不良地質條件下水利水電工程處理措施分析

詹考生

【摘要】當前，我國市場經濟處于快速發展時期，國內的水利資源已經無法滿足現代社會的需要。但是我國能夠修建水利水電工程的位置基本上已經處于飽和，這就促使了水利水電工程的發展必須要在不良地質上進行修建。但不良地質如果處理不當，必然會給水利水電工程帶來極大的安全隱患，因此，必須采取安全可靠的方式來進行修建，確保水利水電工程的安全性。

【關鍵詞】水利水電工程；不良地質；處理

隨著國民經濟建設發展對水利資源的需求量的加大，水文條件、地質條件均較為優越的地區，已被優先開發或已經建成水利工程，現有的水利工程已不能滿足發展的需求，還需不斷地開發建設新的水利水電項目。今后不得不在不良的建基面上建設水利工程。不良地基是指由于地基的自然性能缺陷，不能滿足水利工程建筑物穩定對地基的要求。對于水利水電工程建筑物來說，不良地基對建筑物的影響主要表現在基礎的沉陷量過大或不均勻性，基礎滲漏量或水力坡降超過容許值。

一、不良地質對建筑物的主要影響

（一）地質條件差，抗滑效果達不到設計規定值

導致這種現象產生的主要原因是由于巖石和混凝土、巖石和巖石以及其它節理裂隙帶、古風化殼、軟弱夾層、破碎帶等結構面的抗壓度太低，滿足不了上部結構相關方面的抗滑要求，或者是因為地基基礎對整體和局部形成的剪切破壞。

（二）地基基礎沉陷量偏大或均勻度不夠。

這種現象產生的原因多數是因為巖層內部承載力難以達到支撐建筑物的水平。此外，造成這種現象的原因還有地基基礎強度的不統一，均勻度的不統一以及地基軟弱破碎帶在分布上存在的問題。因為外負荷承載的影響，導致地基中的斷層破碎帶、軟弱巖石、淤泥質軟土、濕陷黃土、膨脹土等方面的沉陷值超出了限定的容許值。

（三）滲漏量或水利坡降超出容許范圍

之所以超出容許范圍是因為地基的基礎層存在孔隙過多的松散砂、礫石層、喀斯特滲漏帶、構造破碎帶以及其它一些透水層。這些因素致使揚壓力超出規定限制，水庫過多漏水以及軟弱透水層變形。

（四）地基中無粘土粉細砂層液化

無粘土粉細砂層被液化主要是因為振動和震陷，因振動和震陷直接導致建筑的破損。

二、不良地質條件的常用處理方法

（一）對強透水層的處理

以大壩為例，剛性壩基砂、卵、礫石都屬于強透水層，一般都加以開挖清除，土壩壩基砂、卵、礫石層因透水強烈，不僅損失水量，且易產生管涌，增大壓力，影響建筑物的穩定，一般都加以防滲處理。處理的方法是：1.將透水層砂、卵、礫石開挖清除回填粘土或混凝土，構筑截水墻。2.利用沖抓鉆或沖擊鉆機作大口徑造孔，回填混凝土或粘土形成防滲墻。3.利用高壓噴射灌漿方法修筑水泥防滲墻。4.水泥或粘土帷幕灌漿。5.壩前粘土或混凝土鋪蓋，延長滲徑，帷幕后排水減壓，設置反濾層。

（二）對可液化土層的處理

可液化土層是指無粘性土層或少粘性土層在靜力或振動力作下，孔隙水壓力上升，抗剪強度瞬時消失的土層，土層的液化可使地基沉陷、滑移失穩、危及上部建筑物的安全。常用處理的方法是：1.將可液化土層開挖清除，置入其他強度較高、防滲性能良好的材料。2.振沖擠密或分層振動壓實。3.四周用混凝土圍墻封閉，防止其向四周流動。4.穿過可液化土層設置砂樁或灰土樁，或設置砂井。

（三）軟弱夾層基礎的處理

地基基礎軟弱帶按其傾角大小可分為高中傾角軟弱帶和緩傾角軟弱帶，其對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

