水利工程建設(shè)中不良地基處理方法研究

摘要：隨著水電事業(yè)的快速發(fā)展，很多工程需要建立在地質(zhì)條件復(fù)雜、軟弱的地基上，如基礎(chǔ)軟弱帶、膨脹土、喀斯特巖溶地貌等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的地基處理方法。

關(guān)鍵詞：地基處理 膨脹土 基礎(chǔ)軟弱帶

1 概述

近年來(lái)，我國(guó)水利水電建設(shè)快速發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模達(dá)到了前所未有的水平。隨著地質(zhì)條件較好的工程項(xiàng)目的不斷開(kāi)發(fā)，有的新建工程需要建在地質(zhì)條件復(fù)雜、軟弱的地基上。

通常將不能滿足建筑物要求的地基，統(tǒng)稱為軟弱地基或不良地基，主要包括：軟粘土、沖填土、飽和粉細(xì)砂、濕陷性黃土、膨脹土、多年凍土、巖溶等。對(duì)于水利水電工程建筑物來(lái)說(shuō)，不良地基對(duì)建筑物的影響主要表現(xiàn)在如下方面:

(1) 山區(qū)地基條件比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)在地基的不均勻性和場(chǎng)地的穩(wěn)定性兩方面，山區(qū)基巖表面起伏大，且可能有大塊孤石，這些因素常會(huì)導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。地質(zhì)條件差，不能滿足上部結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定的要求，地基可能產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。

(2) 基礎(chǔ)的沉陷量過(guò)大或不均勻性，地基產(chǎn)生這樣的原因主要是由于巖(土)層本身的承載能力不足以滿足建筑物的要求，或因地基基礎(chǔ)巖(土)強(qiáng)度不一，分布不均勻或巖石地基中有軟弱破碎帶分布，在外荷載作用下，沉陷值或不均勻沉陷值超過(guò)容許值。

2 地基處理方法的選擇

在選擇地基處理方案前，應(yīng)完成下列工作：

(1) 收集詳細(xì)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料等；

(2) 根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求和采用天然地基存在的主要問(wèn)題，確定地基處理的目的、處理范圍和處理后要求達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等；

(3) 結(jié)合工程情況，了解本地區(qū)地基處理經(jīng)驗(yàn)和施工條件以及其他地區(qū)相類(lèi)似的場(chǎng)地上同類(lèi)工程的地基處理經(jīng)驗(yàn)和使用情況等。

地基處理方法的確定可按下列步驟進(jìn)行：

(1) 根據(jù)擬建物性質(zhì)，結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，初步選定幾種可供考慮的地基處理方案；

(2) 對(duì)初步選定的各種地基處理方案，分別從加固原理、適用范圍、預(yù)期處理效果、材料來(lái)源及消耗、機(jī)具條件、施工進(jìn)度和環(huán)境的影響等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和對(duì)比，選擇最佳的地基處理方法；

(3) 對(duì)已選定的地基處理方法，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工，并進(jìn)行必要的測(cè)試，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果，如達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)查找原因采取措施或修改設(shè)計(jì)。

3 不良地基一般處理方法

地基加固或處理，按其原理和做法的不同可分為以下四類(lèi)：

(1) 排水固結(jié)法：利用各種方法使軟粘土地基排水固結(jié)，提高土的強(qiáng)度。

(2) 振密、擠密法：采用各種措施，如振動(dòng)、擠密等，使地基土體增密，提高土的強(qiáng)度。

(3) 置換及拌入法：以砂、碎石等材料置換軟土地基中部分軟土，或向地基中注入化學(xué)藥液產(chǎn)生膠結(jié)作用，形成加固體，達(dá)到提高地基承載力的目的。

(4) 加筋法：在地基中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物，以達(dá)到加固地基的目的。

3.1基礎(chǔ)軟弱帶的處理

軟土在我國(guó)沿海地區(qū)分布較廣，長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、渤海灣等沿海地區(qū)都有大面積的軟土。這些地區(qū)的軟土層以海相沉積為主，其固體成分主要為有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的綜合物，厚度為數(shù)米至數(shù)十米。

地基基礎(chǔ)軟弱帶按其傾角大小可分為高中傾角軟弱帶(傾角一般大于30 o)和緩傾角軟弱帶(傾角一般小于30 o)，其對(duì)建筑物的影響是不同的，處理的方法也不一樣。

(1)高傾角軟弱帶處理。

①挖出軟弱帶回填混凝土，作成混凝土塞，開(kāi)挖深度一般為軟弱帶寬度的1～1．5倍，兩側(cè)開(kāi)挖邊坡1：0.5～1：1。

②軟弱帶與庫(kù)水相通的上游端，開(kāi)挖防滲井回填混凝土或設(shè)置防滲齒墻。

③當(dāng)高傾角軟弱帶位于壩肩，可設(shè)置混凝土傳力墻、傳力框架或進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固。

