水利水电基础工程施工关键分析

摘要：在水利水电工程施工中，经常会遇到不良地基的问题。地基施工是水利水电基础施工重点，为保证水利水电工程的整体质量，必须认真研究如何处理不良地基。文章就这一方面问题展开分析探讨。

关键词：水利水电工程；基础施工；不良地基；处理方法；关键

1不良地基对水利水电工程造成的危害

1.1抗滑性无法达标。不良地基构成结构差。在不良地基中，常常存在岩体破碎带、软弱土层、节理裂隙带、卵石层、古风化壳。这些构成结构导致地基抗压强度差，无法承载混凝土重力坝的巨大重量（混凝土重力坝的重量，往往超过1500万吨，甚至达到2743万吨）。地基受到混凝土重力坝巨大重量挤压时，土体形状会发生变形，抗滑性也不能达标，这就会降低地基抗压稳定安全系数，可能导致水利水电工程坍塌。1.2地基基础沉陷量不均衡。不良地基往往结构复杂，每个部位的结构组成各不相同，甚至不同深度的结构组成也不完全一致，这就会造成不良地基不同位置的承载力不相同，有的地方承载力较强，有的地方承载力较弱。当混凝土重力坝落成后，由于地基受力不均衡，便会导致地基基础沉陷量不均衡，最后的结果是地基塌陷、凹凸不均，水利水电工程外观发生变形，甚至出现安全问题。1.3渗水量超出允许范围。不良地基的另一大特点是它的渗透性过高，渗水量往往超出允许值。在江河巨大流量日夜冲刷下，砂砾石孔隙可能出现渗漏，溶洞溶槽出现渗流通道，水流还可以透过岩石节理的裂隙进行渗流，最后，会造成水利水电工程渗漏，危害水坝安全（据统计，全国超过4万座水坝、水库存在着渗水问题，其中很大一部分是由于不良地基造成的）。1.4地基存在着液化性的危险。不良地基的土砂层缺乏黏性（有些不良地基的土砂层已经丧失黏性），当地基受到较大的振动力时（如水库地震），地基强度可能瞬间降低，最后地基被液化，出现大面积沉陷。而屹立在地基上的水利水电工程也会发生失稳滑动，或发生重大变形破坏。

