水利水电基础工程与地基处理技术的现状和展望

陈国柱

摘 要：我国整体建设速度的飞速增长为水利水电基础工程建设提出了更高的要求，而这类工程的施工环境往往非常复杂，因此对地基的处理技术要求非常严格。本文针对水利水电基础工程与地基的处理技术进行探究，剖析其现状并展望其未来发展。

关键词：水利水电 基础工程 地基处理

中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0041-02

我国经济的稳步前进带动了水利工程建设的进步，三峡工程等一批大型水利水电工程的竣工势必为我国的水利工程建设提出新的课题。基础工程与地基处理技术是水利水电工程建设中的重点也是基础，关系着整个工程的顺利实施。因此必须当作一件大事来抓，对其相关技术绝对不能马虎。

1 水利水电工程概述

水利水电工程是能源工程的一种，水利水电产生的电能属于可再生能源，因此水利水电工程也是一种环保工程，该工程所需要的技术和资金都比普通能源工程更高。因此，我国的水利水电工程可以说是我国经济和技术进步下的产物，是我国飞速发展的象征之一。

水利水电工程通常具有技术难度高、规模大、经济效益长远等特点，而技术是一切的根本。技术保障不仅关联到工程中众多子工程的施工建设，更直接影响未来的水利水电效益，只有灵活应用，努力创新，才能将高新技术有效注入到工程建设中去，令水利水电工程在未来发挥最大的作用。

2 国内水利水电基础工程与地基处理技术的现状

2.1 水利水电基础工程与地基处理技术发展状况

（1）全新的工程需求。

有需求才会有进步，我国的水利水电建设速度在这二十年来明显加快，工程数目的激增使得可选择的施工区域大大减少，许多工程被迫在复杂或不良的地质环境下施工。这些环境对基础工程和地基处理的技术要求非常之高，原有的技术很难达到，这种情况促使我们的技术人员加快了对新技术的开发与引进。

（2）更大的工程规模。

不同于旧式小型工程，一些超高型大坝与大型水电站在近些年开始投入建设。这些工程由于规模巨大，所以为了确保安全稳固和力学性能，对基础工程和地基处理的要求极高。

（3）更短的工期要求。

水利水电工程对工期有严格的要求，要求基础工程和地基处理能实现快速施工。举例来说，当在江河中筑造围堰对江河进行节流时，只有迅速构筑出防渗体系才能进行围堰内的干作业施工，当这类工程在长江、黄河等水流量极大的水系进行时，在快速施工方面的要求就更高了。

2.2 水利水电基础工程与地基处理技术存在问题

水利水电工程的基础工程和地基处理技术主要受外部地质条件影响，复杂恶劣的地质环境会形成不良地基，最终导致地基无法承重，引发严重后果。常见的不良地基问题主要有如下三种：

（1）抗滑结构面强度不足。

这种问题通常由恶劣的地质条件引起，当抗滑结构面强度不足时，其承压能力就会下降，相应的抗滑能力与地质稳定性之类的设计指标就难以满足，最终导致地基上的建筑物抗滑性和稳定性过低，不能满足施工要求。

（2）土质强度不足。

有些地基的土层土质相当松软，有些则是软硬分布不均，还有些强度薄弱的部分会在土层中突然出现，以上三种情况都会引起地基土层的强度不足，这种地基受到上部建筑物的重压会引发极其严重的不均匀沉降现象，导致建筑物的变形。

（3）渗水透水现象。

在地基结构松散的地形往往会有大量的渗水透水现象产生，这现象会使得工程最终的渗漏量大大超标。一般来说，砾石层与构造碎带等容易透水的地质环境比较容易出现这类问题。

3 水利水电基础工程与地基处理中的方法与措施

3.1 地基加固技术

（1）挖除置换。

在面对薄弱的软土层时，挖除这些软土，以无侵蚀材料（粗砂、石屑、水泥等）换填。

（2）排水固结。

通过人为施工的手段，在地基的内部做出垂直的排水道，这样一来外荷载的作用会完成排水与加压，令软基内的水排出，固化剩余固体部分。

（3）振动水冲。

这项措施需要使用专门的振动机械，利用这种机械在土层上打出振冲造孔，然后在这些振冲造孔中填入碎石，以这种方法对地基进行加固。

3.2 地基防渗技术

水利水电工程与水密切相关，水利工程建筑难免有渗透变形的危险，为了应对这种状况，通常采取高压喷射注浆或者建造防渗墙的方法来进行防渗处理。高压喷射注浆的过程是先用钻机钻入土层，然后通过特制喷嘴和喷射管道高压高速喷射水泥浆液，将射程内的土层击碎。防渗墙则是在透水地基外部的水下淤泥上打出圆孔，插入钢筋，然后浇筑混凝土建造的地下墙体。

4 方法与措施实施后的作用与效果

4.1 地基加固技术的作用与效果

（1）挖除置换。

通过将软土部分置换为硬质结构，使地基层的强度硬度获得了显著提升，不仅满足了施工标准，保障了工程质量，而且对防渗工作有良性影响。

（2）排水固结。

将软基内多余的水分排出，令剩余的固体部分硬化加固，这种技术手段能提高软基强度，有效控制软基导致的地基失衡与不均匀沉降现象。

（3）振动水冲。

这种技术的实施前提是地基具有足够的初始抗剪强度。因为采用碎石对整体结构进行了补强的缘故，所以能达到很高的力学性能。

4.2 地基防渗技术

高压喷射注浆可以令喷射出的水泥浆和冲破的土体相互混合，二者硬化后形成的固结体具有极高的强度和防渗性，而防渗墙的建造则等于为透水地基提供了额外的一层防渗保护。二者都能起到保护原地基的作用与效果。endprint

