水利工程中不良地基的处理措施

刘巧玲

（定西市安定区巉口水利工作站，甘肃 兰州 743022）

0 引言

受复杂地质水文条件影响，水利工程中常见透水层、可液化土层、软弱地基、淤泥地基、深覆盖层地基等不良地基，会对水利工程建设施工造成极大影响。为保障水利工程建设质量，提升地基承载力与稳定性，需针对各不良地基土层进行分析，结合地基实际情况进行处理应对，合理运用多种处理技术，最大限度提升不良地基处理效果。本文探讨水利工程中常见的不良地基及其处理技术，结合水利工程实例进行针对性分析，旨在明确不同类型不良地基适宜的处理技术，为类似工程提供一定的参考。

1 水利工程中常见的不良地基及其处理

1.1 透水层处理

水利工程施工期间，需将强透水层挖除，并处理砾石、砂石等结构，该类结构透水性强，不进行清除处理可能会引发管涌问题，同时需约束限制压力参数，以此保障防渗效果。透水层处理技术具体包括：（1）运用混凝土材料或黏土材料替换透水层范围内的砾石、砂石，在此基础上构筑截水墙，用于降低地层透水性，防止透水层降低水利工程施工效果。此外，需在冲抓钻等用具帮助下控制孔径，确保黏土、混凝土的换填效果，同时还可加固防渗墙[1]。（2）引入高压喷射灌浆处理技术，进一步加强防渗效果。施工过程中，需运用混凝土、黏土进行地层铺设，并做好帷幕排水降压处理，构筑反滤层结构。在反滤层结构作用下提升水利工程地基稳定性，对透水层进行良好处理。

1.2 可液化土层处理

可液化土层是水利工程常见的不良地基类型。无黏性土层孔隙水压力，在物理学静力作用下容易产生骤升现象。压力的增大降低了土层抗剪强度，致使可液化土层出现地基沉陷现象，甚至产生滑移问题，对水利工程安全性及结构稳定性产生极大威胁。因此，在水利工程施工前期，需集中处理可液化土层。处理该不良地质土层时应根据现场情况，将可液化土层部分进行挖除，选用强防渗效果、高强度土质进行替换处理。此外，还可应用强夯法，进行振动分层压实，以此起到加固土层的效果。除此之外，应注意构筑混凝土围墙，用于避免可液化土层向外扩散，或可布设管桩结构，对可液化土层进行贯穿，以此达到良好处理可液化土层的目的。可液化土层的处理需结合水利工程现场施工条件，尽可能降低液化程度，提升土层稳定性，以此较好地处理不良地基，使水利工程项目能够安全施工。

1.3 软弱土地基处理

软弱地基为水利工程常见地基，是影响水利工程地基稳定性的不利因素。为确保水利工程建设质量，必须选用适宜处理技术，提升软弱地基承载力与稳定性。处理软弱地基时，多选择以下技术手段：（1）运用强夯法改善地基承载性能，结合水利工程实际情况选择强夯参数，通过强夯技术提高地基密度；（2）引入注浆技术可使地质结构要素紧密衔接，在适宜的钻孔注浆工艺下，极大提升软弱土层结构稳定性，固结土壤；（3）若软弱地基中存在不良水文结构，如基岩裂隙水、孔隙潜水等，可选用排水固结法，对软弱地基中的不良水文结构进行处理，防止出现地基沉降问题；（4）软弱地基土层松软，为保障地基稳定性，必须进行地基加固，此时可构筑预应力管桩。水利工程软弱地基的处理主要采用上述技术手段，具体应用要点下文结合实际水利工程展开分析。

1.4 淤泥地基处理

水利工程在水文地质条件影响下，常存在淤泥质土、内部腐泥环境条件，形成淤泥地基。该类地基含水量超出标准，严重降低水利工程地基抗剪性及承载力，在淤泥地基的流动性及软塑性作用下，大幅降低了水利工程结构的稳定性[2]。淤泥地基若不加以处理将会引发地基变形问题，因此在水利工程施工过程中，需妥善处理淤泥地质。（1）需根据水利工程实际水文地质条件及建设要求，将淤泥质软土全部挖除，并运用砂垫层进行排水处理，降低塌陷问题出现概率，提升地基固结效果。此外，还可运用砂石挤掉淤泥，逐步提升地基稳定性，使地基满足水利工程建设条件。（2）集中处理淤泥地基的荷载速率，按照技术规范进行排水固结，对淤泥地基进行加固，同时还可立足于水利工程实际条件构建桩基结构，用于进一步加固地基结构。（3）构筑板桩墙，对淤泥进行围封，用于提升砂石摩擦力，增强地基稳定。此外，还可结合水利工程情况构建镇压层，进一步改善淤泥地基环境，为水利工程安全化施工奠定基础。

