水利水电工程建设中不良地基基础处理方法研究

田栋良

通渭县水务局 甘肃定西 743300

1 概述

随着经济的发展，水利水电工程也在飞速发展。在水利水电工程建设中，经常出现一些不良的地基基础，这对建筑有巨大的危害，不经处理的话，工程在后续使用中会发生开裂现象，严重的甚至会造成滑坡、坍塌等，而且对人们的生活产生很大的负面影响。不同规格的基础工程，地基的处理要求也不同，因此，在现实工作中，有必要对施工现场的不良基础进行全面、详细的调查，确定好基础和坏基础的范围和性质，结合项目的实际施工要求，制定相应的处理措施。

2 水利水电工程建设的重要性

在我国社会的新形势下，国民经济在稳定增长。水利水电工程是人类历史长河中的一个重要组成部分，但是，由于社会的快速进步与发展，水利水电工程已难以适应社会发展的实际需要，尤其是在新型水利水电项目的大幅度提高的背景下，清洁能源的有效利用成为重要课题，这就说明水利水电工程可以促进社会发展，对社会的健康发展具有重要意义。在水利水电工程施工中，离不开建筑施工技术的发展，工程的安全稳定运行就显得十分重要，尤其是在庞大的水电基础施工过程中，对施工技术的质量和效果有很高的要求。我们应该积极关注和管理地基基础建设，只有全面解决基础建设的质量问题，才能放心地进行施工建设，这样完成的水利水电工程才能更好地服务人民，并为社会经济效益和改善供水和水力发电项目创造良好的基础。总体上，水电站施工技术应用效果和质量对水电站建设质量影响很大。

3 水利工程中不良地基的危害

3.1 地基基础不稳定

在水利工程施工中，此类基础主要有软弱夹土层、岩体破碎区、岩体风化混合体等，其主要特征是承载力较低，在外部压力下易产生结构变形，不能满足水电工程的强度要求。此类基础结构失稳、抗滑性能差，在工程施工中会对其安全使用造成一定的影响。

3.2 基础沉降

湿陷性是过湿黄土的基础特性，它的湿陷性主要体现在工程中，作为基础的黄土在水中浸泡后会发生结构的变化，从而导致其强度降低。黄土湿陷的形成，主要是因为土壤中的水分被排入了地下，或者是由于降雨太多，导致土壤的沉降。黄土之所以会发生塌陷，是因为黄土本身的物理特性和结构特性，在干旱、半干旱的天气条件下，黄土的颗粒主要由粉末和少量的沙子和粘粒构成。在这种干燥的环境下，黄土中的水分会不断地被蒸发，剩下的少量的水分和无机盐混合在一起，变成了一种凝胶，随着时间的推移，泥土中的胶质会慢慢地溶解，土质的强度也会下降，很容易就会出现湿陷和变形。

3.3 基础水分含量高

在我国西北地区，目前已有大量的过湿黄土地基，它具有竖向连接、不透水等特性。它的水溶性成分，使得它很容易受到水流的冲刷。易受侵蚀的环境，使其在复杂的地形条件下，其所处的水文、地质条件都会对基础产生不利影响。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，泥土会被水流冲刷，从而导致地基的崩塌。如果地基的设计有问题，在雨水过多的时候，地基的强度和稳定性就会受到很大的影响，从而导致基础结构的损坏，导致大量基础坍塌，从而对水电设备的正常运行产生很大的影响。

4 不良地基对建筑物的影响

4.1 基础的沉陷量过大

水利工程建设过程中，由于地基基础的不足，工程施工的稳定性可能降低。其主要原因是岩层本身承载力不足，施工过程中不可避免地导致基础稳定性的急剧下降。另外，在一定程度上，由于岩层不同强度基础上，土壤、岩石等分布不均的地区，基础建设项目分配不均的压力下，基础工程的稳定性必然受到影响。

4.2 地质条件差

地质条件的好坏与水利工程施工进度有着很大的影响作用，岩体与混凝土的摩擦作用、岩石与岩石之间的摩擦、当地水力土质及降雨等气候变化，都会引起结构面抗压强度的下降，从而引起地基基础的改变，严重情况下会破坏整个结构的稳定，从而难以满足上部结构的稳定要求，因此，达到应力上限将导致局部或者整体的剪切破坏。

