水利水电工程建筑不良地基影响及处理策略

引言

水利水电工程的建设往往面临复杂的地质环境，其中不良地基是影响工程安全性和经济性的重要因素。不良地基的特性如承载力不足、变形性强、稳定性差，不仅对工程结构的安全性构成威胁，还可能增加施工过程中的技术难度和经济成本。在实际工程中，如何科学处理不良地基，提升地基的承载性能和稳定性，成为施工管理中的关键课题。

1 水利水电工程建筑不良地基影响

1）软土地基。地基土层普遍含水量偏高，以黏性土为主，呈现出极低抗剪强度及高压缩性，常引发建筑沉降不均与稳定性难题。

2）膨胀土地基。矿物成分具备胀缩性的膨胀土，在水分波动中，其体积会发生显著改变，进而对基础结构的稳定性构成较大威胁。

3）湿陷性黄土地基。在干燥环境下，此类地基性能优良，而一旦遭遇水分，则迅速发生湿陷现象，极易引发显著的不均匀沉降问题。

4）砂土地基。砂土颗粒间结合度较低，尤其在饱和水状态或遭遇地震时，极易出现液化现象，对工程安全构成严重威胁。

5）岩溶地基。地下水在长期的溶蚀作用下，岩溶地基往往产生空洞及溶蚀裂隙，此类情况可能导致地基的突发沉降或坍塌事故。

2 水利水电工程建筑不良地基处理策略

2.1 软土地基处理方法

2.1.1 强夯加固技术

强夯加固技术是当前水利水电工程中软土地基施工中较为常用的加固技术，普遍被用于碎石土、沙土及素填土等软土地基加固处理中。在施工过程中需要施工人员操作强夯机通过自由落体的方式使用重锤对软土地基进行夯实。强夯加固技术能够有效减少软土中的孔隙，提高软土地基的承载力及强度，保障水利水电工程的建设质量。在使用强夯技术进行加固处理时，工作人员应将地基表面的杂物清理干净并保障坑底表面的平整度，以此避免地基表面平整度不达标导致的重锤倾斜等问题，保障地基夯实效果达到预期要求。在进行地基夯实施工前，应结合软土地基实际情况及水利水电工程施工要求制定夯实方案，明确夯实次数及速度，并对施工现场中具有代表性的软土区域进行试验，以此保障夯实方案的科学性。在夯实施工时，要保障技术操作符合相关技术标准，并且应由专业人员实时关注夯实效果，在每一次进行夯实前，应核实夯点放线，若发现夯坑位置偏移或是漏夯的问题，要及时解决。在完成一轮夯实作业后，应间隔一段时间后再进行后续施工，具体间隔时间应根据软土地基的渗透性决定。为避免夯实施工时产生的振动对周边建筑造成不良影响，应开展防震措施，减小震感。

2.1.2 排水固结法

排水固结法是一种常用的软土地基处理方法，包括堆载预压、真空预压等，这两种方法都能加速地基土的排水，从而达到固结、提高强度的目的。堆载预压法是适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基的地基处理方法。其作业流程为：平整场地，铺设水平排水板，打竖向排水，堆载预压，加载全过程监测，卸荷，质量检验和工程验收。为缩短排水距离，提高固结效果，在预压施工中采用竖向排水，如砂井、塑料排水带等。真空预压法则适用于需要快速加固的软土地基，其作业流程为平整场地，铺设水平排水垫层，打设垂直排水体，埋设排水管，挖封闭沟，铺设密封膜，安装抽真空装置，抽真空预压加固土层。由于膜下负压的存在，使地基有效应力增大，从而加速地基的排水和固结。根据《建筑地基处理技术规范》，采用排水固结法施工前，必须对地基土的性质、厚度等进行详细调查，才能采取合理的排水固结法。在施工过程中，要严格控制排水孔间距、排水深度、预压荷载大小及加载速度，保证处理效果达到设计要求。

2.1.3 置换法

置换法通过彻底挖除地基中的部分或全部软土，随后换填以砂、碎石等高强度、高稳定性的材料，从而显著提升地基的承载力。这种处理方式不仅能够有效消除软弱土层对地基稳定性的影响，还能通过换填材料的良好力学性能，增强地基的整体稳定性。置换法施工简便快捷，无需复杂的施工设备和大量的人力投入。换填材料的选择也相对灵活，可根据地基土的实际情况和工程的具体需求进行调整，以确保加固效果的最优化。尽管置换法的成本相对较高，但其在处理小范围、浅层的软弱土层时，加固效果显著，且施工周期短，能够快速恢复地基的使用功能，减少因地基问题对工程进度的影响。

2.2 液化土层处理方法

第一，振冲法。该方法是利用振冲器振动和高压喷水使砂土液化，并在振冲孔内填充碎石（或卵石等）回填料，继而形成密实振冲桩。振冲桩间土在桩体挤密和振密作用下固定，稳定性更高。另外，回填料形成砾石渗井，可帮助散砂层消散孔隙水压力，继而消除土层的液化可能性。第二，挤密碎石桩法（砂石桩法）。该方法利用设备振动、冲击或者水冲等方式在软弱地基中实施成孔，将砂或碎石挤压孔内，形成大直径砂石桩体，桩体成型后为液化土层提供强有力的承载力。该方法一般可在深层液化土层中应用，4m 或以上的液化土层可应用该方法进行处理。第三，强夯法（动力固结法/动力压实法）。该方法是利用夯锤反复锤击施工地基土层。将夯锤提升到指定高度并使其自由落下，利用冲击和振动能量提高地基的承载力，降低其压缩性，改善地基性能。夯击点按正方形网格布置，夯击过程通常进行 1＼～8 遍，两遍夯击之间的间歇时间需根据孔隙水压力的消散速率确定。

2.3 喀斯特地形处理方法

第一，防渗处理。防渗处理措施包括灌浆、堵裹、阻截、设置铺盖或隔离、导排等诸多措施。其基本原理是对地下喀斯特地貌的渗漏位置进行封堵，防止渗漏进一步影响工程地基，防渗过程中可在喀斯特地形的溶洞等区域构建防渗墙等结构。此种方法适合喀斯特地形范围小的情况，如果大面积的喀斯特地貌，此种方法不再适用。第二，加固处理方法。该方法经过开挖、回填混凝土或者灌浆等措施对喀斯特的地貌缺陷进行加固，如此一来，可提升加固效率。该方法中开挖施工是对建基面上出露的或埋藏不深喀斯特缺陷进行处理，可将松软充填物质和风化破碎岩石块挖除，清理干净后将混凝土回填其中，如遇到大规模喀斯特地形，也应进行接触灌浆。回填混凝土是喀斯特缺陷处理的关键步骤，有利于提升建筑物地基稳定性，控制其本身应力和变形范围，采取明挖很困难或工程量很大时，可开挖竖井、平硐、斜井以及钻门径孔至喀斯特洞穴，清除松软充填物及风化破碎岩块后，灌注混凝土，再进行固结灌浆或接触灌浆。

结语

综上，施工单位要正确认识水利水电工程建筑不良地基的影响，加强对处理技术要点的研究，结合项目实际情况合理选择先进施工技术，切实提高地基强度，确保其承载力及强度符合设计要求，为后续施工奠定良好基础，保障水利水电工程施工质量。

参考文献

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