水利工程中不良地基的處理措施

劉巧玲

（定西市安定區巉口水利工作站，甘肅 蘭州 743022）

0 引言

受復雜地質水文條件影響，水利工程中常見透水層、可液化土層、軟弱地基、淤泥地基、深覆蓋層地基等不良地基，會對水利工程建設施工造成極大影響。為保障水利工程建設質量，提升地基承載力與穩定性，需針對各不良地基土層進行分析，結合地基實際情況進行處理應對，合理運用多種處理技術，最大限度提升不良地基處理效果。本文探討水利工程中常見的不良地基及其處理技術，結合水利工程實例進行針對性分析，旨在明確不同類型不良地基適宜的處理技術，為類似工程提供一定的參考。

1 水利工程中常見的不良地基及其處理

1.1 透水層處理

水利工程施工期間，需將強透水層挖除，并處理礫石、砂石等結構，該類結構透水性強，不進行清除處理可能會引發管涌問題，同時需約束限制壓力參數，以此保障防滲效果。透水層處理技術具體包括：（1）運用混凝土材料或黏土材料替換透水層范圍內的礫石、砂石，在此基礎上構筑截水墻，用于降低地層透水性，防止透水層降低水利工程施工效果。此外，需在沖抓鉆等用具幫助下控制孔徑，確保黏土、混凝土的換填效果，同時還可加固防滲墻[1]。（2）引入高壓噴射灌漿處理技術，進一步加強防滲效果。施工過程中，需運用混凝土、黏土進行地層鋪設，并做好帷幕排水降壓處理，構筑反濾層結構。在反濾層結構作用下提升水利工程地基穩定性，對透水層進行良好處理。

1.2 可液化土層處理

可液化土層是水利工程常見的不良地基類型。無黏性土層孔隙水壓力，在物理學靜力作用下容易產生驟升現象。壓力的增大降低了土層抗剪強度，致使可液化土層出現地基沉陷現象，甚至產生滑移問題，對水利工程安全性及結構穩定性產生極大威脅。因此，在水利工程施工前期，需集中處理可液化土層。處理該不良地質土層時應根據現場情況，將可液化土層部分進行挖除，選用強防滲效果、高強度土質進行替換處理。此外，還可應用強夯法，進行振動分層壓實，以此起到加固土層的效果。除此之外，應注意構筑混凝土圍墻，用于避免可液化土層向外擴散，或可布設管樁結構，對可液化土層進行貫穿，以此達到良好處理可液化土層的目的?？梢夯翆拥奶幚硇杞Y合水利工程現場施工條件，盡可能降低液化程度，提升土層穩定性，以此較好地處理不良地基，使水利工程項目能夠安全施工。

1.3 軟弱土地基處理

軟弱地基為水利工程常見地基，是影響水利工程地基穩定性的不利因素。為確保水利工程建設質量，必須選用適宜處理技術，提升軟弱地基承載力與穩定性。處理軟弱地基時，多選擇以下技術手段：（1）運用強夯法改善地基承載性能，結合水利工程實際情況選擇強夯參數，通過強夯技術提高地基密度；（2）引入注漿技術可使地質結構要素緊密銜接，在適宜的鉆孔注漿工藝下，極大提升軟弱土層結構穩定性，固結土壤；（3）若軟弱地基中存在不良水文結構，如基巖裂隙水、孔隙潛水等，可選用排水固結法，對軟弱地基中的不良水文結構進行處理，防止出現地基沉降問題；（4）軟弱地基土層松軟，為保障地基穩定性，必須進行地基加固，此時可構筑預應力管樁。水利工程軟弱地基的處理主要采用上述技術手段，具體應用要點下文結合實際水利工程展開分析。

1.4 淤泥地基處理

水利工程在水文地質條件影響下，常存在淤泥質土、內部腐泥環境條件，形成淤泥地基。該類地基含水量超出標準，嚴重降低水利工程地基抗剪性及承載力，在淤泥地基的流動性及軟塑性作用下，大幅降低了水利工程結構的穩定性[2]。淤泥地基若不加以處理將會引發地基變形問題，因此在水利工程施工過程中，需妥善處理淤泥地質。（1）需根據水利工程實際水文地質條件及建設要求，將淤泥質軟土全部挖除，并運用砂墊層進行排水處理，降低塌陷問題出現概率，提升地基固結效果。此外，還可運用砂石擠掉淤泥，逐步提升地基穩定性，使地基滿足水利工程建設條件。（2）集中處理淤泥地基的荷載速率，按照技術規范進行排水固結，對淤泥地基進行加固，同時還可立足于水利工程實際條件構建樁基結構，用于進一步加固地基結構。（3）構筑板樁墻，對淤泥進行圍封，用于提升砂石摩擦力，增強地基穩定。此外，還可結合水利工程情況構建鎮壓層，進一步改善淤泥地基環境，為水利工程安全化施工奠定基礎。