5 水利水电建设项目中基础工程与地基处理技术的重要性

水利水电工程建设中，基础工程和地基处理的作用主要由三方面决定，分别是其自身的功能、所占的投资比重和在项目中的重要性。

在自身功能方面，基础工程和地基处理承担着满足多项工程技术需求的重任，这其中包括了对建筑物地基物理性能与力学性能的改善，对整体性能的补强，对防渗能力的提高等，这些功能都是工程整体建筑安全运行的保障。

在资金投入比率方面，无论是基础工程还是地基处理都需要极为庞大的资金注入，这主要包括以下几点原因：其一，这两种工程都需要在地下进行施工，因此需要专门的技术和专业的设备；其二，地基施工难度很高，施工环境危险，包括了露天、洞内、边坡、水下等各种危险系数极高的环境，因此必须使用安全设施以确保施工人员安全；其三，需要防备各种大型自然灾害引起的损失；其四，施工地域的地质条件往往很复杂，施工难度大，且难以确定施工方案。从以上四点可以看出，基础工程和地基处理不仅所需投资比率高，而且具有很高的风险性。

基础工程和地基处理的安全运行影响着水工建筑物的实际运行效率，甚至关乎其整体的安危，一旦基础工程出现缺陷导致无法发挥作用，水工建筑物甚至有可能整个损毁。因此，基础工程和地基处理在项目中是基础重点，具有无可比拟的重要性。

6 水利水电基础工程与地基处理技术的展望

我国在水利水电的基础工程和地基处理技术上已经取得了一定的成就，获得了相当的发展，但仍未可比拟国际先进水平，因此还是有相当大的成长和发展空间的。而成长的关键就在于技术，只有技术进步了，总体水平才能获得有效提升。

（1）探索和开拓技术新应用空间及使用范围。

不能把基础工程与地基处理技术当成单纯的水电工程建设，因为这项工程中同时牵扯到环境工程、矿业工程、石油工程等多个领域，具有很大的技术拓展空间。其中在环境上主要的问题有：第一，工程中工程垃圾的处理问题；第二，工程造成的空洞对石油和矿业开采安全的危害问题。这两项问题都可以学习国外已有的先进解决方案。第一个问题可以利用防渗墙与高喷灌浆来解决，第二个问题则可以使用充填灌浆的技术方法对地下的各处空缺进行填充，以防止在石油和矿产的开采过程中出现垮塌现象。

（2）开发工程与技术的新材料、新工艺与新设备。

积极学习国外已有的先进相关技术是快速获得进步的有效手段，比如：学习国外的TRD防渗墙技术，令软土地基施工中可以在原位将水泥连续搅拌成墙；学习国外的新型防渗墙接头技术，在新式插接式接头的材料上使用遇水即可膨胀的某种橡胶；学习新型的灌浆控制方法，利用计算机对灌浆进行设计与控制；学习新型的混凝土灌注桩制造技术，使用振冲器造孔来进行制成等等。这些新技术、新材料的学习和研发都是建立在旧有技术的基础上的，对整体工程水平的提高有很大帮助。

（3）适应水利水电基础工程与地基处理技术的发展新要求。

水利水电工程目前越来越向大型化发展，施工条件相应地越来越复杂，因此施工要求也越来越高。在这种情况下，基础工程和地基处理技术都要向新的施工要求看齐。例如：坝基在整体性能、防渗性能、承载能力上都要具备更高的水准，这样才能适应超高大坝的工程需求；使用地下连续墙工艺来支撑锚锭结构并构筑围护体系用于防渗，这样才能实现特大型的跨桥梁施工；钢管桩与大型的钻孔灌注桩可以完成特大型跨海大桥的桥墩基础建设；要建造出抗侧向变形能力和承重能力更强的基础，才能满足超高速铁路在桥墩上的质量要求。这些新工程不仅规模巨大，而且工程质量要求都比以往的更高，只有开发相应的新技术、新工艺才能适应它们的建设。

另外，施工环境的日益严峻也成为不得不注意的问题，这一问题主要由过快的城市化和工业化进程引起。城市化的高速进程大大缩小了可选择的施工空间，迫使许多工程不得不在地质条件相对恶劣的区域内进行。而工业化则引发了一系列环境问题，比如地下水抽取过多使得地面沉降，工业垃圾的堆积占用大量空间并污染土地等，这些都会对施工造成很大的不利影响。为了克服这些难题，更先进的技术是非常有必要的。

7 结语

水利水电工程是我国可持续发展战略的重要组成部分，其工程建设规模大、耗资高、工期长，因此，作为工程顺利进行的前提基础工程和地基处理技术一定要进一步完善化。基础工程和地基处理技术的进步关系着水利水电工程建设的整体水平，更进一步关乎我国清洁能源的开发与利用，是会绵延后世的重要工程技术。

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