复杂地质条件下水利工程基础处理施工技术研究

一、引言

水利工程作为保障国家水资源合理利用、防洪抗旱以及促进经济社会发展的重要基础设施，其建设质量至关重要。而基础是水利工程的根本，基础处理的好坏直接影响到整个工程的安全性、稳定性和耐久性。然而，在水利工程建设过程中，常常会遇到各种复杂地质条件，如软土地基、岩溶地基、膨胀土地基、深厚覆盖层地基等。这些复杂地质条件给水利工程基础处理带来了巨大挑战，若处理不当，可能导致建筑物沉降过大、倾斜、开裂，甚至引发整体失稳等严重后果。因此，深入研究复杂地质条件下水利工程基础处理施工技术，对于确保水利工程建设质量、推动水利事业可持续发展具有重要的现实意义。

二、常见复杂地质条件及其对水利工程基础的影响

2.1 软土地基

软土地基主要由淤泥、淤泥质土、冲填土等软土组成，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、透水性差等特点。在软土地基上修建水利工程，基础容易产生较大的沉降和不均匀沉降，导致建筑物开裂、倾斜，影响工程正常使用。例如，在一些平原地区的水库大坝建设中，由于地基为软土，若处理不当，大坝在蓄水后可能出现明显沉降，坝顶高程降低，影响防洪能力。

2.2 岩溶地基

岩溶地基是指存在溶洞、溶蚀裂隙、土洞等岩溶现象的地基。岩溶地基的主要问题在于其不均匀性和不连续性，溶洞和土洞的存在会降低地基的承载能力，在建筑物荷载作用下，可能发生塌陷，危及工程安全。在喀斯特地貌地区修建水利工程时，岩溶地基处理是必须攻克的难题。

2.3 膨胀土地基

膨胀土是一种具有吸水膨胀、失水收缩特性的黏性土。在膨胀土地基上进行水利工程建设，随着土体含水量的变化，基础会反复出现膨胀和收缩变形，导致建筑物产生裂缝，严重时会使建筑物破坏。例如，渠道在膨胀土地基上运行时，土体的胀缩变形可能导致渠道衬砌开裂、漏水。

2.4 深厚覆盖层地基

深厚覆盖层地基是指地表以下存在较厚的松散堆积物，如砂卵石层、砾石层等。这种地基的承载能力相对较低，且在地震等动力荷载作用下，容易发生液化，影响建筑物的稳定性。在河流上修建水闸、大坝等水利工程时，若遇到深厚覆盖层地基，基础处理难度较大。

三、复杂地质条件下水利工程基础处理施工技术

3.1 软土地基处理技术

3.1.1 排水固结法

排水固结法是通过在软土地基中设置排水体（如砂井、塑料排水板等），并施加预压荷载，使地基中的孔隙水排出，土体逐渐固结，从而提高地基强度和减小沉降。该方法适用于处理厚度较大的软土地基。施工时，首先按设计要求打设排水体，然后在地基表面铺设砂垫层，形成排水通道，最后通过堆载预压、真空预压或联合预压等方式施加荷载。在某沿海地区的水库大坝软土地基处理中，采用塑料排水板结合真空预压法，经过一段时间的处理，地基沉降速率明显减小，地基承载力提高了约 30% 。

3.1.2 复合地基法

复合地基法是将桩体（如水泥土桩、CFG 桩等）与天然地基土体共同作用，形成复合地基，以提高地基承载力和减小沉降。例如，水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，将软土和水泥强制搅拌，使软土硬结形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体，与周围土体共同承担建筑物荷载。在实际工程中，根据不同的地质条件和工程要求，合理选择桩型、桩长、桩间距等参数，能够有效改善地基性能。

3.2 岩溶地基处理技术

3.2.1 灌浆法

灌浆法是通过钻孔将水泥浆、化学浆液等注入溶洞、溶蚀裂隙中，填充空隙，增强地基的整体性和承载能力。对于较小的溶洞和溶蚀裂隙，可采用纯压式灌浆；对于较大的溶洞，可采用分段灌浆、高压喷射灌浆等方法。在某水利枢纽工程的岩溶地基处理中，采用水泥-水玻璃双液浆进行灌浆，有效封堵了溶洞，提高了地基的稳定性。

3.2.2 回填法

对于浅层的溶洞和土洞，可采用回填法进行处理。将洞内的软弱填充物清除后，用块石、碎石、素土或混凝土等材料进行回填，并分层压实，以增强地基的承载能力。在回填过程中，要注意控制回填材料的质量和压实度，确保回填效果。

3.3 膨胀土地基处理技术

3.3.1 换填法

换填法是将膨胀土挖除，换填非膨胀性的土料（如砂、碎石、灰土等），并分层压实，以消除膨胀土的胀缩性对建筑物的影响。换填厚度根据膨胀土的膨胀等级和建筑物的重要性确定，一般为 1-3m 。在某渠道工程的膨胀土地基处理中，采用换填灰土的方法，有效防止了渠道衬砌因土体胀缩而开裂。

3.3.2 化学改良法

化学改良法是通过向膨胀土中添加固化剂（如石灰、水泥、石膏等），与膨胀土发生化学反应，改变土体的物理力学性质，降低土体的膨胀性和收缩性。例如，石灰改良膨胀土是利用石灰与土中的活性成分发生离子交换、火山灰反应等，提高土体的强度和水稳定性。

3.4 深厚覆盖层地基处理技术

3.4.1 桩基法

桩基法是将桩穿过深厚覆盖层，将建筑物荷载传递到下部坚实的土层或岩层上。根据桩的受力方式，可分为端承桩和摩擦桩。在深厚覆盖层地基上修建水闸、泵站等建筑物时，常采用桩基法提高基础的承载能力和稳定性。例如，某大型水闸工程，采用灌注桩基础，有效解决了深厚砂卵石覆盖层地基承载能力不足的问题。

四、工程案例分析

4.1 案例一：某水库大坝软土地基处理

某水库位于平原地区，大坝地基为深厚的软土层，厚度达 15-20m_⨀ 。为保证大坝的稳定性和安全性，采用塑料排水板结合堆载预压法进行地基处理。首先，按照设计要求打设塑料排水板，排水板间距为 1.2m ，呈正方形布置；然后，在地基表面铺设 0.5m 厚的砂垫层；最后，采用填土堆载预压，预压荷载为设计荷载的 1.2 倍。经过 6 个月的预压，地基沉降基本稳定，地基承载力由原来的 50kPa 提高到 80kPa ，大坝建成后运行状况良好，未出现明显沉降和裂缝。

4.2 案例二：某水利枢纽岩溶地基处理

某水利枢纽工程位于喀斯特地貌地区，地基存在大量溶洞和溶蚀裂隙。针对这种情况，采用灌浆法和回填法相结合的处理方式。对于较大的溶洞，先进行回填，然后采用高压喷射灌浆进行加固；对于较小的溶蚀裂隙，直接采用水泥浆进行灌浆处理。处理后，通过钻孔取芯和压水试验检测，地基的完整性和防渗性能得到显著提高，满足了工程要求。

参考文献

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