張治浩

(新疆生產(chǎn)建設兵團勘測規(guī)劃設計研究院，烏魯木齊830002)

0 引言

近些年來，國家對水利工程建設給予了高度重視，2011年中央一號文件更是強調(diào)要加強水利水電的建設。從水工建筑發(fā)展的歷史來看世界各國發(fā)展迅速，規(guī)模也越來越大。我國的建設規(guī)模變化也是如此，據(jù)資料顯示土石壩的高度已從100 m提高到近200 m，混凝土壩的高度則將達到250 m左右;電站裝機容量將達到300萬～400萬kW甚至1 000萬kW以上;各種類型的抽水蓄能電站已開始興建;在西部許多大規(guī)模的引水、供水、灌溉等工程都在相繼興建。隨著施工技術不斷提高及各種類型先進設備的應用，水工建筑物不斷的向高拱壩、高土石壩、碾壓混凝土壩、深埋隧洞及大型水工建筑物等方向進展。基礎工程處理的成敗直接關系到整個水工建筑物的安危與經(jīng)濟效益。

1 基礎處理的特點

水利工程建筑的地點地質(zhì)情況都很復雜，巖基通常由于地殼巖層形成過程中在構造應力作用下，產(chǎn)生位移與變形，形成褶皺構造與斷裂構造，導致巖體構造復雜化。給水利工程的基礎處理也帶了更多的技術性施工。根據(jù)多年來施工過程中所積累的經(jīng)驗，施工中的特點主要有以下4個方面:

1)施工位置的特殊性，水利工程一般設計在偏僻的非平坦地帶，但不管建筑的地點是硬基還是軟基，施工部位都的位于地下，及不方便。

2)施工地點環(huán)境都比較惡劣，一般都需要凝固材料，所以基礎的處理必須保持連續(xù)作業(yè)，若施工停頓、外在因素比如環(huán)境因素等的介入都將造成重大事故，且一旦發(fā)生不易修復，只能返工，尤其是西部高原地區(qū)及北方的黃土高原。

3)因為工程的復雜性，基礎處理施工通常伴有基礎開挖和混凝土澆筑等項目的交替進行中，或是多點開工的方式以便能最大限度地縮短工程工期，如果技術處理不當將埋下極大的隱患。

4)地質(zhì)勘測的艱難性，水工建筑的選址多在森林、峽谷、高原地帶，地質(zhì)的復雜使得設計的合理性經(jīng)常受挫，許多情況被迫返工或是中途更改設計方案，給施工和質(zhì)量保證帶來嚴重的困難。

2 基礎處理的設計原則

地基處理工程的設計和施工質(zhì)量直接關系到水工建筑的安全使用性能，如果處理設計不當，可以引發(fā)工程事故，甚至是災難性的。因此，對地基處理的設計要嚴格按照國家和部門規(guī)范進行，以確保能夠順利施工，保證工程質(zhì)量。水工基礎工程的處理有兩種:①不改變地基的工程性質(zhì)。②對地表地下結構同時處理，即通過某些如灌漿、排水或增設樁基等方式對地表以下的地質(zhì)特征進行改造。在設計中應注意下列要求:

2.1 巖基地質(zhì)結構設計要求

若筑壩地址地質(zhì)結構為巖基，由巖土力學可知基礎的穩(wěn)定性主要取決于地下巖體結構的抗剪強度、變形能力及滲透穩(wěn)定性。建筑物的形體結構不同、采用的材料不同對基礎施加的力是不同的，對基礎的設計處理要求也是不同的。如果是采用的混凝土結構，各種載荷將都會作用于地基上，則對基礎必須進行加固設計，設計要滿足以下4個方面:

1)巖體要盡量保持均一，局部與整體的抗壓強度與變形模量無顯著差異，并具有足夠的強度，以滿足壩基抗滑穩(wěn)定性要求。

2)巖體結構要具有足夠的整體性和均勻性，以便有足夠的抗剪強度。

3)要具備足夠的耐久性和抵御意外風險的能力，在使用壽命內(nèi)，防止巖體性質(zhì)在水的長期綜合作用下發(fā)生惡化，使強度降低。

4)滿足滲透穩(wěn)定要求，按相關手冊要求大型筑壩在防滲帷幕內(nèi)的設計要求單位吸水量應＜0.01 L/(min·m·m)。帷幕下游要設相應的排水幕，以降低揚壓力，斷層破碎帶與軟弱夾層等滲漏通道更不能產(chǎn)生機械管涌或化學管涌。

