浅谈水电工程不良地基处理方法

【摘 要】地基基础强度是关系到上部的建筑物，构筑物稳定安全以及结构可靠程度的关键。天然地基多种多样，不良地基现象在水电工程中非常常见，然而如何处理不良地基，有各种不同方法。其处理方法取决于建筑物对地基基础强度的要求和不良地质因素对建筑物的影响程度。文章对水电工程建设中不良地基基础处理方法进行分析，供业内同行参考。

【关键词】水电工程；不良地基；处理方法

1 水电工程中不良地基的影响

天然地基存在不能满足上部建筑物、构筑物稳定、安全的缺陷，都通常称为不良地基。对于水利水电工程建设来说，不良地基的缺陷对建筑物的影响主要表现在以下几个方面：

（1）因地质原因抗滑稳定安全系数小于设计规定值，产生原因主要是由于岩石与混凝土、岩石与岩石，或其他影响抗滑稳定的结构面，如不同倾角的断层带、节理裂隙带、软弱夹层、破碎带、古风化壳、溶蚀带等的抗压强度低，不能满足上部结构抗滑稳定的要求，地基可能产生局部或整体剪切破坏。

（2）地基的渗漏量或水力坡降超过容许值，产生的主要原因是由于地基存在的孔隙率大的松散砂、卵砾石层、强裂隙透水层、喀斯特渗漏带、构造破碎带以及其他强透水带，从而导致水库大量漏失、扬压力超限、或软弱透水层出现管涌等渗透变形，使地基遭受破坏。

（3）地基的沉降量过大或沉降量不均匀，从而造成建筑物破坏、变形。

（4）因地基内无粘性粉细砂层，经内振动（机械振动、地震等），可能产生液化，造成建筑物失稳；或因震陷造成建筑物破坏。

2 不良地基的一般处理方法

处理不良地基的目的，在于使建筑物达到安全稳定的要求。一般处理的方法概括起来可分为以下几种：

2.1 坝基涌泉处理方法

坝基涌泉或癞子基岩裂隙、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塔身不稳定。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。涌泉处理一半常采取的办法如下：

（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筑粘土。

（2）在涌泉出口安装活动逆止阀门，使其可向库内涌水，但不能使库水漏失。

2.2 深覆盖层处理

当地基处河流冲击层砂、卵、砾石层、碎石层、破残积层洪积或堆积层或其他原因形成的冲击堆积层厚度较大时，不便于全部开挖清除时，因其松散，孔隙率大，渗透性强，易产生压缩变形和渗漏，有时因其中夹有软弱夹层，不利于抗滑稳定。一般常用的处理方法是：（1）用强夯法或真懂碾夯实或压实土体表层；（2）对地基进行固结灌浆和帷幕灌浆；（3）设置混凝土截水墙或用高压喷射灌浆构筑防渗墙；（4）坝前铺盖防渗；（5）采用沉重桩或摩擦桩；（6）扩大基础。

2.3 强透水层的防渗处理

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、卵、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。

2.4 可液化土层的处理

可液化土层是指无粘性土层或少粘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。常用的处理方法是：

（1）将可液化土层开挖清除，置入其他强度较高、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。

2.5 淤泥质软土的处理

淤泥质软土包括淤泥质土、泥炭、腐泥、以及其他天然含水量特高，抗剪强度低、承载力低、压缩性大的土，多呈软塑及流塑状态。由于其质软，易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出，影响上部建筑物的稳定。土坝坝基的淤泥质软土排水困难，长期难于稳定。常采取的处理办法是：（1）开挖清除；（2）置换砂层，或砂垫层排水；（3）砂井排水；（4）抛石挤淤；（5）控制加荷速率，使其缓慢排水固结；（6）扩大建筑物挤出或采用桩基；（7）预留沉陷量；（8）用镇压层法，如反压护堤平台。

2.6 软弱夹层基础的出力

地基基础软弱带按其倾角大小可分为高中倾角软弱带和缓倾角软弱带，其对建筑物的影响是不同的，处理的方法也不一样。

2.6.1 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1～1.5倍，两侧开挖边坡1：1～1：0.5。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。软弱带与库水相同的上游端，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，可清楚松散体回填混凝土或设置防渗齿墙。

2.6.2 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刚劲混凝土，并做好回填固结灌浆。设置穿过软弱带的防滑齿墙。高压喷射清楚软弱无知回填或关注水泥浆及砂浆。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。

3 不良地基处理注意事项

由于不同建筑物对地基的要求不同，因此各种不良地质因素对建筑物的影响程度也有很大的区别，处理的方法也不一样。一般来说，应该注意下列事项：

（1）在选用处理方法前，必须仔细阅读有关勘察资料，进行全面分析，确定不良地质现象的部位、规模、特性。

（2）调查研究拟采用方法的基本作用、适用条件、优缺点、材料和机具，并注意总结已往的经验教训。

（3）应当注意到各种处理方法都有其局限性和一定的使用范围。

（4）注意环境保护，避免因地基处理对地面水或地下水造成污染。

（5）不良地基处理结束后，应检查处理效果，并建立工程技术档案。

4 结论

在水利水电工程建设中，与上部结构比较，地基的不确定因素多、问题复杂、难度大。地基问题处理不好，后果非常严重。若处理得好，不仅安全可靠而且具有较好的经济效益。总结国内地基处理方面的经验教训，推广和发展各种地基处理技术，提高地基处理水平，这对加快工程建设速度、节约建设投资具有特别重要的意义。

参考文献：

[1]郑俊杰.地基处理技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2004（9）.

[2]赵晓英.水利水电工程中不良地基勘察工作[J].科技导报，2008（8）.