水利水电工程基础处理施工技术探究

引言

水利水电工程对地基的承载能力、变形控制与防渗性能要求极高，基础处理直接关系到整个工程的安全性和耐久性。不同区域地质条件差异显著，如软土、砂层、破碎岩体等均可能引发沉降、滑动或渗漏风险。因此，必须结合场地水文地质特征，选择适配的施工技术，从源头上消除隐患，为后续结构施工提供可靠支撑，奠定工程成败之基。

1 水利水电工程对地基承载与稳定性的高要求

水利水电工程对地基承载与稳定性具有极高要求，因其结构荷载大、运行周期长且环境复杂，地基一旦失稳将引发严重后果。大坝、厂房及泄洪设施等均需在长期水压、动荷载与地震作用下保持稳定，若地基承载力不足或变形过大，易导致结构开裂、沉降不均甚至整体失稳。因此，必须通过科学勘察与合理处理，确保地基具备足够的强度、均匀性与抗渗能力，为工程安全运行提供坚实基础。

2 水利水电工程基础处理施工技术分类与适用条件

2.1 地基加固类

地基加固类技术中，固结灌浆通过注入水泥浆液填充岩体裂隙，提升地基整体强度与均质性，常控制灌浆压力在 0.3-1.5MPa ，注浆扩散半径可达 1.5-3.0m ；帷幕灌浆则形成防渗屏障，阻断地下水渗透路径，其单位透水率应小于10Lu；水泥搅拌桩与高压喷射注浆通过原位混合固化软土，提高地基承载力与抗剪强度，桩体无侧限抗压强度可达 1.0-2.5MPa ，适用于软弱地基改良与局部加固。

2.2 地基置换类

地基置换类技术通过移除劣质土体并回填高强度材料，改善地基承载与变形特性。换填垫层常用于浅层软弱土处理，压实度应 ≥0.93 ，厚度一般为 1.5-3.0m ；强夯法利用重锤自由落距 8-20m 产生的冲击能夯实深层土体，有效加固深度可达 6-15m ；碎石桩与砂石桩通过挤密作用形成复合地基，桩径通常为 0.5-1.2m ，桩间距控制在1.5–3.0 倍桩径，显著提高地基整体刚度与抗液化能力。

2.3 排水固结类

排水固结类技术通过设置竖向排水体加速孔隙水排出，促使软土地基固结沉降，提升强度与稳定性。塑料排水板采用砂垫层配合铺设，间距一般为 1.0-1.5m ，插入深度需穿透软弱层并嵌入硬土层不小于 1.0m ；砂井直径通常为 300-500mm ，间距 1.5-2.5m ，适用于厚层饱和黏土；真空预压则在地表铺设密封膜并抽气形成负压如一般控制在 60-85kPa ，使有效应力迅速增加，实现快速固结，固结度可达 70% 以上，显著缩短工期。

2.4 特殊地质处理

特殊地质处理针对岩溶区、软土及冻土等复杂地基条件，采取差异化加固策略。岩溶区注浆通过分段循环压力如 0.5-2.0MPa 注入水泥-水玻璃双液浆，封堵裂隙与空洞，确保注浆体强度 _≥1.5MPa ；软土地基堆载预压通过分级加载如每级沉降速率 ≤10mm/d 诱导固结，控制超载系数为1.1–1.3，有效减少工后沉降；冻土区保温处理采用隔热材料覆盖与热桩联合措施，保持地温低于 0^∘C ，防止融沉破坏，保障基础长期稳定。

3 水利水电工程基础处理施工工艺与关键技术要点

3.1 灌浆施工

灌浆施工中，压力控制是关键环节，需根据地层渗透性与裂隙发育程度动态调整灌浆压力，一般控制在 0.3–1.5MPa，避免抬动破坏；浆液配比应依据地质条件优化，如水泥浆水灰比常为 0.8:1–1.5:1，必要时掺入外加剂改善流动性与凝结时间；分段灌注可有效防止串浆与超压，每段长度宜控制在 2-5m ，确保浆液充分填充裂隙；质量检测则采用钻孔取芯、压水试验与声波测试等手段，结合透水率如≤10Lu 与结石率如 290% 综合评定灌浆效果。