2.2 軟弱巖體地質(zhì)結構設計要求

有軟弱夾層的巖體，它的抗剪強度則取決于內(nèi)部夾層的特性。抗滑穩(wěn)定除了要研究沿壩體與巖體接觸面的情況以外，還要研究軟弱結構面產(chǎn)生的深層或淺層滑動問題，包括可能出現(xiàn)的滑動面的形式，采用什么樣的抗滑穩(wěn)定計算的方法，計算參數(shù)如何進行選擇，安全系數(shù)如何來確定及采用什么樣的模型試驗等。對于每個大壩來講壩基荷載一旦超過地基的承載能力，將會導致壩基巖體壓縮面發(fā)生超過允許的沉降，從而出現(xiàn)不均勻沉降或局部巖體由于應力集中而破裂。這對各種壩都是危險的，故在研究變形時，應在大壩和巖基的聯(lián)合作用下，研究壩基變形對壩體應力的影響，不均勻沉降引起壩體應力集中，水平位移對防滲帷幕的作用等。而軟弱夾層、強風化層和斷層破碎帶又是導致壩基產(chǎn)生變形的主要因素，因此也是主要研究對象。

2.3 軟地基設計要求

軟地基的地質(zhì)結構一般是由淤泥、粉細砂、壤土、砂礫石等松軟物質(zhì)構成。具有含水量大，空隙大;易壓縮，整體固結不均;承載能力不高，抗剪能力低;透水性差、黏聚力強，能夠起到有效防滑;吸水后陷性高等特點，屬于很容易變形的材質(zhì)。若不受破壞可以有較好的結構強度和承載能力，一旦破壞整個地質(zhì)結構強度便遭到破壞，極容易坍塌。軟基礎的特征決定了它的沉降難以把握，所以設計必須要有對地基的載荷和排水及回填材料的處理。要考慮成型建筑體與基礎共同作用產(chǎn)生的載荷和應力的對地基的影響。設計過程中，要根據(jù)土質(zhì)情況，能用天然地基的要采相應取措施首先使用天然地基。條件不允許的再進行人造基礎，且必須對地基進行化學或是物理技術處理，在建筑物的布置上要力求與主軸對稱，結構盡量保持均勻，增強結構之間的聯(lián)系;如果建筑方案要求活動載荷占施加基礎上的總載荷的比例較大，要考慮活動載荷如何分批進行加載。

3 水利工程地基處理技術發(fā)展

隨著科技的進步，國內(nèi)外在水利工程地基的處理技術上都得到了快速的發(fā)展。我國通過建國以來對大型水利工程的基礎處理如烏江渡、葛洲壩、三峽等，已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，技術處理水平不斷的提高。

近幾年隨著國家對水利事業(yè)的大量投入，基礎處理技術從設計、材料、工藝、設備、施工技術等各個環(huán)節(jié)都有了很大的提高，但是隨著施工環(huán)境、條件、環(huán)保和社會效益等方面的要求的提高，我國的水利工程建設仍然存在很多點上的不足，與世界先進技術相比，我國的水利建筑基礎施工處理更有較大的空間需要提升。我們必須不斷的發(fā)揮自己的才能，革新技術，對一些大型工程項目處理，要充分吸收國外的先進技術，既要把先進TRD防滲技術和新型的防滲墻融合起來，又要發(fā)揮混凝土灌注樁傳統(tǒng)技術的優(yōu)勢，努力開發(fā)出適合我們自己的新材料、新設備、新工藝。

擺在水利工作面前的將是對大型水利工程、宏大水利建設、特殊的地質(zhì)與環(huán)境、多元化施工條件下的基礎處理的新的挑戰(zhàn)。

［1］ 賀建濤，馬軍平，等.地基處理［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008.

［2］ 張丹.淺析常用基礎處理方法及設計［J］.湖南水利水電，2011(2):28－29.

［3］ 鄧植祥.淺談水利工程的基礎處理［J］.科技風，2010(8):133－144.