2处理不良地基问题的关键施工方法

2.1处理软弱层的施工方法。软弱层大多形成于第四纪晚期，含水量较高（往往超过40%），承载力基本值很低，压缩系数很大。软弱层一般由软黏土构成，而软黏土的强度极低（有时只有20KPa）。根据过去水利水电工程施工的实践经验，发现施工现场软弱层的倾斜角度不同，可以将软弱层划分为高中倾角软弱带与缓倾角软弱带。2.1.1处理高中倾角软弱带一般先把软弱带挖开，然后填充混凝土，在软弱土层中形成混凝土塞。若坝基属于高中倾角软弱带，可先挖掘、清除一部分软弱土，再向软弱带中填入混凝土（也可填入黏土），构成阻水隔板。若水利水电工程坝肩正位于高倾角软弱带上方，需设置混凝土传力墙、混凝土传力框架进行预应力锚固。若水利水电工程坝肩属于破碎岩体，需先检查破碎岩体的自身稳定性，检查合格后再于破碎岩体中设置混凝土防渗墙。先在地基中造孔，然后向孔内灌注混凝土，形成地下墙体，起到防渗效果。2.1.2处理缓倾角软弱带挖开软弱带后，对软弱带进行高压喷射，冲走其中所有的软黏土，然后填充混凝土砂浆。若软弱带的上盘岩体完整坚强，而全部开挖的工程量又太大，可在软弱带中开挖平硐或竖井，清除掉软弱带的一部分，再填充混凝土。还可以穿过软弱带设拦剪桩，或沿软弱带边缘设置抗剪键。2.2处理淤泥土的施工方法。淤泥土属于黏性土，它们在静水或流速缓慢的流水中经过沉积、生物化学作用形成。淤泥土含水量可能超过80%，孔隙比等于或超过1.5，有机质含量高，强度低、压缩性高、流动性强、渗透性低、灵敏度高。当淤泥土受到混凝土重力坝数千万吨的压力时，会发生变形、沉陷。处理淤泥土，可将淤泥土全部挖掉，换上粗糙碎石，人工形成砾层。但这种施工方法成本高，施工周期长，要消耗大量人力、物力、财力。另一种施工方法是强行换土：在地基底部填充大量片石，再用压路机进行碾压，把淤泥土挤压出去。这种施工方法工序简单，操作方便，成本较低，便于控制质量，可以有效缩短工期，节约人力、物力、财力。2.3处理膨胀土的施工方法。膨胀土属于高塑性黏土，矿物成分主要是蒙脱石。膨胀土具有很强亲水性，吸水时体积膨胀，失水时体积收缩，性质极不稳定，往往造成水利水电工程发生不均匀的水平或竖向胀缩变形，最后出现位移、开裂。2.3.1换土。对现场膨胀土进行勘探，计算厚度，然后开挖不良地基，把膨胀土全部挖掉、清除，再换上灰土或其他非膨胀性材料，这种施工方法工期短，可迅速提高地基的承载力，但工程量较大。2.3.2桩基。若膨胀土层厚度过大，难以进行换土，可以在膨胀土层上进行桩基施工。向膨胀土层进打入强度高，承载力强，抗弯性高的混凝土管桩，让管桩穿过膨胀土层，深入抗压强度更高的基岩，把混凝土重力坝的载荷穿过膨胀土层传递到基岩上去。这种施工方法吊装方便、接驳迅速，施工速度高，在施工中又不会产生污泥、废水。2.3.3改良土质。在现场提取膨胀土样本，分析其中成分、性质，然后对症下药，向膨胀土层中添加水泥、石灰，使膨胀土的膨胀性下降甚至消失。还可以向膨胀土层中添加有机化学剂或无机化学剂，它们亦可以降低膨胀土的塑性指数。2.3.4隔水法。在膨胀土层底部设置隔水层，切断膨胀土的渗水条件，也可以让土体的含水率保持稳定，同时降低膨胀土的膨胀潜势。2.3.5预湿膨胀。根据膨胀土遇水体积膨胀的性质，在施工前，向膨胀土层大量注水，提高土体的含水率，直至土体体积保持稳定，又不会破坏土体结构。以上各种施工方法，各有利弊，必须根据现场的实际情况灵活选择。在实施施工时，既可以采用一种施工方法，也可以综合采用多种施工方法。2.4地基渗水量过大时施工处理方法。可直接向不良地基的缝隙、裂缝中填充混凝土，封闭缝隙、裂缝，阻止地基继续渗水。有时，现场渗水量太大，用混凝土填充无济于事。那么，就要在地基附近开挖排水坑，将渗水引入坑内，再把大量砾石填入排水坑，最后抽干渗水，向缝隙浇灌混凝土。若现场不良地基属于透水层很深的沙砾石，可采用帷幕灌浆：利用高速射流冲击土层，再将浆液灌入土层的孔隙、裂隙，形成连续、完整的阻水防渗帷幕，从而减小渗流量，降低渗透压力。2.5处理地基液化的施工方法。用黏性高的非液化土替换可液化土层，再将地基四周用混凝土封闭。还可采用强夯、振动加密等方法，对液化地基进行加固。

3结语

不良地基是水利水电基础工程施工必须面临的一个难题。但当前处理不良地基的各种施工技术已经相当成熟。只要根据不良地基现场的具体实际情况进行具体分析，再有针对性地选择正确施工方法，就必定能克服不良地基问题，保证水利水电工程的安全。

参考文献

[1]李斌.水利水电工程施工中基础处理施工方法的应用探讨[J].四川水泥，2018（9）：232.

[2]丁国斌.水利水电工程建设中不良地基的基础处理方法探讨[J].黑龙江水利科技，2017，45（10）：92-94

.[3]王秋颖.浅析水利水电工程建设中的不良地基基础处理方法[J].黑龙江科技信息，2016（33）：233.

作者:柳炎杰 单位:中国水利水电第四工程局有限公司