丁國(guó)斌

(湖南華緯水電工程公司，湖南 常德 415000)

水利水電工程建設(shè)中不良地基的基礎(chǔ)處理方法探討

丁國(guó)斌

(湖南華緯水電工程公司，湖南 常德 415000)

在水利水電工程的施工中，常常會(huì)遇到不良地基的問(wèn)題，且這一問(wèn)題對(duì)于整個(gè)施工過(guò)程的順利進(jìn)行也有著十分不利的影響，因此施工期間必須針對(duì)這一問(wèn)題制定行之有效的應(yīng)對(duì)措施。實(shí)際工作的過(guò)程中，需要結(jié)合地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度來(lái)確定地基的處理方法，這樣才能夠很好的保證處理的效果，促進(jìn)后續(xù)施工順利進(jìn)行的同時(shí)更好的保證整體工程的質(zhì)量。作者認(rèn)為，進(jìn)行水利工程的施工時(shí)，針對(duì)不良地基探究創(chuàng)新性的解決方案也成為了一項(xiàng)極為重要的工作，而且對(duì)于我國(guó)水利水電行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展有著非常積極的作用。

水利水電工程；不良地基；軟弱帶；深覆蓋層

0 引 言

所謂不良地基是指，由于地基的天然工程地質(zhì)缺陷而不能滿(mǎn)足上部建筑物穩(wěn)定要求的地基。對(duì)于水利水電工程建筑物來(lái)說(shuō)，不良地基對(duì)建筑物的影響主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：①地質(zhì)條件差，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于設(shè)計(jì)規(guī)定值。②基礎(chǔ)的沉陷量過(guò)大或不均勻。③基礎(chǔ)滲漏量或水力坡降超過(guò)容許值。

1 不良地基對(duì)于水利工程的惡劣影響

在水利水電工程的施工中，不可避免的會(huì)遇到不良地基的處理問(wèn)題，一旦碰到這一問(wèn)題，則必須先對(duì)水利水電工程的地基強(qiáng)度有一個(gè)深入的了解，且各種地質(zhì)因素的存在也會(huì)對(duì)建筑工程產(chǎn)生非常不利的影響，所以一定要結(jié)合實(shí)際情況選擇差異化的處理方案。通常條件下，對(duì)不良地基進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)該先對(duì)歷史記錄的資料進(jìn)行深入的分析，這樣才能夠很好的判斷地質(zhì)現(xiàn)象的位置、規(guī)模、特征等各個(gè)方面。在實(shí)際工作的過(guò)程中，不良地基所產(chǎn)生的惡劣影響大都集中在以下4點(diǎn)：

1.1 地質(zhì)條件差，抗滑效果達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定值

導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是由于巖石和混凝土、巖石和巖石以及其它節(jié)理裂隙帶、古風(fēng)化殼、軟弱夾層、破碎帶等結(jié)構(gòu)面的抗壓度太低，滿(mǎn)足不了上部結(jié)構(gòu)相關(guān)方面的抗滑要求，或者是因?yàn)榈鼗A(chǔ)對(duì)整體和局部形成的剪切破壞。

1.2 未能很好的控制地基基礎(chǔ)的沉降量以及均勻度

出現(xiàn)這一問(wèn)題的根源是巖層內(nèi)部的承載力無(wú)法很好的支撐整個(gè)建筑工程。不僅如此，如果地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度不一致、各個(gè)部分的均勻度不相同或者地基處于軟弱破碎的土層部分，也極易導(dǎo)致這一問(wèn)題。不僅如此，在水利水電工程長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，還會(huì)受到很大的外負(fù)荷承載的影響，而這種影響則會(huì)使斷層破碎帶、軟弱巖石以及淤泥質(zhì)軟土等土質(zhì)較差的部分產(chǎn)生較大的沉陷，使整體工程質(zhì)量都受到十分惡劣的影響[1]。

1.3 滲漏量或水利坡降超出容許范圍

之所以超出容許范圍是因?yàn)榈鼗幕A(chǔ)層存在孔隙過(guò)多的松散砂、礫石層、喀斯特滲漏帶、構(gòu)造破碎帶以及其它一些透水層。這些因素致使揚(yáng)壓力超出規(guī)定限制，水庫(kù)過(guò)多漏水以及軟弱透水層變形[2]。

1.4 地基中無(wú)黏土粉細(xì)砂層液化

實(shí)際開(kāi)展地基部分的施工時(shí)，其中的無(wú)黏土粉細(xì)砂層往往會(huì)產(chǎn)生液化的問(wèn)題，這是由于施工過(guò)程中地基會(huì)受到震動(dòng)，而且會(huì)出現(xiàn)一定程度的震陷，而這些問(wèn)題的存在最終便會(huì)使得建筑工程破碎，甚至威脅建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 不良地基的基礎(chǔ)處理方法