1.5 深覆蓋層地基處理

水利工程地基附近存在較厚泥石、堆積層、砂石層，將形成深覆蓋層地基，同樣可影響水利工程的地基穩定性。若全部挖除深覆蓋層進行換填，將會產生極高成本，不利于水利工程的建設。因此，一旦水利工程發現了深覆蓋層地基，需結合實際情況針對性應對，盡可能削弱地基不利影響。深覆蓋層地基中常出現軟弱夾層，該夾層是影響地基穩定性的主要因素，在處理時可引入強夯法，采用錘擊夯實的方式進行地基加固，以此避免地基滲漏不穩，提高地基密實度。除此之外，可立足于水利工程設計情況，選用地基帷幕灌漿方式進行不良地基處理，并根據需求增設防水墻或截水墻，采用適宜方式消除深覆蓋層地基存在的滲漏隱患，保障地基處理效果。

2 水利工程不良地基處理技術應用實例分析

2.1 工程概況

2.1.1 基本概況

為增強不良地基處理技術研究實效，選用某水利工程為實例展開針對性分析。某水利工程為水力發電項目，為增加水利工程效益，開設了水產養殖、旅游等具有附加產值的業務活動。該水利工程河面寬度、河床高度分別為80m、495m，水深2～4m。對水利工程地基情況進行分析總結，發現該工程存在不良地基，壓縮性較強，在高壓條件下易出現變形問題，同時在水文結構影響下容易發生地面沉降隱患，危害性較大。經綜合分析，確定該工程為軟弱黏土地基。

2.1.2 地質條件

對水利工程施工現場地質條件進行勘探，明確第四紀白堊紀泥巖為該水利工程的地基巖質。地基巖土分散，不同地基區域內的土質條件存在較大差別，而水利工程地基表層為雜填土層，地基上部土質、中部巖層、下部基巖主要為粉細砂、黏性土、白堊紀泥巖。由此可見，該水利工程地基穩定性稍有不足。

2.1.3 水文條件

該工程徑流主要源自大氣降水，該區域年降水量及徑流變化量總體趨于穩定，但季節性顯著，枯水期、汛期徑流量分別占據年徑流總量的15.3%、84.7%，枯水期與汛期存在較大差異。對該工程水文情況進行勘測，發現地基河床存在基巖裂隙水、孔隙潛水兩種地下水，給水利工程地基穩定性產生了極大影響。（1）基巖裂隙水。該地下水為構造裂隙水，巖層為砂巖夾板巖，經勘測，在地基區域范圍內裂隙水總含水量相對較少，但因該工程河谷割切較深，河床較高，致使基巖裂隙水在大氣降水補給下能夠在一定范圍內形成循環排水，采用管流、片流形式逐漸流動至低洼區域，形成水流匯集。（2）孔隙潛水。該工程的巖類孔隙潛水主要存在于河床處及地基處，巖層為1～3m厚的含礫粉質黏土，厚度相對較薄，巖層富水率低，大氣降水及裂隙水均可對孔隙潛水產生補給，但該補給存在顯著季節性特征，遭遇降水后，將在短時間內使水分排向低洼處。

