一、引言
不良地基指的是,由于地基施工地区存在天然的地质缺陷因此满足不了能保持建筑物的稳定性的要求。在水利水电工程中,不良地基对建筑物的影响主要表现在三个方面:第一,所在地区地质条件差,抗滑系数、稳定系数、安全系数都不符合设计规定值;第二,基础的沉陷量过大或不均匀;第三,基础渗漏量或水力坡降超过容许值。
二、不良地基对水利水电工程的影响
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。
三、水利水电工程建筑中不良地基的处理技术
3.1、高倾角软弱带处理
①在挖出软弱带后应回填混凝土,使其作成混凝土塞,通常情况下开挖深度为软弱带宽度的1~1.5倍,两侧开挖边坡为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。②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时,可在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。
3.2、缓倾角软弱带处理
①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工作。②可用高压喷射装备清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂浆。③也可以沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键,或穿过软弱带设抗剪桩。
3.3、坝基涌泉处理技术
在一些不良地基基础中,如松散土层、卡斯特管道与裂隙的存在,很容易形成坝基涌泉现象,为混凝土浇筑带来困难,降低塔身稳定性,为此,需要采取措施,进行坝基涌泉处理。在坝基涌泉处理时需要遵循“能排水则排水,能堵住则堵住”的工作原则,其处理技术主要分为两类:第一,针对基层涌泉现象,如可以采取封堵措施,通过应用混凝土进行封堵;如涌水量较大,则需要将水引入到集水坑之后,选择砾石作为材料进行回填,埋设灌浆管,将积水抽出,进行回填并浇筑混凝土,在处理后期进行回填灌浆。可以使用混凝土进行土坝基础盖顶。第二,在涌泉出口位置布设活动逆止阀门,改变涌泉涌向,这种处理需要在保证水库不漏水的基础上进行。
3.4、深覆盖层处理技术
如水利水电工程地基河流冲击所形成的堆积层厚度较大时,在工程施工中不能全部进行挖除的情况下,因这种深覆盖层孔隙率较大,渗透性较强,十分容易引起渗漏与压缩变形等问题。一般进行深覆盖层的处理方法主要包括以下几种:通过灌浆技术,实现地基固结;应用高压喷射灌浆技术,构建防渗墙;设置混凝土截水墙;采取措施在坝前铺设防渗层;应用强夯法,进行土体压实;应用摩擦桩或沉重桩;进一步扩大地基基础面积等。
3.5、强透水层防渗处理技术
针对水利水电工程建筑而言,强透水层主要包括砾石层、卵石层与砂石层等,这些均属于强透水层,强透水层的存在,除了会增加水量损失以外,还容易出现管涌现象,进一步扩大扬压力,对水利水电工程的稳定性造成很大危害。进行强透水层防渗处理,其方法为:将强透水层进行清除,然后选择混凝土或粘土进行回填,构建建筑截水墙;应用冲击钻机,打造出大口径孔,并回填混凝土,构建建筑防渗墙;使用高压喷射灌浆技术,构建水泥防渗墙;设置反滤层等,通过多种措施的结合,保证地基防渗处理效果。防渗处理可以采取下图方式进行操作。
3.6、可液化土层处理技术
可液化土层的处理技术主要为:第一,将可液化土层进行清除,回填一些防渗性能较好,强度较高的材料,设置反滤层;第二,在可液化土层周围设置混凝土围墙,防止土层向四周流动;第三,在可液化土层中安置砂桩或设计砂井等;第四,应用分层振动技术,进行土层压实。
3.7、淤泥质软土处理技术
淤泥质软土主要包括淤泥、腐泥、泥炭等,其特性主要表现为含水量较高,压缩性较大,承载力较低,抗剪强度较弱。这类不良地基土层多处于一种软塑与流塑状态,淤泥质软土较软,在这类不良地基中施工,容易造成建筑工程的滑移、高压缩变形等问题。进行淤泥质软土处理,主要措施为:建立砂井进行排水;开挖清除并回填强度较高,防渗较好的材料;预留出一定沉陷量;将石块投入质软土层中,将淤泥排除,增强地基强度等。
四、水利水电工程建筑中不良地基处理时需要注意的问题
不同建筑对地基性能的要求不尽相同,因此,建筑受不良地质影响的程度存在着一定差异,其不良地质处理技术也有所区别。在进行水利水电工程建筑不良地质处理时,需要注意以下几点问题:第一,在选择与确定不良地基处理技术之前,应进行现场勘探,根据不良地基的实际情况,进行全面分析,明确出不良地质存在的规模及部位,在此基础上,选择处理技术;第二,对不良地基处理的技术进行综合分析,如技术实现所需要的材料、机器设备、应用条件、施工成本等,综合分析不同处理技术的优缺点,选择最优方案;第三,每一种不良地基处理技术都存在着一定的特殊性,其适用范围需要与实际情况相吻合,在处理不良地基过程中,需要尽量将处理技术的负面影响降到最低;第四,在进行水利水电工程建筑不良地基治理过程中,需要避免出现二次污染现象;第五,在完成水利水电工程建筑不良地基的处理工作之后,需要安排专业人员进行处理效果的综合评估,及时发现问题并进行解决,综合保证不良地基处理效果,保障水利水电工程建筑运行的稳定性与安全性。
五、结束语
随着社会经济的不断发展,能源与环境问题不断突出,建立水利水电工程,可以实现可再生能源的应用,环境环境问题,获得良好的综合效益。然而在水利水电工程施工过程中,经常会遇到不良地基问题。不良地基的存在,容易对水利水电工程建筑的安全性与稳定性造成十分大的负面影响。所以需要通过技术应用,保证地基性能符合设计要求,保障水利水电工程建筑的综合效益。
参考文献
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