水利水电工程基础处理技术

　　水利水电工程施工中，基础处理尤为重要。本文首先分析了水利水电基础处理的施工特点及其在水利水电工程施工中的作用，最后阐述了几类不同水利水电工程基础处理措施。

　　《人民长江》(半月刊)创刊于1955年，是经国家科委批准、水利部长江水利委员会主办、国内外公开发行的水利水电综合性技术月刊，按刊登内容设置有水文、地质、勘测、科研、规划、设计、施工、基础处理、机电、水资源保护、水利经济、水政管理、泥沙研究、河道整治、农田水利、水土保持、水库移民、工程监理、安全监测、运行管理、三峡工程研讨、出国考察、国外科技、科技动态等栏目。

　　水利水电工程项目施工涉及的面广,是一个极其复杂的综合过程,再加上水利水电工程项目生产流动、结构类型、质量要求、施工方法、建设周期、自然条件等不同情况,如设计、材料、施工工艺、操作方法、技术措施、管理制度等因素,均直接影响施工项目的质量,而施工是形成工程项目实体的过程,也是形成最终产品质量的重要阶段,所以,施工阶段质量控制是水利水电工程建设质量控制的重点。正因为水利水电工程基础施工是施工设计的一项重要内容，其影响因素多，内容庞杂，因此，基础施工是一项复杂的工作。本文研究了水利水电工程施工中基础施工处理的一些问题，并对此作简要分析。

　　1.基础处理的施工特点

　　在水电工程施工中，基础处理是一项技术性很强的专业工程，其主要施工特点有以下几个方面：

　　(1)施工部位位于地下，属隐蔽工程，这给施工作业、质量控制及检查验收等带来很火难度，另一方而，也表明了基础处理工程的极端重要性;

　　(2)基础处理作业必须保持其连续性，若出现停顿、间断、外介质介入等都将造成重大事故，且一旦发生该类事故，不易修复，只能返工;

　　(3)基础处理施工通常穿插在基础开挖和混凝土浇筑等项目中进行，以便能最大限度的缩短工期。因为是水利水电工程，在地基的处理时，一般都是软地基。有很多的方法，如强夯法、双液法等等。强夯法加固地基主要是利用强大的夯击能在地基中产生应力和振动,使浅层和深层土体得到不同程度地加固,提高土体的强度,改善沙土地基抵抗振动液化的能力,是一种快速加固软弱地基的有效方法。该方法适用于沙土、粉土、低饱和度的粘土及杂填土,在夯击过程中,土体的瞬时沉降可达几十厘米,土中产生液化后使土的结构破坏,土的强度下降到最小值;随后在夯击点周围出现径向裂缝,成为加速孔隙水压力消散的主要通道;固土体具有触变的特性,使降低的强度得到恢复和增强。同时,夯击能还能提高土层的均匀程序,减少将来可能出现的差异沉降。双液法是在建筑物的基础周围钻孔后,将水玻璃与氯化钙溶液以一定压力通过注液管轮流压入土中,在土中经过渗透,两种溶液接触反应生成硅胶,将土的颗粒胶结在一起,使其具有提高强度和不透水的功能,实现了提高地基承载力和地下水稳定性的目的。基础加固的方法众多，只有深刻了解不同的基础处理方法，才能够在不一样的水利工程上找到最佳的基础处理措施。

　　2.水利水电工程基础处理的常用方法

　　2.1强透水层的防渗

　　以大坝为例，刚性坝基砂、卵、砾石都属于强透水层，一般都加以开挖清除，土坝坝基砂、卯、砾石层因透水强烈，不仅损失水量，且易产生管涌，增大扬压力，影响建筑物的稳定，一般都加以防渗处理。处理的方法是：将透水层砂、卵、砾石开挖清除回填粘土或混凝土，构筑截水墙。利用冲抓钻或冲击钻机作大口径造孔，回填混凝土或粘土形成防渗墙。利用高压喷射灌浆方法修筑水泥防渗墙。水泥或粘土帷幕灌浆。坝前粘土或混凝土铺盖，延长渗径。帷幕后排水减压。设置反滤层。

　　2.2液化土层的处理

　　液化土层是指无粘性土层或少柑性土层在静力或振动力作下。孔隙水压力上升，抗剪强度瞬时消失的土层，土层的液化可使地基沉陷、滑移失稳、危及上部建筑物的安全。常用处理的方法是：

　　(1)将可液化土层开挖清除，置人其他强度较高、防渗性能良好的材料。

　　(2)振冲挤密或分层振动压实。

　　(3)四周用混凝土围墙封闭，防止其向四周流动。

　　(4)穿过可液化土层设置砂桩或灰土桩，或设置砂井。

　　2.3软弱夹层基础的处理

　　2.3.1高倾角软弱带处理

　　挖出软弱带回填混凝土，做成混凝土塞。开挖深度一般为软弱带宽度的l--1.5倍，两侧开挖边坡l：1--1：0.5。当软弱带较为疏松，且宽度较大时，可采用混凝土梁或混凝土拱，以使上部荷载传至两侧完整岩体。对土坝坝基软弱带。为防止渗流淘刷坝身填土。可清除部分软弱带后回填混凝土或粘土，形成阻水盖板。软弱带与库水相通的上游端，开挖防渗井回填混凝土或设置防渗齿墙。当高倾角软弱带位于坝肩，特别是拱坝坝肩时，可设置混凝土传力墙、传力框架或进行预应力锚固;对重力坝破碎岩体坝肩，当破碎岩体自身稳定没有问题，可在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。当坝基裂隙带密集发育时，可清除松散体回填混凝土或设置防渗齿端。

