水利水电基础工程不良地基处理关键技术分析

刘贵军

中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 四川 成都 611130

【概述】随着经济建设的需要以及人们对电力需求的日益增长，水利水电工程的开发建设也迎来了发展的历史机遇。但水利水电工程往往兴建在高山峡谷中，地质条件复杂，建设的过程中经常遇到很多诸如软弱夹层、断层、地基承载力不足、基础抗渗性能不足等不良地基导致的问题，需要采取针对性的工程措施进行处理改善，使其达到工程建设的需求。所谓不良地基，主要是指本身不适合直接做地基基础的地基，在其形成过程中由于构造运动、地理位置或土地环境导致的天然缺陷的地基，在这些地基上进行工程建设需要对不同地基遇到的不同问题进行改善，根据地基的实际情况和工程的需求采用不同的技术手段解决，从而保障工程的顺利进行。

结合工程施工经验，针对不同的地基情况，水利水电工程对不良地基的处理方法大致有以下不同方式。

1.强透水层的防渗处理

在水利水电工程中，防渗问题是工程基础处理的关键问题之一。水利水电工程的基础渗漏主要有坝基渗漏、坝肩绕渗等形式，地质条件有覆盖层、砂砾石层、断层裂隙发育地层等多种情况。基础透水性强导致大坝蓄水后水的流失比较大，对水能的利用率降低，同时也会对工程的建筑物的稳定性带来不利影响。所以必须采用防渗措施进行必要的处理，提高其抗渗性能。

强渗透地层的防渗方法一般包括一下几种措施:

①开挖置换。适用于浅表层的不良地基处理。

②水泥或黏土灌浆处理。适用于岩体裂隙、砂砾石层、断层、覆盖层等不良地基，如围堰帷幕灌浆、坝基帷幕灌浆、坝肩帷幕灌浆等。对细微裂隙发育等渗透性小且普通水泥灌浆效果差的地层一般采用湿磨水泥或超细水泥灌浆。

③防渗墙。适用于砂砾石层、覆盖层等不良地基，如围堰防渗墙、坝基防渗墙等。目前国内防渗墙的形式有混凝土防渗墙、高喷防渗墙等。防渗墙防渗一般结合墙下帷幕灌浆一并实施。

④化学灌浆。适用于岩体细微裂隙、软弱夹层渗透性小、断层蚀变带等普通水泥、湿磨水泥或超细水泥灌注效果差的地层。化学灌浆一般在水泥灌浆后进行，以降低工程投资。

2.可液化土层的处理

液化土是饱和砂土和粉土颗粒在外力扰动下有变密的趋势，颗粒之间发生相对位移，颗粒间的孔隙水来不及排泄而受到挤压，因而孔隙水压力急剧上升，当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到总的正压力接近时，土颗粒之间因摩擦产生的抗剪力接近零，此时的土像液体一样，故称之为液化土。由于土层液化会导致土层强度消失，进而引起地基下沉等现象，威胁建筑环境的安全，所以对此要采取一些工程措施进行改善。

对于这一问题的处理，我们要从根本出发，由于土层不受到外界压力的情况是不存在的，所以我们要改善液化土层，首先是挖去可液化的土层，消灭根本问题。对地基承载力要求高的部位采用钢筋混凝土回填处理，从而达到地基的稳定；另外也可以通过修建桩穿过可液化土层，达到地基加固的目的。

3.软弱基础的处理

软弱夹层基础，顾名思义就是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软土地基的材质相较于其他地基比较软，具有便于挖掘的特点；但其承载力相对较低，渗透性较强，直接用来做建筑物的基础具有极大的危险。

软弱基础的处理如下方法:

①换填法。为了弥补软土地基抗压能力差的问题，当软土地基厚度不够的时可将其进行置换，采用粗砂或水泥土、混凝土来代替这些软土，从而增加地基的稳定性。

②强夯。强夯法，是指将十几吨至上百吨的重锤，从几米至几十米的高处自由落下，对土体进行动力夯击,使土产生强制压密而减少其压缩性、提高强度。这种加固方法主要适用于颗粒粒径大于0.05mm的粗颗粒土,如砂土、碎石土、山皮土、粉煤灰、杂填土、回填土、低饱和度的粉土、粘性土、微膨胀土和湿陷性黄土，对饱和的粉土和粘性土无明显加固效果。强夯法施工时振动大，在附近有建筑物的地区要慎用。

③高喷。常见形式为高压旋喷，指用高压将水泥浆液通过钻孔底部的喷嘴喷入地层，与被高压射流切割破碎的地层材料混合，边旋转，边提升，边喷射浆液，直至地面。经一定时间后，混合物硬化而成一定直径的桩体。高喷施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵蚀性，应慎重使用。高喷分为定喷、摆喷、旋喷，有单管、双管、三管法，可根据地基处理需求选用。

④振冲桩、挤密桩

振冲桩是振冲器,配合高压喷射水流或高压空气在软基中建成密实的碎石桩。挤密桩是把带有管塞、活门或锥头的钢管压入或打入地下挤密土层形成孔，再往孔内投放灰土、砂石等填料成的桩。

⑤深层搅拌。用特制的钻头，在钻孔中一定深度处借机械力量旋转切削土体，同时将水泥或石灰的粉体或浆体通过空心钻杆和钻头上的喷嘴，在压力下喷入土体中，与被切割破碎的地层材料混合均匀，边旋转，边提升，直至地面。在一定时间后混合物凝固成桩体，与原地层一起组成复合地基，以提高地基的承载力。

⑥水泥灌浆。对于砂砾石层等软弱基础，通过地基固结灌浆达到提高其承载力的目的。如水利水电工程普遍采用的坝基固结灌浆。

⑦化学灌浆。对于一些软弱岩体或断层影响带等水泥浆液可灌性差但工程对强度要求高的地基，可采取水泥化学复合灌浆进行处理。如锦屏一级水电站两岸坝肩的煌斑岩等地质缺陷处理就采用了此法。

⑧ 其他方法。其他还有冻结法、热处理法、电渗排水法、电化学加固法等，可在特殊条件下采用。

结束语 水利水电工程的不良地基处理对于整个工程来说是至关重要的，在进行处理措施的拟定阶段一定要深入分析，针对地质条件的特性和工程需求针对性的制定处理措施，同时兼顾工程投资，设计出完备的处理方案。