1.5 深覆盖层地基处理

水利工程地基附近存在较厚泥石、堆积层、砂石层，将形成深覆盖层地基，同样可影响水利工程的地基稳定性。若全部挖除深覆盖层进行换填，将会产生极高成本，不利于水利工程的建设。因此，一旦水利工程发现了深覆盖层地基，需结合实际情况针对性应对，尽可能削弱地基不利影响。深覆盖层地基中常出现软弱夹层，该夹层是影响地基稳定性的主要因素，在处理时可引入强夯法，采用锤击夯实的方式进行地基加固，以此避免地基渗漏不稳，提高地基密实度。除此之外，可立足于水利工程设计情况，选用地基帷幕灌浆方式进行不良地基处理，并根据需求增设防水墙或截水墙，采用适宜方式消除深覆盖层地基存在的渗漏隐患，保障地基处理效果。

2 水利工程不良地基处理技术应用实例分析

2.1 工程概况

2.1.1 基本概况

为增强不良地基处理技术研究实效，选用某水利工程为实例展开针对性分析。某水利工程为水力发电项目，为增加水利工程效益，开设了水产养殖、旅游等具有附加产值的业务活动。该水利工程河面宽度、河床高度分别为80m、495m，水深2～4m。对水利工程地基情况进行分析总结，发现该工程存在不良地基，压缩性较强，在高压条件下易出现变形问题，同时在水文结构影响下容易发生地面沉降隐患，危害性较大。经综合分析，确定该工程为软弱黏土地基。

2.1.2 地质条件

对水利工程施工现场地质条件进行勘探，明确第四纪白垩纪泥岩为该水利工程的地基岩质。地基岩土分散，不同地基区域内的土质条件存在较大差别，而水利工程地基表层为杂填土层，地基上部土质、中部岩层、下部基岩主要为粉细砂、黏性土、白垩纪泥岩。由此可见，该水利工程地基稳定性稍有不足。

2.1.3 水文条件

该工程径流主要源自大气降水，该区域年降水量及径流变化量总体趋于稳定，但季节性显著，枯水期、汛期径流量分别占据年径流总量的15.3%、84.7%，枯水期与汛期存在较大差异。对该工程水文情况进行勘测，发现地基河床存在基岩裂隙水、孔隙潜水两种地下水，给水利工程地基稳定性产生了极大影响。（1）基岩裂隙水。该地下水为构造裂隙水，岩层为砂岩夹板岩，经勘测，在地基区域范围内裂隙水总含水量相对较少，但因该工程河谷割切较深，河床较高，致使基岩裂隙水在大气降水补给下能够在一定范围内形成循环排水，采用管流、片流形式逐渐流动至低洼区域，形成水流汇集。（2）孔隙潜水。该工程的岩类孔隙潜水主要存在于河床处及地基处，岩层为1～3m厚的含砾粉质黏土，厚度相对较薄，岩层富水率低，大气降水及裂隙水均可对孔隙潜水产生补给，但该补给存在显著季节性特征，遭遇降水后，将在短时间内使水分排向低洼处。