　　2.3.2缓倾角软弱带处理

　　将软弱带开挖清除回填混凝土，若上盘岩体尚坚硬完整，且全部开挖工作量过大时，可利用平硐或竖井开挖清除软弱带回填混凝土或钢筋混凝土，并做好回填固结灌浆。设置穿过软弱带的防滑齿墙。高压喷射清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂浆。穿过软弱带时进行预应力锚固。沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键，或穿过软弱带设抗剪桩。

　　2.4喀斯特地基处理

　　水利水电工程喀斯特地基大体上可分为两种类型，一是在建筑物区喀斯特洞穴、溶隙强烈发育，形成交叉溶蚀网络，在断层破碎带交汇处，破碎岩体较宽厚，加之溶蚀作用，常形成“泥包石”，或“泥夹石”状，洞隙问岩体常风化松动，溶洞或溶隙中有时充填有较松散透水的泥沙。此类地基强度不均匀，透水性强，且易出现管涌，影响建筑物稳定。二是个别或少数较大的洞穴，溶蚀管道分布于坝基。形成丰婴漏水管道，此种洞穴管道有时充填或半充填，使局部地基承载力降低，破坏了地基岩体的均一性，在荷载作脚下，易产生不均匀沉陷。两种类型的喀斯特地，处理的方法亦有所区别。前者以清除置换、截断渗水、降低扬压力，提高溶蚀破碎带的力学强度和完整性为主。或在结构上扩大基础，转移压力。后者以防渗堵漏为主。并清除或处理充填物，以提高其力学强度。

　　2.5坝基涌泉的处理

　　坝基涌泉或来自基岩裂隙、松散土层或来自喀斯特管道。可能造成土坝的管涌流土破坏造成坝身不稳定。也给混凝土浇筑带来困难，甚至形成漏水通道，因此必须妥善加以处理，处理原则是能堵则堵，能排则排。涌泉处理一般常采取的办法如下：(1)对基岩涌泉，能封堵者予以混凝土封堵，涌水量大者，引水入集水坑，回填砾石，并预埋灌浆管。然后抽水并回填混凝土封堵，后期再进行回填灌浆。作为土坝基础，于混凝土盖顶上再铺粘土。(2)在涌泉出口安装活动逆止阀门，使其可向库内涌水，但不能煎库水漏失。

　　2.6强夯法处理液化地基的施工管理实例

　　江苏北部(如徐州、宿迁等)地区广泛分布废黄河泛滥沉积物，一般以亚砂土、亚粘土—细砂为主，埋层浅，地下水位高，天然地基承载力低，在地震作用下易产生液化现象。地基液化是引起构筑物破坏的主要形式，同时该地区又受到我省主要的地震危险带—郯庐地震带的影响，因此在该地区国道主干线京福、徐宿、连徐、宁宿徐、沂淮等高速公路建设中不可避免的遇到大面积液化地基处理问题。根据《抗震设计规范》，对水利水电地基必须进行液化地基处理，这是减轻地震灾害的根本性措施。因此，如何控制和管理好处理液化地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对保证大坝建成后的正常功能、减轻地震灾害具有重大现实意义。

　　3.基础工程技术的作用及一些改善措施

　　3.1基础工程技术的作用

　　地基处理与基础工程在水利水电工程中的作用，主要是其本身的功能、在项目中占投资的比重及其重要性所决定的。地基处理的主要功能是改善建筑地基的物理学性能，增强整体性，提高防渗能力，从而满足工程的需要.确保建筑物的安全运行.大坝、水闸、堤防、隧洞等建筑物和构筑物的地基，一般都需要用这些技术进行加和处理.地基处理与基础工程的投入十分巨大：它们是地下隐蔽工程，需要采用专用技术和机械进行施工：地基工程施工时，现场条件较差，经常在露天、洞内、边坡、水下等恶劣和危险的环境中作业，需要配置特殊的安全和环保设施;有时还会受到洪水等的侵袭，不可避免地造成巨大的损失;地质条件的复杂性，使实施时难度较大。有鉴于此，地基处理与基础工程具有风险大、投人多、成本高的特点。

　　3.2地基处理的改善措施

　　对于地基的改善措施主要有以下五方面：

　　3.2.1改善剪切特性

　　地基的剪切破坏表现在水利建筑物的地基承载力不够;使结构失稳或土方开挖时边坡失稳;使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。

　　3.2.2改善压缩特性

　　地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。

　　3.2.3改善透水特性

　　地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏;基坑开挖过程中产生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施。

　　3.2.4改善动力特性

　　地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化;由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施。

　　3.2.5改善特殊土的不良地基的特性

　　主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的措施。

　　4.结语

　　百年大计,质量第一,质量是水利水电工程的生命线,基础工程质量是又是企业素质的最重要的环节,是项目管理水平的重要标志。在施工过程的质量管理工作中,落实项目经理责任制,采取措施提升职工在质量控制上的自觉性和积极性,积极开发新的质量控制手段和方法,保证施工质量,相信工程质量管理水平将会更上一个台阶。

　　参考文献

　　[1]黄功学水利水电工程基础水利水电出版社2010.1.

　　[2]王仁超,杨弢,吴艳;水利水电工程安全问题研究[J];水利水电技术;2004.5

　　[3]王竹萍不良地基对水利水电工程的影响[J].人民黄河，2008(6)