水利工程建筑物不良地基的危害与处理技术分析

王 磊

（新疆兵团勘测设计院（集团） 有限责任公司， 新疆 乌鲁木齐 830000）

0 前言

不良地基指的是那些由于天然地质缺陷而导致的无法满足上部建筑物稳固需要的地基，对于水利水电工程来说，由于工程需要傍水而建，施工现场的土壤含水量很大并且具有较强的可压缩性，土壤的结构容易发生改变，承载能力偏低，如果不对土壤进行加固处理，就容易造成不良地基，在上部进行建筑建设会因土壤承受不住荷载而发生结构变化，对地基的稳定性造成破坏，使施工更加困难。西部大开发加快了新疆地区的基础建设为本地经济发展贡献了巨大的力量，但新疆地区的地质条件多变，且气候环境恶劣，开展水利水电工程建设的难度更大，挑战更多，因此在工程建设中更应当注意处理不良地基的问题，做好勘探、设计，因地制宜采取合适的地基加固技术，提高不良地基的稳定性、安全性、耐久性，提高工程质量。

1 常见不良地基种类与特点

1.1 山区地基土

新疆占地辽阔，天山横贯疆地，气候、地质多变，由于自然因素的影响，在大风、大雨的恶劣天气下极易造成山体滑坡，使土壤向坡度低的方向流动，这对水利水电工程建设是十分不利的，山区地基土极度缺乏稳定性，需要做好充分的地质考察、勘探工作，对稳固山区地基土作出合理的建设方案，以避免在天气发生巨变时引发滑坡导致地基不稳，影响工程的正常进行。

1.2 软黏土

软黏土是主要分布在河流、湖泊附近的软弱粘性土，常见的软黏土是淤泥和淤泥质土，软黏土的含水量极大而强度很低，具有高压缩性、高流变性、低渗透性等特点，软黏土地基如不恰当处理容易造成沉陷。

1.3 湿陷性黄土

湿陷性黄土土质较均匀，没有受水浸泡时的强度较高，压缩性小，但是湿陷性黄土的结构疏松，当受到水体浸泡时，土壤内部结构会被迅速破坏，强度极速降低，土体严重变形，发生沉降，并且对外界物体具有极大的吸附性，探测、施工难度都比较大。

1.4 冻土

冻土是新疆地区不良地基的另一种主要类别，是被冰覆盖并包裹着的土壤和岩石，根据时间长短分为短时冻土、季节性冻土、多年冻土，冻土的瞬时强度要远高于其长期强度，但是要考虑新疆地区季节、昼夜气温的变化差异大而使其具有较高的流变性，冻土会有冻胀和融沉的现象，承载力变化较大。

2 不良地基对水利工程建筑物的影响与危害

2.1 抗滑效果差

产生这种现象的原因是基层的岩石与岩石之间，混凝土与岩石间产生了一定的结构面，从而降低了抗滑稳定性，比如存在于地基中的断层带、破碎带、软弱夹层等，岩层倾斜角度不同，抗压强度差，容易发生滑移，进而会对坝基局部甚至整体造成剪力破坏。

2.2 造成沉降或沉降不均

地基如果处于软弱破碎的土层或者是淤泥质软土，由于土质较差承载力不高，容易压缩变形，致使地基内部强度不一，并且极易造成沉陷，再加上水利工程建筑物在使用的过程中还会承受很大的外力负荷，加重对地基的影响和负担，会加大建筑沉降程度或者造成沉降不均。

2.3 抗渗能力差

如地基中多为砂砾、卵石等松散土质，或处于构造破碎带、喀斯特溶岩等，因其孔隙率大，透水性强，极易造成扬压力超限的问题和渗透层变形，造成地基防渗性能差，而且会加剧水流失。

2.4 土层液化

地基中的无黏土细粉砂层容易出现液化的问题，这是由于施工过程中会对地基造成一定的震动，外力作用引起地基内部土壤液化或变成粘稠流质，造成地基震陷，破坏上部建筑结构稳定性。

