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水利水电工程中常见不良地基及处理技术方法探讨

2015-07-14 256 0

1影响水利水电工程建设中不良地基因素分析
　　（1）地质条件差，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、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，地基基础可能产生局部或整体剪切破坏。
　　（2）基础的沉陷量过大或不均匀性，地基基础产生这样的原因主要是由于岩（土）层本身的承载能力不足以满足建筑物的要求，或因地基基础岩（土）强度不一，分布不均匀或岩石地基中有软弱破碎带分布，在外荷载作用下，沉陷值或不均匀沉陷值超过容许值。
　　（3）地基内为无粘性土粉细砂层因振动（机械振动、地震等）可能产生液化，造成建筑物失稳破坏，或因震陷造成建筑物破坏。
　　2不良地基对中小型水利水电工程造成不利影响分析
　　2.1 造成地基基础不均匀或大量地沉陷
　　由于不良地基所在的岩土层有的本身所能达到的承载力无法满足上部建筑物的需求，也有的岩土层地基基础层岩土的分布不均，强度不一，还有的岩土层地基中存在软弱破碎岩土带的分布。由于这些情况的存在，就会导致外荷载作用的地基层的沉陷值不均匀沉陷值不足，无法满足上层建筑物的需求。比如地基岩土层中含有软质岩石，断层破碎带，湿陷性黄土层，淤泥质软土层，膨胀土层等等，都会导致建筑物的变形，因为地基基础问题引起的大量地面沉陷，造成建筑物破坏等现象。
　　2.2 造成地质条件恶劣，抗滑稳定安全性过低
　　不良地基所在的岩土层中由于岩石和岩石之间岩石和混凝土之间等需求抗滑稳定性的结构面，其抗滑稳定性的安全系数相对过低。主要有以下几个因素的影响，比如说古风化壳土层，软弱夹层土层，不同倾角的断层土层，破碎带土层，节理裂隙带土层，溶蚀带土层等这些土层的抗压强性相对较低，无法满足上部建筑物需求的抗滑稳定性能力，地基基础部分，也就会因为地基抗滑性不足导致局部或者整体的剪切性破坏。
　　2.3造成地基出现液化现象
　　地基内由于存在着大量的无粘性土粉细砂层，这些砂层可能会因为发生振动而出现液化现象，强大的震陷会导致建筑工程的稳定性受到很大破坏，影响整个中小型水利水电建设。
　　3水利水电工程不良地基处理方法分析
　　3.1强透水层防渗处理
　　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。
　　3.2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。常用处理的方法是：
　　（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。
　　3.3软弱夹层基础处理
　　3.3.1 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。
　　软弱带与库水相通的上游端，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，可清除松散体回填混凝土或设置防渗齿墙。
　　3.3.2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钢筋混凝土，并做好回填固结灌浆。设置穿过软弱带的防滑齿墙。高压喷射清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂浆。
　　3.3.3淤泥质软土处理
　　淤泥质软土包括淤泥质土、泥碳、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）控制加荷速率，使其缓慢排水固结。
　　（5）扩大建筑物基础或采用桩基。
　　（6）用板桩墙封闭和在底部侧向填砂、砾石阻滑。
　　3.3.4 深覆盖层处理
　　当地基处河流冲积层砂、卵、砾石层、碎石层、坡残积层洪积或泥石堆积层或其他原因形成的冲积堆积层厚度较大时，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。常用处理方法如下：
　　（1）用强夯法或振动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。
　　4水利水电工程中的喀斯特地基处理措施分析
　　水利水电工程喀斯特地基大体上可分为以下两种类型：
　　第一：在建筑物区喀斯特洞穴、溶隙强烈发育，形成交叉溶蚀网络，在断层破碎带交汇处，破碎岩体较宽厚，加之溶蚀作用，常形成“泥包石”，或“泥夹石”状，洞隙问岩体常风化松动，溶洞或溶隙中有时充填有较松散透水的泥沙。此类地基强度不均匀，透水性强，且易出现管涌，影响建筑物稳定。
　　第二：个别或少数较大的洞穴，溶蚀管道分布于坝基，形成主要漏水管道，此种洞穴管道有时充填或半充填，使局部地基承载力降低，破坏了地基岩体的均一性，在荷载作用下，易产生不均匀沉陷。两种类型的喀斯特地基，处理的方法亦有所区别。前者以清除置换、截断渗水、降低扬压力，提高溶蚀破碎带的力学强度和完整性为主，或在结构上扩大基础，转移压力。
　　4 水利水电工程中的坝基涌泉处理措施分析
　　坝基涌泉或来自基岩裂隙、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坝身不稳定。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。笔者建议涌泉处理一般常采取的办法如下：
　　（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。
　　参考文献
　　[1]张敏.浅谈水利水电工程中不良地质的基础处理措施 [J]民营科技.2010（05）
　　[2]王萍.论水利水电工程中常见不良地基及处理技术 [J]山西水利.2011（03）

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