④當(dāng)壩基裂隙帶密集發(fā)育時(shí)，可清除松散體回填混凝土或設(shè)置防滲齒墻。

(2)緩傾角軟弱帶處理。

①將軟弱帶開(kāi)挖清除回填混凝土。

②設(shè)置穿過(guò)軟弱帶的防滑齒墻。

③高壓噴射清除軟弱物質(zhì)回填或灌注水泥漿及砂漿。

④穿過(guò)軟弱帶時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨固。

⑤沿軟弱帶設(shè)鋼筋混凝土抗剪鍵，或穿過(guò)軟弱帶設(shè)抗剪樁。

3.2膨脹土的處理

膨脹土土層中的粘粒成分主要由強(qiáng)親水礦物組成，在環(huán)境的溫度和濕度變化時(shí)可產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形，多呈硬塑狀態(tài)，吸水后膨脹，土層產(chǎn)生較大膨脹力，失水后收縮，因而使建筑物變形，沉陷。

膨脹土地基的處理原則主要是防止水對(duì)地基的影響，其處理的方法一般是：地基開(kāi)挖后注意及時(shí)保護(hù)，防積水、暴曬或冰凍；采用截水墻或阻水帷幕，截?cái)嗤饨缫蛩?主要是水)對(duì)地基的影響；采用穿過(guò)膨脹土層，樁端置于非膨脹土層的樁基。

3.3可液化土層的處理

飽和粉細(xì)砂及部分粉土，雖然在靜載作用下具有較高的強(qiáng)度，但在地震力的反復(fù)作用下有可能產(chǎn)生液化，地基會(huì)因液化而喪失承載能力。常用處理的方法是：(1)將可液化土層開(kāi)挖清除，置人其他強(qiáng)度較高、防滲性能良好的材料。(2)振沖擠密或分層振動(dòng)壓實(shí)。(3)四周用混凝土圍墻封閉，防止其向四周流動(dòng)。(4)穿過(guò)可液化土層設(shè)置砂樁或灰土樁。

3.4淤泥質(zhì)軟土的處理

淤泥質(zhì)軟土包括淤泥質(zhì)土、泥碳、腐泥、以及其他含水量特高，抗剪強(qiáng)度低、承載力低、壓縮性大的土。由于其質(zhì)軟，易產(chǎn)生高壓縮變形、側(cè)向膨脹、滑移或擠出，影響上部建筑物的穩(wěn)定

(1) 樁基法

淤土層較厚，難以大面積進(jìn)行深處理時(shí)，對(duì)中小型水工建筑物，可采用打樁的辦法進(jìn)行加固處理。

(2) 換土法

當(dāng)淤土層厚度在4m以內(nèi)時(shí)，采用挖除淤土層，換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土。1999年，在某縣大套一站排灌閘施工中，就地利用廢河堤上的粉砂土，同水泥按9：1配比拌成水泥土，換填了3m厚的淤泥土層，效果很好，工程至今安全運(yùn)行。

3.5喀斯特地基處理

喀斯特又稱巖溶，它是石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、大理石、巖鹽、石膏等可溶性的巖層受水的化學(xué)和機(jī)械作用而形成的溶洞、溶溝、裂隙等。
水利水電工程喀斯特地基大體上可分為兩種類(lèi)型，一是在建筑物區(qū)喀斯特洞穴、溶隙強(qiáng)烈發(fā)育，形成交叉溶蝕網(wǎng)絡(luò)，此類(lèi)地基強(qiáng)度不均勻，透水性強(qiáng)，且易出現(xiàn)管涌，影響建筑物穩(wěn)定。二是個(gè)別或少數(shù)較大的洞穴，溶蝕管道分布于壩基，形成主要漏水管道，此種洞穴管道有時(shí)充填或半充填，使局部地基承載力降低，破壞了地基巖體的均一性，易產(chǎn)生不均勻沉陷。兩種類(lèi)型的喀斯特地基，處理的方法亦不同。前者以清除置換、截?cái)酀B水、降低揚(yáng)壓力，提高溶蝕破碎帶的力學(xué)強(qiáng)度和完整性為主。后者以防滲堵漏為主，并清除或處理充填物，以提高其力學(xué)強(qiáng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

不良地基在工程建設(shè)中是常見(jiàn)的難題，不良地基處理的方法很多，由于不同建筑物對(duì)地基基礎(chǔ)強(qiáng)度的要求不同，而且各種不良地質(zhì)因素對(duì)建筑物的影響程度也有很大的區(qū)別，因此處理的方法自然也不一樣。
這里值得一提的是，各種處理方法都有其局限性和一定的適用范圍，同一方法不可盲目套用，根據(jù)具體工程綜合考慮，優(yōu)先選用適合于本工程具體條件、便于就地取材、技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、又能滿足施工進(jìn)度要求的處理方法。