2.1 處理地基基礎(chǔ)軟弱帶

1)處理高傾角軟弱帶：要對(duì)其進(jìn)行處理，就要開(kāi)挖軟弱帶并以混凝土回填，開(kāi)挖時(shí)深度應(yīng)保持在軟弱帶寬度的1倍-1.5倍之間，兩翼開(kāi)挖的邊坡應(yīng)保持在1∶1至1∶0.5之間。如果軟弱帶寬度較大或質(zhì)地比較疏松，就要用混凝土拱或混凝土梁來(lái)將上部的負(fù)荷承載分散至兩翼完整的巖體。針對(duì)軟弱的土壩壩基，要通過(guò)開(kāi)挖部分軟弱帶再以混凝土回填的方式來(lái)阻止?jié)B入流水沖刷壩身。通常條件下，在河流的上游位置，是水庫(kù)和軟弱帶相連接的部分，所以需要在這一部分進(jìn)行防滲流井的開(kāi)挖工作，然后再用混凝土進(jìn)行回填，也可以使用筑防滲齒墻的方法來(lái)處理這一問(wèn)題。若高傾角軟弱帶位于堤壩的肩部地帶，則可以安裝相應(yīng)的傳力框架、混凝土傳力墻和預(yù)應(yīng)力錨固來(lái)處理這一問(wèn)題。一旦出現(xiàn)了重力壩部分破碎巖體壩肩的問(wèn)題，則要視破碎巖體自身的穩(wěn)定性來(lái)采取相應(yīng)的處理措施，一般會(huì)使用在巖體內(nèi)部建造混凝土防滲墻的方法來(lái)處理這一問(wèn)題。若在壩基裂隙的部位產(chǎn)生了密集發(fā)育的問(wèn)題，則需要將該部分的松散體完全清除，然后再回填混凝土，也可以采用建造防滲齒墻的方式，這樣都能夠使這一部分的穩(wěn)固性有很大的提高[3]。

2)處理緩傾角軟弱帶：一定要做好緩傾角軟弱帶的處理工作。應(yīng)把握好以下3個(gè)重點(diǎn)：①完成軟弱帶開(kāi)挖以及回填混凝土的清理。若上盤(pán)巖體比較堅(jiān)硬，則意味著開(kāi)挖量較大，所以可以使用豎井、平峒開(kāi)挖的方式清理軟弱帶，而后才能夠使用混凝土、鋼筋混凝土完成回彈。②建造一個(gè)穿越軟弱帶的防滑齒墻，并且施工期間應(yīng)控制好預(yù)應(yīng)力錨固。③順著軟弱帶加固鋼筋混凝土或者增加抗剪樁的數(shù)量。

2.2 處理可液化土層

在水利水電工程中，一旦出現(xiàn)液化土層，則極易導(dǎo)致地基滑移沉陷的問(wèn)題，而這對(duì)于整體建筑工程的安全性都有著十分惡劣的影響。我們一般會(huì)使用如下的方式來(lái)解決這樣問(wèn)題：將液化的土層使用機(jī)械和人力相結(jié)合的方式徹底清除，然后在其內(nèi)部添加防滲性能比較好的材料，要想避免液化土層出現(xiàn)流動(dòng)的問(wèn)題，最好在施工過(guò)程中對(duì)其四邊的液化土層進(jìn)行圍堵，這項(xiàng)工作也可以借助土層筑造灰土樁、砂樁以及砂井來(lái)進(jìn)行處理[4]。除此之外，分層震動(dòng)以及震沖擠壓的方法也能夠有效的解決這一問(wèn)題。振沖法見(jiàn)圖1。

圖1 振沖法處理地基

2.3 處理淤質(zhì)泥軟土

淤泥質(zhì)軟土容易導(dǎo)致側(cè)向膨脹、壓縮變形以及擠出滑移，影響上部建筑穩(wěn)定性。針對(duì)壩基淤泥質(zhì)軟土導(dǎo)致的排水困難，處理方式有：對(duì)淤質(zhì)泥軟土進(jìn)行開(kāi)挖并清除；實(shí)行砂層置換或砂墊層排水；通過(guò)拋擲石塊來(lái)擠壓；利用砂井進(jìn)行排水；預(yù)先留足沉陷量；擴(kuò)大地基，加筑樁基；控制好加荷的速率，緩慢進(jìn)行排水固結(jié)；用板樁墻進(jìn)行封閉并通過(guò)對(duì)底部側(cè)向填砂石來(lái)阻止滑移。例如：漢壽縣趙家河泵站工程出口閘室部分，原設(shè)計(jì)沒(méi)有基礎(chǔ)處理，僅為伐板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)原地基承載力160kPa，開(kāi)挖后該處正好位于古河道河床處，為黑色淤泥質(zhì)黏土承載力差，經(jīng)地勘和設(shè)計(jì)驗(yàn)證達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)處理，項(xiàng)目部通過(guò)該處地質(zhì)情況與泵房處地質(zhì)相對(duì)比發(fā)現(xiàn)基本一質(zhì)，因此上報(bào)施工方案為：采用粉噴樁設(shè)計(jì)樁徑0.5m，樁底深至黏土層1m，行距與間距均為1m，呈梅花型布置，施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過(guò)處理后地基承載力達(dá)到180kPa以上，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。砂墊層都面圖見(jiàn)圖2。