3 不良地基处理加固技术

3.1 对软弱地基的加固处理

（1）夯实法。压实加固是软弱地基处理的主要施工技术，对于要求不高的水利水电工程地基处理可以直接采用夯实法，包括表层压实、强力夯实、重锤夯实等压实方法，通过打击和压实，降低土壤的空隙率，并将土层中的水分排挤出来，使土壤更加紧密牢固，提高土体的强度和抗压能力。

（2）加筋法。常采用的有土钉墙加筋法，将土钉打入泥土内部，让土钉与周围的土体形成复合体，共同承载外界压力，减少外力对土壤产生的影响，降低土壤变形几率；加筋土施工，加筋土就是往土壤中加入抗拉能力较强、摩擦系数较大的物质来提高土壤的稳定性，解决土壤稀疏的问题，提高土体抗拉、抗剪能力；土工合成材料加筋可用于保护土体薄弱部分，将材料置于土层之间或者土体内部，能够对薄弱部位起到一定的组织作用，也可将土工合成材料进行平铺来提高地基的承载能力，帮助抵御外界损害。

（3）预压法。有堆载预压和真空预压两种方式，堆载预压是在地基上布置一定重量的负载，通过负重让土壤结构更加紧固，在地基打好以后再移除负载，设置堆载预压时要注意压制的重量和体积应符合工程需要，以免堆载不够而达不到预压的效果，也要避免堆载过重超过了地基荷载最大限值对地基造成破坏；真空预压则是在软土地基中设置竖向排水管，在表层铺设砂垫层然后铺设不透气的塑料封膜使膜下土层形成负压，迫使土壤孔隙水渗流至竖向排水管道，达到收缩、固结土体的目的。

此外还有灌浆法、置换法、电渗法等地基加固的施工技术，需要根据不同水利工程情况，选择合适的施工办法，结合各施工技术的优缺点，进行优化组合施工，能够起到事半功倍的效果。

3.2 对淤泥质软土的加固处理

淤泥质软土多以软塑或者流塑的形式存在，由于其天然含水量较高、可压缩性大，在外力作用下容易出现滑移、侧向膨胀、挤出等现象，淤泥质土排水处理比较困难，一般情况下对淤泥质土的加固处理可以采取以下施工技术：挖除淤泥质软土；抛石挤淤；置换砂层、或者以砂垫层进行排水；深层搅拌，通过机械将固化剂深入软土内部强制搅拌，常采用石灰、水泥作为主固化剂，使固化剂与土发生化学、物力反应，让软土固结，具有一定的强度、水稳定性和整体性，土与桩共同承担荷载，减少沉降。

3.3 对强透水层的加固处理

对透水层的处理主要是防渗加固，砂、砾石等孔隙量大透水性强，很容易造成水流失，以及增大扬压力，一般来说对透水层的处理技术我们可以采用挖除砂砾石并用混凝土或者黏土进行回填处理；可采用高压喷射灌浆来筑造防渗挡水墙；采用帷幕灌浆的方法封闭岩石或土层中的裂隙，形成阻水帷幕，具有较好的连续性和防渗性，是水利工程建筑物地基防渗加固常会采用的高效办法。

3.4 对深覆盖层的加固处理

水利工程的建筑物处在河流中时，地基的位置可能会位于较厚的覆盖层，这是由于河流、泥石流冲击而形成的一个较大区域的堆积层，多为碎石、卵石、泥石等，如果进行大面积的挖除工作显然耗费巨大，因此可以对较深厚的覆盖层进行加固处理，可采用振动夯实或强夯法来压实土层提高密实度；由于其存在较大的孔隙，因此可以采用帷幕灌浆、固结灌浆的方法对地基进行加固；设置混凝土截水墙；设置坝前防渗铺盖；设置好摩擦桩与沉重桩；扩大地基基础。

3.5 对液化土层的加固处理

首先对可液化土层进行挖除工作，然后换填高强度、高防渗性能的其他材料进行回填；可以采用振冲挤密的方式或者分层压实来对土层进行固化；可以设置混凝土墙对液化土进行围挡封闭处理；设置灰土桩、砂桩、砂井以排水加固地基。

不良地基对于水利水电工程建设有巨大的影响作用，工程建筑物的稳定性、安全性都建立在稳固的地基基础上，因此在施工时要先处理好不良地基问题，确保其能够满足建筑需要，保证水工建筑的安全性和耐久性。