水利工程不良地基施工加固技术探讨

司秋云 孙涛

【摘要】随着我国水利工程大型化、规模化和多功能化的发展， 水利工程对地基的要求越来越高， 水利工程地基的稳定直接决定着水利工程整体的质量水平和安全水平，因此研究如何提高水利工程地基的稳固性成为水利科技的一个重要目标和发展方向，是建设高品质水利工程的重要基础。

【关键词】水利工程 不良地基 施工加固技术

前言

我国水利工程开发历史也已有多年，一些水文条件和地质条件好的地区早就被人们看重并被开发并落成。所存在的水利资源量远远满足不了日益发展的国民经济建设的总需求，自然而然增开新的水利项目越来越显得必要。而这就迫使我们在不良建基面上开设水利工程，但是这对水利工程建筑物不利，其迫害主要表现在基础沉陷量过大或不均衡，基础渗漏量或水力坡逾越阀值。由于一些地基基础上的地质条件差、抗滑小于设计规定值，另外，由于地质条件差会引起的抗滑稳定安全系数低于规定值，而且，地基内的无粘性土粉细砂会因振动而液化，这些都会破坏建筑物稳定功能的发挥。再加上沉陷也会在不同程度上造成建筑物破坏等不同方面。

1 水利建设中几种常见的不良地基

水利工程施工中，由于施工环境的复杂与施工方法的影响，多数工程的地基环境都属于不良地基， 这种情况下就必须要提前对地基进行处理，从而达到提高工程质量的目的。在目前水利建设中，常见的不良地基主要包含以下几种。

1.1 多年冻土

这种土质主要分布在我国东北、西北以及青藏高原地区，由于这些地区常年温度偏低，冻土现象较为严重。虽然这些冻土地区的地基有着瞬间承载大的特征， 但是其严重的流动性、转变性给我们施工造成巨大的影响，如果在施工中遇到这种地基的时候，我们必须全面考虑这种土质的长期稳定性和承载力。

1.2 饱和松散砂土

这种地基在平时表现出稳定的状态，一旦受到外界振动因素的干扰，由于土壤颗粒变形排列，使得整个地基出现变形、液化的现象，进而丧失承载能力。在对这种不良地基进行处理的时候，我们需要注意它的荷载变动，根据不同的荷载和动力要求对其进行处理， 将其中容易出现的可能性和液化性充分处理，然后有针对。有目的的进行处理。

1.3 湿陷性黄土

这种土层主要分布在我国北方、东北以及华东地区， 在这些土壤处理的时候除了需要注重原来土壤变动机理外，还要考虑由于地基失陷而引发的沉降、开裂等现象，并将这些问题提前加以处理，做到防患于未然。

2 水利工程地基处理技术

2.1灌浆处理技术

灌浆处理技术在我国水利工程中应用广泛，不仅可以进行水利工程地基的处理，还可修补水工混凝土结构存在的裂缝，我国的水利工程中灌浆孔的最大处理深度已突破200 m。

2.1.1施工材料

所使用的水泥灌浆材料有稳定浆液、细水泥浆液、湿磨水泥浆液及干磨改性细水泥等材料，或使用膏状浆液。在小浪底坝基处理时，采用了稳定浆液施工材料，有效地将浆液2小时的析水率控制在5%以内；在三峡二期工程及大黑汀水库分别使用了湿磨水泥砂浆、干磨改性细水泥材料，施工效果较普通水泥灌浆有较大改善；贵州红枫水电站利用膏状浆液，达到了提高地基稳定性的目标。

2.1.2坝基帷幕灌浆

坝基帷幕灌浆是指布置在靠近上游迎水面的坝基内，形成一道连续的防渗幕墙。其目的是减少坝基的渗流量，降低坝底渗透压力，保证基础的渗透稳定。帷幕灌浆的深度主要由作用水头及地质条件等确定，较之固结灌浆要深得多，有些工程的帷幕深度超过百米。施工中，通常采用单孔灌浆，所使用的灌浆压力比较大。如在二滩及小浪底的水利工程中，就采用了自下而上纯压式灌浆法及GIN灌浆法。