2.2 技術應用

2.2.1 強夯技術

運用強夯法處理水利工程不良地基之前，需借助標準貫入法檢測不良地基的承載性能，同時采用靜力觸探的方式檢測液化指標。根據檢測結果來看，該工程地基表層無液化現象，但地基中下部具有中度液化隱患，同時該項目的不良地基承載力超出250kPa，符合不良地基要求[3]。該工程為軟弱黏土地基，為加固地基，提升地基承載力，該工程選用強夯技術進行不良地基的加固。在實際處理施工期間，該工程應用強夯法處理不良地基時分為三個施工階段：（1）階段一為2500kN·m 強度的單夯；（2）階段二為2000kN·m 強度的單夯；（3）階段三為1000kN·m強度的滿夯。在三個階段施工中，階段一與階段二施工時需間隔3日。強夯法施工之前需明確不良地基，結合不良地基實際情況確定首次單夯位置，計算夯點與夯錘之間的鉛垂線距離，以此確保夯錘能夠在指定位置自由下落，繼而對夯點進行準確夯擊。完成首次單夯后需填平夯坑，間隔3日進行第二次單夯，按照技術規范完成第三次滿夯并填平夯坑后，需建設夯坑保護層，約30cm厚，以此保障地基穩定性。強夯施工結束后，需注意檢測夯坑中心偏移量，若偏移量參數超出規范，需運用碎石進行夯坑換填，以此控制偏移量參數，繼而確保強夯法能夠切實發揮作用。其中偏移量允許偏差應低于夯錘直徑的十分之一。采用強夯法進行施工時，應控制好各項參數，并嚴格把控地基夯實程度，確保地基夯實加固效果可滿足水利工程建設標準。此外，還可依托于地質水文調查情況，對不良地基密度與深度進行預測，繼而更好地調節夯實強度，借助強夯技術提升地基密實度，繼而起到加固不良地基的效果。

2.2.2 注漿技術

該工程地基條件較差，選用注漿技術對不良地基間隙進行加固施工，在硬性凝膠質漿體作用下，能夠使地基結構良好凝固，繼而提升地基穩定性。漿液注入不良地基間隙后，可構筑隔離層，避免河流侵蝕地基，以此防止出現坍塌沉降現象，增加水利工程的地基承載力。采用注漿技術處理不良地基時，應結合實際情況計算鉆孔深度及孔徑，在該工程中，孔徑60～95mm，孔深7m，將射管緩慢插入鉆孔內部，為避免射管在施工過程中遭受磨損，可于射管外部設置管套，起到一定防護效果。

2.2.3 排水固結

排水固結技術是水利工程中常用的不良地基處理技術，在該工程中存在基巖裂隙水、孔隙潛水，因此選用了排水固結法進行處理。該工程借助排水管道組建了排水系統，在排水系統管道作用下排出不良地基中的水分，以此提高地基固結效果。該工程排水固結施工流程如下：（1）真空預壓。在真空預壓作用下地基進入真空狀態，用于提高穩定性。真空預壓時需鋪設砂墊層，設置排水管道，在專業設備應用下抽取不良地基內的空氣。（2）降水預壓。采用降水預壓的方式排除水分，降低沉降問題發生率。（3）超載預壓。通過超載的方式使不良地基內水分逐漸排除。借助排水固結法處理不良地基時應根據實際情況布置管道，以實地勘察結果為依據確定管道方向，由于該水利工程的表面黏土厚度相對較薄，故施工時鋪設一層砂墊，設置在表層黏土內，用于提升水利工程地基厚度，以此確保排水效果，避免地基沉降現象。

2.2.4 預應力管樁

對于不良地基而言，可通過構筑預應力管樁進行加固。在不良地基中埋入預應力管樁來緩解土質松軟現象。預應力管樁技術施工之前需結合水利工程實際情況調整樁位，并進行管樁編號，使鉆頭對齊樁位，在水平尺幫助下調平樁機，確定樁機位置后啟動鉆頭，按照施工要求進行旋轉鉆進，并于施工期間標明鉆孔位置與深度，便于后續檢查[4]。預應力管樁施工時需控制好水泥漿配比及外加劑、水和水泥的用量，待漿液攪拌充分后測定其濃度，待質量達標后進行標注。鉆機鉆頭鉆進至指定深度后檢查鉆具暢通情況，啟動裝置后按照設計參數進行輸漿并攪拌，待鉆進至指定位置后停止攪拌，將傳送裝置反轉并展開噴漿作業。

該工程針對不良地基實際情況選擇了強夯技術、注漿技術、排水固結法、預應力管樁四種處理技術，從不同方面對不良地基進行了良好處理。經多種技術協同應用后，極大地提升了地基承載性能，規避了沉降等不良問題，處理效果符合水利工程施工建設要求。

3 結束語

綜上所述，透水層、可液化土層、軟弱地基、淤泥地基、深覆蓋層地基是水利工程中常見的不良地基，若不加以處理將嚴重影響水利工程建設質量。為避免質量安全事故，需選擇適宜處理技術。該工程為軟弱黏土地基，在處理時選用了強夯技術、注漿技術、排水固結法、預應力管樁，在多種技術協同應用下良好解決了不良地基對水利工程的影響，技術應用效果顯著。