4.3 建筑物失稳破坏

在建筑物的地基基础里，如果有无黏性粉细砂层，它在受到来自外面的振动就会发生变化，直至达到临界点就会产生液化情况，从而会使整个建筑物出现失稳的现象，因为整个建筑物的稳定性就会有很大的威胁，可能影响到整体结构，结构会发生实质性的变化，会有很大的安全隐患，所以一定要加强预防。

4.4 渗透量高于超出合理范围

从地基基础层的严密程度进行分析，也会对地基产生一定的影响，不良地基的出现会有很多方面的因素，地基基础层如果有很大的空隙，或者是有一些松散的结构发生的时候，都会有可能导致不良基础的产生，基础层的结构如果严密就不会发生不良地基的情况，如果构造破碎的话，就会加大不良地基的发生，超出了地基所能承受的合理范围，从而出现透水层变形的现象，如果水库不监管好，出现漏水，对于水利水电工程的作用发挥也会受到很大的影响。

5 不良地基的产生原因

水利工程的数量越来越多，那么出现的问题也是显现的很多，主要是以下几方面：一是发现工人在施工系数高于预期时间时，基座施工质量会受到影响，由于岩层内部岩性与影响关系，相应的滑移系数减小，在开发过程中，由于岩体内部岩体与影响关系相应地降低了岩体的压缩系数，整体滑系数也会减小。二是建筑的基础规模庞大，将与当地环境相适应，住区的数量随规模而变化。如果没有技术人员发现问题的话，就不能及时地做出决策进行调整，那么当地住区的问题就不能再进行人为控制了。最终，许多地基内部没有致密砂层，由于受到地质冲击，建筑物的坚固性也不高，最后造成破坏的产生，当然还有其他很多原因，如基础水的渗入特性、土壤成分较低或地下水库压力值。

6 不良地基基础处理方法

6.1 淤泥土层地基处理办法

天然淤泥土层、泥炭土、高含水率土层、承载性差的土层等都属于泥质软土地基，因为泥沙土的特性比较特殊，在使用过程中很容易出现变形的情况，所以在使用过程中很容易因受压挤压而变形的情况，要局部进行排水或用沙井防水排水，因此排水工作过程中很难控制加荷的速度。首先对局部进行清理，然后将空位用置换砂层排出或用沙井防水排出，然后再用抛石将淤泥挤出淤泥，以控制加载速度来控制排水速度，控制了排水速度之后，淤泥就能顺利排出了，这样就可以使淤泥软土被排出，进而达到修复地基的目的。

6.2 可液化土层的处理

在水利水电工程地基中，一些土层是属于无黏性的，或者还有一些少数黏性的土层，会有可液化基础层的出现。可液化土层基础层是指受到振动的情况下，基础层中的水压就会得到升高，地基层的抗压能力就不会存在。这样土层液化了以后，对于地基就会产生很大的影响，会使整个地基进行沉陷，或者是地基急速下降，想要预防或者是改变这种现状，就只能采取措施：(1)在混凝土周围采取封闭墙的方法，以防止土层向四周流动。(2)挖出土层，放上材料，这些材料强度高，耐渗透性好。(3)采用分层振动压实进行提高材料的强度。(4)穿过可液化土层，设置沙桩、砂井或灰土桩。

6.3 透水层的处理办法

有很多水利工程都涉及大量的渗透层，根据大坝的性质，但是要把透水层与大坝的硬度分开，由沙砾构成的土层称为强洪水，应该挖掘这些被洪水处理过的土层。这种洪水不但增加了水流，而且使情况逆转，开挖后，可通过注入抹灰修补混凝土周围的裂缝。发生这种问题的原因主要是土粒排列不整齐，受到外界动力的影响，改变颗粒的位置，出现错位的现象，就会出现一种新的不平稳的现象，很容易导致地基下降，因为会产生比较高的孔隙压力，这种情况不仅会导致水量的大量减少，而且可能导致水力的大量减少，从而导致地基受到危害，这样水利水电工程的稳定性就会得到消极的影响，造成一定的危害性。可以进行如下处理，首先利用冲抓钻和冲击钻机打出大直径的孔洞，再进行混凝土和黏土进行回填，在土坝前进行防渗处理，制作防渗墙进行加固。其次，在施工工具的帮助下，将透水层的砂、卵石、砾石等进行回填，再用黏土或混凝土做回填，建造截水墙，为了提高工程的强度，需要用重桩或磨砂桩来进行建设，最后，高压喷射注浆土坝，再加上地基的固结灌浆和帷幕灌浆，以提高水泥防渗墙的强度。

