水利水电工程建设中不良地基的基础处理方法探讨

2017-11-23丁国斌

黑龙江水利科技 2017年10期

关键词：水利水电土层混凝土

丁国斌

(湖南华纬水电工程公司，湖南常德 415000)

水利水电工程建设中不良地基的基础处理方法探讨

丁国斌

(湖南华纬水电工程公司，湖南常德 415000)

在水利水电工程的施工中，常常会遇到不良地基的问题，且这一问题对于整个施工过程的顺利进行也有着十分不利的影响，因此施工期间必须针对这一问题制定行之有效的应对措施。实际工作的过程中，需要结合地基基础的强度来确定地基的处理方法，这样才能够很好的保证处理的效果，促进后续施工顺利进行的同时更好的保证整体工程的质量。作者认为，进行水利工程的施工时，针对不良地基探究创新性的解决方案也成为了一项极为重要的工作，而且对于我国水利水电行业的长远稳定发展有着非常积极的作用。

水利水电工程；不良地基；软弱带；深覆盖层

0 引言

所谓不良地基是指，由于地基的天然工程地质缺陷而不能满足上部建筑物稳定要求的地基。对于水利水电工程建筑物来说，不良地基对建筑物的影响主要表现在以下3个方面：①地质条件差，抗滑稳定安全系数小于设计规定值。②基础的沉陷量过大或不均匀。③基础渗漏量或水力坡降超过容许值。

1 不良地基对于水利工程的恶劣影响

在水利水电工程的施工中，不可避免的会遇到不良地基的处理问题，一旦碰到这一问题，则必须先对水利水电工程的地基强度有一个深入的了解，且各种地质因素的存在也会对建筑工程产生非常不利的影响，所以一定要结合实际情况选择差异化的处理方案。通常条件下，对不良地基进行处理时，应该先对历史记录的资料进行深入的分析，这样才能够很好的判断地质现象的位置、规模、特征等各个方面。在实际工作的过程中，不良地基所产生的恶劣影响大都集中在以下4点：

1.1 地质条件差，抗滑效果达不到设计规定值

导致这种现象产生的主要原因是由于岩石和混凝土、岩石和岩石以及其它节理裂隙带、古风化壳、软弱夹层、破碎带等结构面的抗压度太低，满足不了上部结构相关方面的抗滑要求，或者是因为地基基础对整体和局部形成的剪切破坏。

1.2 未能很好的控制地基基础的沉降量以及均匀度

出现这一问题的根源是岩层内部的承载力无法很好的支撑整个建筑工程。不仅如此，如果地基基础的强度不一致、各个部分的均匀度不相同或者地基处于软弱破碎的土层部分，也极易导致这一问题。不仅如此，在水利水电工程长期的使用过程中，还会受到很大的外负荷承载的影响，而这种影响则会使断层破碎带、软弱岩石以及淤泥质软土等土质较差的部分产生较大的沉陷，使整体工程质量都受到十分恶劣的影响[1]。

1.3 渗漏量或水利坡降超出容许范围

之所以超出容许范围是因为地基的基础层存在孔隙过多的松散砂、砾石层、喀斯特渗漏带、构造破碎带以及其它一些透水层。这些因素致使扬压力超出规定限制，水库过多漏水以及软弱透水层变形[2]。

1.4 地基中无黏土粉细砂层液化

实际开展地基部分的施工时，其中的无黏土粉细砂层往往会产生液化的问题，这是由于施工过程中地基会受到震动，而且会出现一定程度的震陷，而这些问题的存在最终便会使得建筑工程破碎，甚至威胁建筑工程整体结构的稳定性。

2 不良地基的基础处理方法

2.1 处理地基基础软弱带

1)处理高倾角软弱带：要对其进行处理，就要开挖软弱带并以混凝土回填，开挖时深度应保持在软弱带宽度的1倍-1.5倍之间，两翼开挖的边坡应保持在1∶1至1∶0.5之间。如果软弱带宽度较大或质地比较疏松，就要用混凝土拱或混凝土梁来将上部的负荷承载分散至两翼完整的岩体。针对软弱的土坝坝基，要通过开挖部分软弱带再以混凝土回填的方式来阻止渗入流水冲刷坝身。通常条件下，在河流的上游位置，是水库和软弱带相连接的部分，所以需要在这一部分进行防渗流井的开挖工作，然后再用混凝土进行回填，也可以使用筑防渗齿墙的方法来处理这一问题。若高倾角软弱带位于堤坝的肩部地带，则可以安装相应的传力框架、混凝土传力墙和预应力锚固来处理这一问题。一旦出现了重力坝部分破碎岩体坝肩的问题，则要视破碎岩体自身的稳定性来采取相应的处理措施，一般会使用在岩体内部建造混凝土防渗墙的方法来处理这一问题。若在坝基裂隙的部位产生了密集发育的问题，则需要将该部分的松散体完全清除，然后再回填混凝土，也可以采用建造防渗齿墙的方式，这样都能够使这一部分的稳固性有很大的提高[3]。