圖2 砂墊層剖面圖

2.4 處理膨脹土土層

地基的膨脹土土層內(nèi)含有大量的黏粒性較強(qiáng)的親水礦物，這些礦物遇水就會(huì)膨脹，建筑便可能因此產(chǎn)生變形、歪斜、開(kāi)裂、沉陷等一系列問(wèn)題。因此，進(jìn)行膨脹土層的處理工作時(shí)，一定要先保證該部分不會(huì)受到地下水的影響。一般要使用如下的工作方法：開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)挖工作時(shí)，便應(yīng)該徹底清除積水，在工作期間不應(yīng)使現(xiàn)場(chǎng)受到冰凍或者是暴曬，還要留有保護(hù)層，并在開(kāi)挖結(jié)束后第一時(shí)間開(kāi)展填筑工作，還要借助樁端來(lái)穿過(guò)膨脹土層，更好的避免外來(lái)水流的影響。

2.5 對(duì)強(qiáng)透水層的砂、礫石層進(jìn)行防滲處理

強(qiáng)透水層的砂、礫石層如果不采取防滲措施，不但會(huì)致使水量流失，而且還容易導(dǎo)致機(jī)械管涌，使揚(yáng)壓力增大，危機(jī)建筑的穩(wěn)定。對(duì)其處理一般采取如下方法：開(kāi)挖清除強(qiáng)透水層的砂、礫石層后用混凝土或黏土進(jìn)行回填；采用高壓的噴射灌漿筑造防滲的水泥墻；運(yùn)用沖擊鉆機(jī)和沖抓鉆開(kāi)鑿大口徑的孔，再以黏土或混凝土進(jìn)行回填；壩前用混凝土或黏土鋪蓋，延長(zhǎng)水流的滲徑；要在防滲墻或帷幕后進(jìn)行排水減壓。

2.6 處理深覆蓋層

在施工過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)楹恿鞯臎_擊以及泥石流等的影響，產(chǎn)生一個(gè)較大區(qū)域的沖積堆積層，這對(duì)于開(kāi)挖清除工作的進(jìn)行有著極為不利的影響。其解決方法為：使用固結(jié)和帷幕灌漿的方法對(duì)地基進(jìn)行加固，然后借助振動(dòng)碾夯實(shí)、強(qiáng)夯法增加土體的密實(shí)度，再使用高壓噴射灌漿以及混凝土鑄造防滲墻的方式設(shè)置好摩擦樁和沉重樁，這樣才能夠保證加荷速率符合要求。

2.7 處理喀斯特地基

喀斯特地基有兩種表現(xiàn)形態(tài)。其一，因建筑區(qū)喀斯特溶隙和洞穴溶蝕產(chǎn)生的“泥夾石”或泥包石”。其二，因個(gè)別較大洞穴和溶蝕管道形成的洞穴管道。對(duì)于第一種喀斯特地基，主要采取的處理辦法有清除置換、降低揚(yáng)壓力、截?cái)酀B水或擴(kuò)大基礎(chǔ)等；對(duì)于第二種喀斯特地基，主要采取的處理辦法則是防滲堵漏，清理填充物。

2.8 處理壩基涌泉現(xiàn)象

壩基涌泉極易導(dǎo)致管涌流土的問(wèn)題，還會(huì)增加混凝土灌注工作的難度，所以必須要解決好這一問(wèn)題。一般可采用以下兩種方式解決這一問(wèn)題：首先，如果工作條件許可，可使用混凝土來(lái)封堵。若涌水量很大，還應(yīng)將其引至集水坑內(nèi)部，并回填礫石，抽水后再灌注混凝土。其次，在涌泉出口處安裝一個(gè)活動(dòng)逆止閥，確保庫(kù)水不會(huì)流失后，再將其引向上游水庫(kù)內(nèi)。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜合文章論述，地質(zhì)方面的問(wèn)題極易導(dǎo)致水利水電工程地基的穩(wěn)定性受到影響，因此，對(duì)于工程質(zhì)量以及施工順利進(jìn)行有影響的不良地基都必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。在確定好地基的性質(zhì)和規(guī)模之后，再確定不良問(wèn)題的成因，據(jù)此制定高效的解決方案，這樣才能夠很好的保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行，促進(jìn)我國(guó)水利水電行業(yè)的更好發(fā)展。

[1]朱松華.水利水電工程建設(shè)中不良地基的基礎(chǔ)處理方法研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，(22)：12-14.

[2]敬云江.水利水電工程建設(shè)中不良地基基礎(chǔ)處理方法研究[J].中國(guó)科技博覽，2016(05):137.

[3]曹永和.淺析水利水電工程中不良地基的分類(lèi)[J].云南環(huán)境科學(xué)，2016(09)：68-70.

[4]趙曉英.水利水電工程中不良地基勘察工作.科技導(dǎo)報(bào)[J].2016(08)：35-36.

1007-7596(2017)10-0100-03

TV223

B

2017-09-22

丁國(guó)斌(1980-)，男，湖南常德人，工程師，從事水利水電工程項(xiàng)目管理工作。