2.2 技术应用

2.2.1 强夯技术

运用强夯法处理水利工程不良地基之前，需借助标准贯入法检测不良地基的承载性能，同时采用静力触探的方式检测液化指标。根据检测结果来看，该工程地基表层无液化现象，但地基中下部具有中度液化隐患，同时该项目的不良地基承载力超出250kPa，符合不良地基要求[3]。该工程为软弱黏土地基，为加固地基，提升地基承载力，该工程选用强夯技术进行不良地基的加固。在实际处理施工期间，该工程应用强夯法处理不良地基时分为三个施工阶段：（1）阶段一为2500kN·m 强度的单夯；（2）阶段二为2000kN·m 强度的单夯；（3）阶段三为1000kN·m强度的满夯。在三个阶段施工中，阶段一与阶段二施工时需间隔3日。强夯法施工之前需明确不良地基，结合不良地基实际情况确定首次单夯位置，计算夯点与夯锤之间的铅垂线距离，以此确保夯锤能够在指定位置自由下落，继而对夯点进行准确夯击。完成首次单夯后需填平夯坑，间隔3日进行第二次单夯，按照技术规范完成第三次满夯并填平夯坑后，需建设夯坑保护层，约30cm厚，以此保障地基稳定性。强夯施工结束后，需注意检测夯坑中心偏移量，若偏移量参数超出规范，需运用碎石进行夯坑换填，以此控制偏移量参数，继而确保强夯法能够切实发挥作用。其中偏移量允许偏差应低于夯锤直径的十分之一。采用强夯法进行施工时，应控制好各项参数，并严格把控地基夯实程度，确保地基夯实加固效果可满足水利工程建设标准。此外，还可依托于地质水文调查情况，对不良地基密度与深度进行预测，继而更好地调节夯实强度，借助强夯技术提升地基密实度，继而起到加固不良地基的效果。

2.2.2 注浆技术

该工程地基条件较差，选用注浆技术对不良地基间隙进行加固施工，在硬性凝胶质浆体作用下，能够使地基结构良好凝固，继而提升地基稳定性。浆液注入不良地基间隙后，可构筑隔离层，避免河流侵蚀地基，以此防止出现坍塌沉降现象，增加水利工程的地基承载力。采用注浆技术处理不良地基时，应结合实际情况计算钻孔深度及孔径，在该工程中，孔径60～95mm，孔深7m，将射管缓慢插入钻孔内部，为避免射管在施工过程中遭受磨损，可于射管外部设置管套，起到一定防护效果。

2.2.3 排水固结

排水固结技术是水利工程中常用的不良地基处理技术，在该工程中存在基岩裂隙水、孔隙潜水，因此选用了排水固结法进行处理。该工程借助排水管道组建了排水系统，在排水系统管道作用下排出不良地基中的水分，以此提高地基固结效果。该工程排水固结施工流程如下：（1）真空预压。在真空预压作用下地基进入真空状态，用于提高稳定性。真空预压时需铺设砂垫层，设置排水管道，在专业设备应用下抽取不良地基内的空气。（2）降水预压。采用降水预压的方式排除水分，降低沉降问题发生率。（3）超载预压。通过超载的方式使不良地基内水分逐渐排除。借助排水固结法处理不良地基时应根据实际情况布置管道，以实地勘察结果为依据确定管道方向，由于该水利工程的表面黏土厚度相对较薄，故施工时铺设一层砂垫，设置在表层黏土内，用于提升水利工程地基厚度，以此确保排水效果，避免地基沉降现象。

2.2.4 预应力管桩

对于不良地基而言，可通过构筑预应力管桩进行加固。在不良地基中埋入预应力管桩来缓解土质松软现象。预应力管桩技术施工之前需结合水利工程实际情况调整桩位，并进行管桩编号，使钻头对齐桩位，在水平尺帮助下调平桩机，确定桩机位置后启动钻头，按照施工要求进行旋转钻进，并于施工期间标明钻孔位置与深度，便于后续检查[4]。预应力管桩施工时需控制好水泥浆配比及外加剂、水和水泥的用量，待浆液搅拌充分后测定其浓度，待质量达标后进行标注。钻机钻头钻进至指定深度后检查钻具畅通情况，启动装置后按照设计参数进行输浆并搅拌，待钻进至指定位置后停止搅拌，将传送装置反转并展开喷浆作业。

该工程针对不良地基实际情况选择了强夯技术、注浆技术、排水固结法、预应力管桩四种处理技术，从不同方面对不良地基进行了良好处理。经多种技术协同应用后，极大地提升了地基承载性能，规避了沉降等不良问题，处理效果符合水利工程施工建设要求。

3 结束语

综上所述，透水层、可液化土层、软弱地基、淤泥地基、深覆盖层地基是水利工程中常见的不良地基，若不加以处理将严重影响水利工程建设质量。为避免质量安全事故，需选择适宜处理技术。该工程为软弱黏土地基，在处理时选用了强夯技术、注浆技术、排水固结法、预应力管桩，在多种技术协同应用下良好解决了不良地基对水利工程的影响，技术应用效果显著。