试论水工建筑物基础处理技术的运用

摘 要：随着社会经济的快速发展，越来越多的水工建设出现在人们的视线之中，水工建筑物的基础规模在不断的扩大。科学合理的对水工建筑物的基础进行处理，在水工建筑物工程中有着极大的现实意义。本文通过对剖析水工建筑物的基础进行分析，得出几点有关的体会，希冀在水工建筑物的基础处理对相关企业和工作人员带来一些参考及借鉴。

关键词：水工建筑物；基础处理；技术

中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0099-02

引 言

伴随着社会经济建设的逐步发展深入，水工建筑物基础处理技术日益成为当代人思考的话题。从一定角度来说基础处理，已经成为我国推进社会主义现代化建设发展的瓶颈。现代化的水工建设物的发展离不开科学合理的基础处理技术的保证，水工建筑物的基础处理工程在提升人民物质生活、文化生活方面有着特殊的意义。尽管，我国经济发展建设水平相比原来已经有了较大的提升，但是过去几年水工建筑物的基础处理一直没有引起足够的重视。大量大型水工建筑的涌现，水工基础处理工程逐渐增多，在水工基础工程的开挖和暴露期间存在着许多安全问题。基础处理完成时，原有的土体平衡被破坏，由于土体压力发生变化，因此水工建筑基础处理已经成为当代水工建设的重要环节，及时对基础进行科学合理的处理，可以有效的避免工程事故的发生。

1 水工建筑物概述

1.1 水工建筑物

在水的静力或动力的作用下工作，并与水发生相互影响控制和调节水流、开发利用水资源、防治水害的建筑物各种建筑物就是水工建筑物。水工建筑物是实现各项水利工程目标的重要组成部分，其涉及水利工程施工、水力学、土力学、岩石力学、水利勘测、水利规划、水文学、工程力学、工程结构、工程地质等许多学科领域。其设计和研究方法：主要有试验研究、原型观测、理论分析及工程类比等。

1.2 水工建筑物分类

通用性水工建筑和专门性水工建筑都属于长期使用的建筑物，称为永久性水工建筑物；另有一些如围堰、导流隧洞等仅在施工期短时间内发挥作用的建筑物，称为临时性水工建筑物。有些水工建筑物的功能并非单一的，难以严格区分其类型，如各种溢流坝，既是泄水建筑物，又是挡水建筑物；有时施工导流隧洞可以改建成永久性的泄水或引水隧洞等。

1.3 水工建筑物基础的特点

地基是承受由基础传来荷载的地层（土层和岩层）。地基有天然地基和人工地基。天然地基是指不需要人工加固即可满足建筑物要求的地基。由于水工建筑物规模大、结构复杂，对地基要求高，不仅要承受垂直荷载，还要承受水平荷载（水压力、土压力），并且有防渗要求，其受力状态比工业民用建筑、交通建筑更复杂。则大多数地基均需要经过人工加固，提高其强度、抗变形能力和抗渗能力。

2 地基处理

地基处理时是采用人工措施，改善地基土（或岩体）的性质，使之满足上部结构（包括基础）要求。水工建筑物对地基的要求一般有：承载能力（抗压强度）、刚度（变形模量）、抗滑稳定性（抗剪强度）和抗渗性能（渗透系数或透水率，渗透破坏比降）等。针对不同的地层和不同的水工建筑物，地基处理有多种多样的技术和方法。

2.1 软土基地的处理

加固软基的方法主要有：开挖置换、夯实固结、灌浆挤密、预压、排水、振冲挤密、高喷固结、土锚杆、深搅拌、高真空击密法等。

软基防渗处理的方法有：帷幕灌浆、槽孔型防渗墙（自凝灰浆、混凝土防渗墙、固化灰浆防渗墙）、高喷灌浆防渗墙、深搅拌防渗墙、桩柱或防渗墙等。

2.2 岩石地基的处理

岩石地基处理是从整体上改善岩基的强度，刚度和防渗性能，以及对局部软弱岩体的加固，常用的方法有：水泥灌浆、化学灌浆、预应力锚固。混凝土塞（键）、锚杆、局部开挖置换等。

地基的防渗处理是“堵”与“排”相结合，“堵”是指采用混凝土和灌浆的方法堵塞渗水通道，“排”是指设排水孔、减压井、排水隧洞，减压井等工程措施，疏导、排除地层中的渗透水，以降低渗透压力，提高建筑物的安全度。

3 常用的地基处理方法-以灌浆法为例

灌浆是水利水电工程地基加固处理中最常用的措施。自从孔口封闭高压灌浆法应用取得成功之后，该技术就在全国推广，现以成为最主要的水利水电工程基础处理方法。随着在灌浆机具、工艺、材料等不断的推动了地基处理技术的进步，水泥灌浆技术标准也日益完善，使我国的水工建筑地基处理技术在国际上达到了先进水平。