3.2 桩基施工

桩基施工需根据地质条件合理选择成桩工艺，钻孔灌注桩适用于多种地层，成孔直径通常为 0.6-2.0m ，需控制孔壁稳定性与沉渣厚度如 ≤100mm ；沉管灌注桩适合软土或砂层，利用振动或锤击沉管形成桩孔，桩径一般为300-800mm ；振动沉桩则用于预制桩或钢管桩，通过激振力穿透硬夹层。桩端持力层判定依赖标准贯入试验如 N 值≥15、岩芯取样及静载试验，确保桩端嵌入稳定岩层或密实土层不小于 1.0m ，保障承载力与沉降控制达标。

3.3 强夯施工

强夯施工中，夯击能量优化需根据地基土质与加固深度合理选择锤重与落距，一般能量控制在 100-600kN⋅m ，确保有效加固深度达 6-15m ；夯点布置采用正方形或梅花形布设，间距通常为 5-10m ，避免夯击区相互干扰；沉降监测通过设置沉降板与分层沉降仪实时记录夯后变形，累计沉降量应满足设计要求如一般 ≤30cm ；效果验证采用静载试验、标贯测试及动力触探，综合判定地基承载力提升幅度如 120% 与均匀性改善程度，确保处理达标。

3.4 排水固结

排水固结施工中，排水通道设置是核心环节，塑料排水板或砂井需垂直布设于软土层中，间距控制在 1.0-1.5m ，插入深度应穿透压缩层并嵌入硬持力层不小于 1.0m ，确保孔隙水快速排出；加载速率控制依据地基固结特性动态调整，一般按沉降速率 ≤10mm/d 分级施加，避免瞬时超载引发剪切破坏；固结度评估通过分层沉降观测与孔隙水压力消散曲线分析，结合太沙基一维固结理论计算，目标固结度应达 70% 以上，以保障工后沉降可控、地基强度满足设计要求。

4 水利水电工程基础处理的质量控制技术

施工过程控制强调参数实时监控与工序质量把关，通过传感器对灌浆压力、注浆量、夯击能量、沉降速率等关键指标进行动态采集，确保施工参数稳定在设计范围如灌浆压力 0.3-1.5MPa ，沉降速率 ≤10mm/d ；工序验收严格执行规范标准，如桩基成孔垂直度偏差 leq1% ，水泥搅拌桩强度≥1.5MPa ，每道工序须经监理签认后方可进入下一道，保障基础处理全过程可控、可溯、可验。数字化管理通过BIM 辅助设计实现基础处理方案的三维可视化建模与碰撞分析，提升施工组织合理性；集成物联网监测系统，部署应力、位移、渗压等传感器，实时采集数据如采样频率 1-10Hz ，结合云平台进行动态预警与趋势分析，参数阈值设定如沉降速率 >5mm/d 自动报警，实现从设计到施工全过程信息闭环，提高管理效率与决策科学性。

结束语

总之，随着工程技术进步与地质认知深化，基础处理已从经验型向精准化、智能化发展。未来，应加强多学科融合，推动新材料、新工艺与数字监测技术在基础处理中的应用，提升应对复杂地质条件的能力。唯有夯实地基根基，才能保障水利水电工程安全运行，实现资源高效利用与生态环境协调发展的双重目标。

参考文献

[1]高翔.水利水电工程施工灌浆施工技术的应用研究[J].大众标准化,2023,(10):138-140.

[2]王凯波.水利水电工程施工现场环境保护和污染控制措施[J].大众标准化,2023,(10):141-143.

[3]赵杨.水利水电工程施工技术管理水平提升措施[J].数字农业与智能农机,2023,(03):46-48.

[4]李启凯.水利水电工程地基基础岩土试验检测技术[J].珠江水运,2023,(05):41-43.

[5]王海成.水利水电工程的施工安全评价和管理措施[J].黑龙江水利科技,2023,51(02):156-159.