6.4 软弱带的处理方式

对于基础层还需要有软弱带的处理，根据倾角的差异进行分类，可以分成高中倾角软弱带，不同的软弱带处理的方式不一样，具体情况进行具体分析，对于含水率高、孔隙大、透水性低的地基，斜度较大的软弱带通常属于软弱夹层地基。因而易产生软塑或流塑，受压时易发生剪切破坏，承载力很弱。所以若该地基的排水不够好，势必影响地基基础的强度。加之其承受较大的荷载压力，其危险将大大增加，这种地基的处理方法，不止一种，每一种都需要具体的分析处理。可用对材料土工合成进行加固的方法，也可以采用常用的排水固结法、换土法、振动水冲法、硅化加固法、旋喷法、桩基础强化法等。详细做法如下，首先，挖出软弱带，然后再用混凝土进行回填，根据在软弱带实际情况下，制作相应的混凝土塞。发现软弱带松动的话，要及时进行处理，可以用混凝土进行修补。土坝基软弱带，为达到阻止渗流进入土坝的目的，应首先对软弱带进行清理，用混凝土或黏土对其进行回填处理。然后，对于高倾角软弱带进行处理，可以借助混凝土进行加固处理的方式，结合重力坝进行处理，如果破碎岩体不稳定，就应该在破碎岩体的位置进行加固，混凝土防渗墙起到了很大的作用，这样就会提高强度。

7 不同不良地基的处理办法

在水利建设中，不良基础是一种较为普遍的现象，而不良基础的存在也会对工程的质量产生很大的影响，因此，根据不同的不良基础，有关单位可以参考以上的具体做法，进行相应的改善，以期对中国的水利事业发展起到一定的促进作用。

7.1 淤泥土层地基处理办法

淤泥土层由于其特殊的特性，在使用的时候很有可能会因为压力而变形，从而影响到建筑物的稳定性，因此，在长时间的使用中，泥泞土层的排水工作会变得更加的困难，而且也很难保证排水系统在长时间的使用中不会出现问题，最好的办法就是将淤泥层清理干净，然后用沙井的防水将淤泥排出，然后再用石头将淤泥挤出来，这样才能让泥巴在一定的时间内凝固。

7.2 喀斯特地形处理办法

喀斯特地貌在水利建设中有两种类型，一是建筑多分布在喀斯特地形中，溶隙发育良好，形成了纵横交错的岩浆网络，在断裂的交界处，有一些岩层很厚，在水流的冲刷下，会慢慢地变成泥包，岩层会因为风化而松散，导致洞窟中的淤泥淤积。第二种喀斯特地形的处理方式也各不相同，前者的处理方式主要是清除和减少压力，逐步扩大受力范围，而后者则侧重于局部的防渗和封堵，提高物理强度。

7.3 液化土层处理办法

可液化土层是指黏性极低的土层，当地震的时候，土层的承载力会随着水压的升高而降低，土层也会慢慢地被液化，从而导致基础失去原有的稳定性，通常可以采取如下预防措施：第一，工作人员在发现这种情况后，立即将液化的土壤清除，然后用高强度的土壤进行加固，然后根据土壤的不同，采用分层振动的方法将地基夯实，然后再用水泥砂浆将周围的墙壁封闭起来，然后在原来的可液化土壤下面建造一根灰色的桩子。

7.4 透水层的处理办法

在许多水利项目中，渗透水层的数量较多，根据坝体的特性，将其分为不同的类型，如：砂石、鹅卵石等，均可称之为强渗透水层，对其进行挖掘，这样的岩石不但会增加水流的速度，而且还会产生管涌现象，挖完后可以采用喷灌注浆的方法来修补裂缝。

结语

不良地基对于建筑物有很大的消极影响，例如，导致建筑物的沉降，如果地质条件不良，就会导致建筑物失去重心，或者是重心转，还会导致渗透量及水力坡降超出允许范围等影响。所以，一定要做好地基的工作，对于施工现场进行加强管理，防止不良地基的发生，这样才能使水利工程的质量得到保证，从基础做起，进行合理的处理，在软弱带和高倾角软弱带处理，对于建筑物的防渗做好基础性的工作，在对于淤泥土质进行优化和处理，相关施工人员可参照上述具体步骤做出相应改进，希望能促进中国水利工程建设的发展。