2)处理缓倾角软弱带：一定要做好缓倾角软弱带的处理工作。应把握好以下3个重点：①完成软弱带开挖以及回填混凝土的清理。若上盘岩体比较坚硬，则意味着开挖量较大，所以可以使用竖井、平峒开挖的方式清理软弱带，而后才能够使用混凝土、钢筋混凝土完成回弹。②建造一个穿越软弱带的防滑齿墙，并且施工期间应控制好预应力锚固。③顺着软弱带加固钢筋混凝土或者增加抗剪桩的数量。

2.2 处理可液化土层

在水利水电工程中，一旦出现液化土层，则极易导致地基滑移沉陷的问题，而这对于整体建筑工程的安全性都有着十分恶劣的影响。我们一般会使用如下的方式来解决这样问题：将液化的土层使用机械和人力相结合的方式彻底清除，然后在其内部添加防渗性能比较好的材料，要想避免液化土层出现流动的问题，最好在施工过程中对其四边的液化土层进行围堵，这项工作也可以借助土层筑造灰土桩、砂桩以及砂井来进行处理[4]。除此之外，分层震动以及震冲挤压的方法也能够有效的解决这一问题。振冲法见图1。

图1 振冲法处理地基

2.3 处理淤质泥软土

淤泥质软土容易导致侧向膨胀、压缩变形以及挤出滑移，影响上部建筑稳定性。针对坝基淤泥质软土导致的排水困难，处理方式有：对淤质泥软土进行开挖并清除；实行砂层置换或砂垫层排水；通过抛掷石块来挤压；利用砂井进行排水；预先留足沉陷量；扩大地基，加筑桩基；控制好加荷的速率，缓慢进行排水固结；用板桩墙进行封闭并通过对底部侧向填砂石来阻止滑移。例如：汉寿县赵家河泵站工程出口闸室部分，原设计没有基础处理，仅为伐板基础，设计原地基承载力160kPa，开挖后该处正好位于古河道河床处，为黑色淤泥质黏土承载力差，经地勘和设计验证达不到设计标准，应进行基础处理，项目部通过该处地质情况与泵房处地质相对比发现基本一质，因此上报施工方案为：采用粉喷桩设计桩径0.5m，桩底深至黏土层1m，行距与间距均为1m，呈梅花型布置，施工简便，经济。经过处理后地基承载力达到180kPa以上，满足了设计要求。砂垫层都面图见图2。

图2 砂垫层剖面图

2.4 处理膨胀土土层

地基的膨胀土土层内含有大量的黏粒性较强的亲水矿物，这些矿物遇水就会膨胀，建筑便可能因此产生变形、歪斜、开裂、沉陷等一系列问题。因此，进行膨胀土层的处理工作时，一定要先保证该部分不会受到地下水的影响。一般要使用如下的工作方法：开始进行开挖工作时，便应该彻底清除积水，在工作期间不应使现场受到冰冻或者是暴晒，还要留有保护层，并在开挖结束后第一时间开展填筑工作，还要借助桩端来穿过膨胀土层，更好的避免外来水流的影响。

2.5 对强透水层的砂、砾石层进行防渗处理

强透水层的砂、砾石层如果不采取防渗措施，不但会致使水量流失，而且还容易导致机械管涌，使扬压力增大，危机建筑的稳定。对其处理一般采取如下方法：开挖清除强透水层的砂、砾石层后用混凝土或黏土进行回填；采用高压的喷射灌浆筑造防渗的水泥墙；运用冲击钻机和冲抓钻开凿大口径的孔，再以黏土或混凝土进行回填；坝前用混凝土或黏土铺盖，延长水流的渗径；要在防渗墙或帷幕后进行排水减压。

2.6 处理深覆盖层

在施工过程中，可能会因为河流的冲击以及泥石流等的影响，产生一个较大区域的冲积堆积层，这对于开挖清除工作的进行有着极为不利的影响。其解决方法为：使用固结和帷幕灌浆的方法对地基进行加固，然后借助振动碾夯实、强夯法增加土体的密实度，再使用高压喷射灌浆以及混凝土铸造防渗墙的方式设置好摩擦桩和沉重桩，这样才能够保证加荷速率符合要求。

2.7 处理喀斯特地基

喀斯特地基有两种表现形态。其一，因建筑区喀斯特溶隙和洞穴溶蚀产生的“泥夹石”或泥包石”。其二，因个别较大洞穴和溶蚀管道形成的洞穴管道。对于第一种喀斯特地基，主要采取的处理办法有清除置换、降低扬压力、截断渗水或扩大基础等；对于第二种喀斯特地基，主要采取的处理办法则是防渗堵漏，清理填充物。

2.8 处理坝基涌泉现象

坝基涌泉极易导致管涌流土的问题，还会增加混凝土灌注工作的难度，所以必须要解决好这一问题。一般可采用以下两种方式解决这一问题：首先，如果工作条件许可，可使用混凝土来封堵。若涌水量很大，还应将其引至集水坑内部，并回填砾石，抽水后再灌注混凝土。其次，在涌泉出口处安装一个活动逆止阀，确保库水不会流失后，再将其引向上游水库内。