3.1 混凝土裂缝灌浆技术

混凝土裂缝灌浆技术有两种：水泥灌浆法和化学灌浆法。化学灌浆广泛应用于普通混凝土裂缝的灌浆处理。大体积混凝土施工裂缝灌浆和宽混凝土裂缝灌浆通常采用水泥灌浆。

化学灌浆转化为不含固体颗粒的料浆的化学材料，使用灌浆设备，将被填充到裂缝或孔隙中的扩散处，通过化学反应形成以凝胶或固体，实现提高灌入底层能力或防渗能力。

我国化学灌浆技术在之前研究的基础上，研究更具活力、无公害、耐久性好、适应工程各种苛刻要求且价格低廉的化学灌浆浆材的开发、应用和推广化学灌浆技术、改进和提高化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化，以及化学灌浆产业的现代化等是近期的发展方向。水泥灌浆的应用范围非常广泛，主要应用在岩溶地区、断层破碎带的帷幕灌浆和固结灌浆施工，能大幅度的提高施工进度，降低其成本。

3.2 高压灌浆技术

将高压水泥灌浆技术应用于水利建筑基础施工区，可进一步提高建筑基础填充材料的密实度。同时，高压水泥灌浆自身具有较高的稳定性和很好的抗渗能力，将水泥浆利用高压以条形状态注入建筑基础地质内部，并在相应的渗透作用下，水泥浆可以形成网状结构，使基于水力结构的抗裂能力，具有较好的稳定性，基于相应的抗侵蚀能力可以得到更好的推广，高压灌浆如图1所示。

3.3 漏水情况中灌浆施工处理措施

施工现场漏水的原因有两个方面：没有参考的可溶性岩石地区，特殊情况可能使其内部出现溶沟，随着时间的推移，溶沟越来越多，这导致了广泛的漏水，甚至造成坍塌；建筑物地基土或区域水文丰富信息。在漏水处理的情况下，如果使用的方法，效果不明显，而且成本高，我们应该考虑其他方法。因此，该项目应结合使用新的施工工艺进行处理。

3.3.1 模袋灌技术措施

模袋是一种高度集成的产品，主要由各种高分子材料组成，因此模袋具有一定的抗腐蚀、抗摩擦的作用。在施工的过程中，物料充入袋下的力很大，大部分水会沉淀，砂粒等物料由于其颗粒大于袋的空隙，因此在这个过程中不会渗漏。通常的处理方法，可以减少水泥凝固水灰比，在很大程度上所需的水分会减少，但坍落度有所提高；此外，由于模袋效果的包裹作用，在流体的冲击下，不会被冲走，模袋具有良好的柔性，适用于各种类型的溶洞，具有较大的优势，防渗效果显著，具有很好的应用前景。模袋灌技术如图2所示。

3.3.2 填充配料技术措施

通常灌浆施工所使用的灌浆材料多为水泥和粗砂，使用前观察砂的大小是否满足要求。如果普通水泥和砂的使用并没有达到预期的效果，混合适量的掺合料，例如，具有一定粘度之后，再灌注水泥，其中可能还有一些成分，砂子和石子，所以这些成分在施工使用时，材料比尽可能灵活，颗粒材料可以填充水工建筑基础局部空隙，而形成反作用，不仅可以提高建筑物的高度，而且能起到防渗透的作用。

4 施工步骤

（1）灌浆次序。坝基固结灌浆采用分排分序逐渐加密的原则，隧洞固结灌浆采用环间分序环内加密的方法，环间可分为两序或三序。深孔固结和中深孔固结为了保证灌浆质量，宜采用三个次序。

（2）材料和浆液。固结灌浆主要目的是提高基础岩体的承载能力，一般以水泥浆为主，可掺入少量的粉煤灰和膨润土改善浆液的可灌性和稳定性。地下水有侵蚀性时，应采用抗侵蚀性的水泥。遇节理、裂隙发育带，注入量较大时，可掺入细砂，用砂浆泵灌注。

（3）钻孔冲洗。固结灌浆需要进行裂隙冲洗和孔壁冲洗，尤其是地质条件较差，岩体破碎，含泥质充填的裂隙，应该重视钻孔冲洗工序。

（4）灌浆方法。浅孔固结灌浆常用全孔灌浆法。中深孔和深孔固结灌浆可采用自上而下或自下而上灌浆法，对重要工程和复杂地基，根据工程需要可采用孔口封闭、孔内循环灌浆法。

（5）灌浆压力及其控制。一般情况下固结灌浆压力不大，常采用小于1.0MPa的压力。如对地基处理有特殊要求，采用较高压力灌注，应经过论证，在条件允许时，尽量采用较大的压力灌注。

（6）盖重。为了提高固结灌浆的效果，普遍采用有盖重灌浆。

（7）质量检查。固结灌浆质量检查应以岩石力学性能改善程度是否满足设计要求为准，检查地基岩体经过固结灌浆后坝基岩体的变形模量和强度指标。

5 结 语

万丈高楼平地起，百米大坝基础稳。许多工程之所以久远而不摧，是因为它有良好的地基和基础；有一些建筑物失事，大都与基础处理不良有关。如何处理好水工建筑的基础问题是我们当代技术工人值得思考的问题。

参考文献

[1]贺建涛，马军平，等.地基处理[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2]邓植祥.浅谈水利工程的基础处理田.科技风，2016（8）：133～144.

收稿日期：2018-3-24

作者简介：张 盈（1981-），女，汉族，云南昆明人，工程师，大学本科，主要从事水利水电工程工作。