。加之其承受較大的荷載壓力，其危險將大大增加，這種地基的處理方法，不止一種，每一種都需要具體的分析處理。可用對材料土工合成進行加固的方法，也可以采用常用的排水固結法、換土法、振動水沖法、硅化加固法、旋噴法、樁基礎強化法等。詳細做法如下，首先，挖出軟弱帶，然后再用混凝土進行回填，根據在軟弱帶實際情況下，制作相應的混凝土塞。發現軟弱帶松動的話，要及時進行處理，可以用混凝土進行修補。土壩基軟弱帶，為達到阻止滲流進入土壩的目的，應首先對軟弱帶進行清理，用混凝土或黏土對其進行回填處理。然后，對于高傾角軟弱帶進行處理，可以借助混凝土進行加固處理的方式，結合重力壩進行處理，如果破碎巖體不穩定，就應該在破碎巖體的位置進行加固，混凝土防滲墻起到了很大的作用，這樣就會提高強度。

7 不同不良地基的處理辦法

在水利建設中，不良基礎是一種較為普遍的現象，而不良基礎的存在也會對工程的質量產生很大的影響，因此，根據不同的不良基礎，有關單位可以參考以上的具體做法，進行相應的改善，以期對中國的水利事業發展起到一定的促進作用。

7.1 淤泥土層地基處理辦法

淤泥土層由于其特殊的特性，在使用的時候很有可能會因為壓力而變形，從而影響到建筑物的穩定性，因此，在長時間的使用中，泥濘土層的排水工作會變得更加的困難，而且也很難保證排水系統在長時間的使用中不會出現問題，最好的辦法就是將淤泥層清理干凈，然后用沙井的防水將淤泥排出，然后再用石頭將淤泥擠出來，這樣才能讓泥巴在一定的時間內凝固。

7.2 喀斯特地形處理辦法

喀斯特地貌在水利建設中有兩種類型，一是建筑多分布在喀斯特地形中，溶隙發育良好，形成了縱橫交錯的巖漿網絡，在斷裂的交界處，有一些巖層很厚，在水流的沖刷下，會慢慢地變成泥包，巖層會因為風化而松散，導致洞窟中的淤泥淤積。第二種喀斯特地形的處理方式也各不相同，前者的處理方式主要是清除和減少壓力，逐步擴大受力范圍，而后者則側重于局部的防滲和封堵，提高物理強度。

7.3 液化土層處理辦法

可液化土層是指黏性極低的土層，當地震的時候，土層的承載力會隨著水壓的升高而降低，土層也會慢慢地被液化，從而導致基礎失去原有的穩定性，通常可以采取如下預防措施：第一，工作人員在發現這種情況后，立即將液化的土壤清除，然后用高強度的土壤進行加固，然后根據土壤的不同，采用分層振動的方法將地基夯實，然后再用水泥砂漿將周圍的墻壁封閉起來，然后在原來的可液化土壤下面建造一根灰色的樁子。

7.4 透水層的處理辦法

在許多水利項目中，滲透水層的數量較多，根據壩體的特性，將其分為不同的類型，如：砂石、鵝卵石等，均可稱之為強滲透水層，對其進行挖掘，這樣的巖石不但會增加水流的速度，而且還會產生管涌現象，挖完后可以采用噴灌注漿的方法來修補裂縫。

結語

不良地基對于建筑物有很大的消極影響，例如，導致建筑物的沉降，如果地質條件不良，就會導致建筑物失去重心，或者是重心轉，還會導致滲透量及水力坡降超出允許范圍等影響。所以，一定要做好地基的工作，對于施工現場進行加強管理，防止不良地基的發生，這樣才能使水利工程的質量得到保證，從基礎做起，進行合理的處理，在軟弱帶和高傾角軟弱帶處理，對于建筑物的防滲做好基礎性的工作，在對于淤泥土質進行優化和處理，相關施工人員可參照上述具體步驟做出相應改進，希望能促進中國水利工程建設的發展。