2.1.3固结灌浆

目的是提高基岩的整体性与强度，并降低基础的透水性。当基岩地质条件较好时，一般可在坝基上、下游应力较大的部位布置固结灌浆孔；在地质条件较差而坝体较高的情况下，则需要对坝基进行全面的固结灌浆，甚至在坝基以外上、下游一定范围内也要进行固结灌浆。

2.2振冲技术

当对水利工程的不良地基进行加固或防土体发生震动液化施工时，可采用振冲技术，其振冲作用长度可达30 m以上。由于常规的适合砂土的连续填料法及黏土的间断填料法都存在着处理深度较小的缺点，当振冲深度很大，易出现砂土塌孔及软黏土锁孔等质量问题，已不能满足水利工程对软土地基处理深度的需求。随着振冲施工中所使用的振冲器振动能力的不断提高（振冲器的功率已从30 kW发展为150 kW），以及对土体加密标准的提升，强迫填料法成为主要的施工方法，该工艺可针对不同的土体进行调速及调频，能够顺利穿透粗颗粒地层，制桩能力较强，可对留振时间、加密电流及加密段长等三个指标进行同步控制。在飞来峡水利枢纽坝基粗砂加密处理、三峡二期填筑料及小浪底围堰填料加密处理等工程中都应用了振冲施工技术。

2.3防渗墙技术

当地基位于河流冲击堆积层的厚度过大，当采用挖除堆积层的施工方法难度过大时，为减小土体孔隙率大及渗透性强所造成渗透及变形的影响，并提高土体的抗滑稳定性，可采用设置防渗墙的施工方案。此技术在我国已建造出长度达100 m、厚度达1.5 m、截水面积达23.15万m2的防渗墙。

2.3.1施工材料

防渗墙墙体材料常用塑性混凝土、自凝灰浆、固化灰浆及高等级混凝土等材料。塑性混凝土是指水泥用量较少、黏土及膨润土等掺合料较多的混凝土，与普通混凝土相比，其具有弹性模量值低及变形能力强的特点，是柔性防渗墙体材料。塑性混凝土墙在临时围堰或中低水头大坝等工程中应用广泛，如固化灰浆是指，与自凝灰浆类似，只是添加材料换成了胶凝材料，在铜戒子及王甫州等低水头闸坝中应用较多；高等级混凝土较其他墙体材料具有强度高的优势，可承受较大的大坝及高水头压力，在小浪底主坝和冶勒防渗墙中都有应用。

2.3.2墙段连接

目前，接头管施工法应用较普遍，与其他接头方法相比，其施工速度较快，不存在浪费混凝土的现象。在四川狮子坪水电站的防渗墙施工中，采用了接头管施工法，成功地将墙深100 m、厚1.2 m的防渗墙建成。

2.4高喷灌浆技术

高喷灌浆技术不仅可以加固地基，还可以作围堰的防渗工程及坝基覆盖层的施工。通过压缩空气或利用高压水及高压浆切割土体，进行防渗墙的施工。三峡工程永久船闸南五竖井某断层，在运用水泥化學复合灌浆方面取得较好的经验。该断层宽度5 m左右，内含软弱泥化的角砾岩、碎裂花岗岩及疏松软塑夹坚硬碎屑等，断层的规模大、性状差，对结构受力极为不利。施工中分别采用高压旋喷灌浆技术处理松软物质；用水泥灌浆充填挤压大裂隙，增加被灌岩体的强度；最后将化学浆液灌注到细微裂隙中，使多裂隙的断层胶结成一个整体，极大提高了其物理力学性质。

2.5预应力锚固技术

预应力锚固技术被广泛应用于水利工程的边坡加固工程，进而加强不良土体的稳定性。预应力锚固技术多采用抗拉强度在1 860 MPa以上的钢绞线，并具有耐腐蚀性及低松弛等特性，锚索孔多采取干式成孔的施工方法。该技术在三峡、小浪底、二滩及石泉水电站等工程中，都有所应用。

结束语

总之，在水利工程中不良地基基础是常见现象之一，其处理方法多种多样，但是由于水利建筑物功能、结构和特征的不同，对不良基础的处理方法要求也不尽相同， 其处理效果当然也就不一样了。由于地基处理质量对整个工程处理质量影响很大，因此必须要在施工中提前做好基础处理，这样能有效的消除不良地基对上部建筑物造成的不利用影响，有效保障了工程质量。

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