挖出軟弱帶回填混凝土，做成混凝土塞，開挖深度一般為軟弱帶寬度的1—1.5倍，兩側開挖邊坡1：1—l：0.5。當軟弱帶較為疏松，且寬度較大時，可采用混凝土梁或混凝土拱，以使上部荷載傳至兩側完整巖體。對土壩壩基軟弱帶，為防止滲流淘刷壩身填士，可清除部分軟弱帶后回填混凝土或粘土，形成阻水蓋板。軟弱帶與庫水相通的上游端，開挖防滲井回填混凝土或設置防滲齒墻。當高傾角軟弱帶位于壩肩，特別是拱壩壩肩時，可設置混凝土傳力墻，傳力框架或進行預應力錨固；對重力壩破碎巖體壩肩，當破碎巖體自身穩定沒有問題，可在破碎巖體中設置混凝土防滲墻。當壩基裂隙帶密集發育時，可清除松散體回填混凝土或設置防滲齒墻。

2.緩傾角軟弱帶處理

將軟弱帶開挖清除回填混凝土，若上盤巖體尚堅硬完整，且全部開挖工作量過大時，可利用平硐或豎井開挖清除軟弱帶回填混凝土或鋼筋混凝土，并做好回填固結灌漿。設置穿過軟弱帶的防滑齒墻。高壓噴射清除軟弱物質回填或灌注水泥漿及砂漿。穿過軟弱帶時進行預應力錨固。沿軟弱帶設鋼筋混凝土抗剪鍵，或穿過軟弱帶設抗剪樁。

（四）深覆蓋層處理

當地基處河流沖積層砂、卵、礫石層、碎石層、坡殘積層洪積或泥石堆積層或其他原因形成的沖積堆積層厚度較大時，不便于全部開挖清除時，因其松散，孔隙率大，滲透性強，易產生壓縮變形和滲漏，有時因其中夾有軟弱夾層，不利于抗滑穩定。一般常用的處理方法是：1.用強夯法或振動碾夯實或壓實土體表層。2.對地基進行固結灌漿和帷幕灌漿。3.設置混凝土截水墻或用高壓噴射灌漿構筑防滲墻。4.壩前鋪蓋防滲。5.采用沉重樁或摩擦樁。6.擴大基礎。

（五）淤泥質軟土的處理

淤泥質軟土包括淤泥質土、泥碳、腐泥、以及其他天然含水量特高，抗剪強度低、承載力低、壓縮性大的土，多呈軟塑及流塑狀態。由于其質軟，易產生高壓縮變形、側向膨脹、滑移或擠出，影響上部建筑物的穩定。土壩壩基的淤泥質軟土排水困難，長期難于穩定。常采取的處理辦法是：1.開挖清除。2.置換砂層，或砂墊層排水。3.砂井排水。4.拋石擠淤。5.控制加荷速率，使其緩慢排水固結。6.擴大建筑物基礎或采用樁基。7.預留沉陷量。8.用板樁墻封閉和在底部側向填砂、礫石阻滑。9.用鎮壓層法，如反壓護堤平臺。

（六）壩基涌泉處理方法

壩基涌泉或來自基巖裂隙、松散土層或來自喀斯特管道，可能造成土壩的管涌流土破壞造成壩身不穩定。也給混凝土澆筑帶來困難，甚至形成漏水通道，因此必須妥善加以處理，處理原則是能堵則堵，能排則排。涌泉處理一般常采取的辦法如下：1.對基巖涌泉，能封堵者予以混凝土封堵，涌水量大者，引水入集水坑，回填礫石，并預埋灌漿管，然后抽水并回填混凝土封堵，后期再進行回填灌漿。作為土壩基礎，于混凝土蓋頂上再鋪筑粘士。2.在涌泉出口安裝活動逆止閥門，使其可向庫內涌水，但不能使庫水漏失。

結語

處理水利工程建設中不良地基基礎的方法有很多，但由于不同建筑物對地基基礎的要求不同，而且各種不良地質因素對不同建筑物的影響程度也有很大的區別，因此處理的方法自然也不一樣。各種處理方法都有其局限性，要根據具體工程綜合考慮，優先選用適合于本工程具體條件、便于就地取材、技術上可靠、經濟上公道、又能滿足施工進度要求的處理方法。

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