毛勇

中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，中國(guó)·四川 成都 611130

水利水電；工程建設(shè)；不良地基；基礎(chǔ)處理

1 引言

中國(guó)的河流數(shù)量在世界范圍內(nèi)都是首屈一指的，水利工程作為一種近些年來(lái)進(jìn)入公眾視野用以調(diào)控地下水和地表水資源的項(xiàng)目工程，在中國(guó)也會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。目前中國(guó)開(kāi)展水利水電工程的地區(qū)增多，面臨的不良地基種類也變得多種多樣，要對(duì)地基進(jìn)行專門(mén)處理后，才能繼續(xù)開(kāi)展工程項(xiàng)目。地基問(wèn)題解決的不同程度，會(huì)對(duì)工程的開(kāi)展進(jìn)度造成不小的影響，更是會(huì)對(duì)完工的工程建筑的安全性造成極大的影響。雖然中國(guó)在水利工程中遇到的其他問(wèn)題都有了較好的解決方案，但水利工程建筑所涉及到的東西相當(dāng)多，而且地基的問(wèn)題還困擾著設(shè)計(jì)人員，因此工程的進(jìn)度和工程建設(shè)的效率都被拉低，所以當(dāng)下水利工程行業(yè)中最需要研究的就是不良地基的處理措施，在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，能夠有針對(duì)性的提出解決方案，從而保證工程項(xiàng)目的進(jìn)度和建筑物的安全性。

2 不良地基在水利水電工程建筑中的危害性

2.1 引起地基整體下沉

在某些黃土區(qū)域，其土地濕度超出正常指標(biāo)，在這樣的土地基礎(chǔ)上進(jìn)行工程建設(shè)，黃土?xí)谏蠈咏ㄖ木薮髩毫ο掳l(fā)生一系列的改變，這主要是由黃土的組成成分決定的。黃土的土地濕度過(guò)高，在作為地基進(jìn)行建筑施工的時(shí)候，初始階段不會(huì)產(chǎn)生較大的問(wèn)題，但是一旦土壤鎖不住水分，土地的承載能力就會(huì)改變，萬(wàn)丈高樓平地起，地基的承載能力不足，勢(shì)必會(huì)引發(fā)各種各樣的問(wèn)題，其中地基整體下陷是最常見(jiàn)的問(wèn)題類型之一。

2.2 可能會(huì)影響地基的穩(wěn)定性

一般來(lái)說(shuō)，暴露出穩(wěn)定性差問(wèn)題的地基的組成成分是風(fēng)化物和碎石等，這類地基在特點(diǎn)上可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：地基的支撐作用不出眾，在承受建筑物所當(dāng)來(lái)的外力之后更有可能出現(xiàn)變形等問(wèn)題，整體來(lái)說(shuō)達(dá)不到工程建設(shè)的最低標(biāo)準(zhǔn)。這類地基如果不經(jīng)過(guò)妥善的處理就應(yīng)用到水利水電工程的建設(shè)中，很可能會(huì)在上層建筑的壓力下引起地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，從而影響到整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量。

2.3 地基因水分過(guò)多引起地貌破壞

進(jìn)行水利水電工程的目的，是希望利用自然界的水資源，并將其轉(zhuǎn)化為電能，這就要求工程項(xiàng)目附近的水資源是比較豐富的。但是福禍相依，利弊共存，過(guò)多的水分會(huì)導(dǎo)致地基不適合進(jìn)行工程建設(shè)。黃土地基是最容易出現(xiàn)地貌破壞的一類地基，黃土松軟而且連接不緊密，同時(shí)含有不少的易溶物，暴雨沖刷以及水流沖擊都會(huì)對(duì)黃土的結(jié)構(gòu)造成很大的影響。如果排水不及時(shí)，或者排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致水流對(duì)某些薄弱區(qū)域造成持續(xù)沖擊，建筑物下方的地基會(huì)出現(xiàn)缺角現(xiàn)象，引起地面開(kāi)裂甚至水平面坍塌等地貌破壞，會(huì)對(duì)上層建筑的安全使用造成直接的影響。

3 水利水電工程中常見(jiàn)的不良地基類型以及處理方法

3.1 膨脹地基的特點(diǎn)及解決方案

普通土壤在吸收水分之后體積會(huì)基本無(wú)變化改變，水分在蒸發(fā)或滲透出來(lái)時(shí)體積也沒(méi)有明顯變化。膨脹土對(duì)水分的吸附性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通土壤，單位體積的膨脹土能夠吸附的水分是驚人的，這會(huì)導(dǎo)致同樣質(zhì)量膨脹土的體積在充水和缺水的時(shí)候有很大的差異。[1]膨脹地基一旦吸水，會(huì)導(dǎo)致地基體積急劇增大，抬高建筑物，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致地面開(kāi)裂墻面破壞等情況。因膨脹地基的危險(xiǎn)性，研究人員也對(duì)這類地基問(wèn)題的解決方案進(jìn)行了研究，目前的常用的解決方案只有一種，那就是替換法。膨脹土吸水性能過(guò)強(qiáng)的原因是成分中含有太多的吸水物，從改變土壤本身性質(zhì)入手太耗費(fèi)資金，所以采用替換的方法最具備經(jīng)濟(jì)效益。該方法實(shí)施的主要步驟就在于將地基中的膨脹土清理之后，填入合適的材料進(jìn)行替換。如果這樣還不能徹底解決地基膨脹問(wèn)題，可以在這基礎(chǔ)上采用加固法將土層固定，將地基膨脹量降低到安全線以下，保護(hù)建筑物的安全。

3.2 壩基涌泉的特點(diǎn)及解決方案

在巖溶地區(qū)進(jìn)行水利水電工程建設(shè)過(guò)程中，壩基涌泉是很難避開(kāi)的一種地基缺陷。水流的泉涌對(duì)大壩進(jìn)行持續(xù)的沖擊，很容易導(dǎo)致壩身被侵蝕的情況，壩身關(guān)系到整個(gè)大壩的正常工作，如果出現(xiàn)這樣的問(wèn)題應(yīng)該盡快解決。從堯舜時(shí)期，中國(guó)就已經(jīng)總結(jié)出了治水的措施，疏、堵，對(duì)水流量較小的泉眼，可以使用硬質(zhì)材料將水流堵住，對(duì)水流量較大的泉眼，一味的堵很可能會(huì)導(dǎo)致事態(tài)越來(lái)越嚴(yán)重，這個(gè)時(shí)候進(jìn)行合理的疏通才是最好的方法，通過(guò)對(duì)巨大水流量的疏導(dǎo)，讓水流能夠流通到更加需要水分的地方。

3.3 質(zhì)軟地基的特點(diǎn)及解決方案

質(zhì)軟地基的一般表現(xiàn)形式是泥狀物居多，泥中水分比普通土壤要多，這樣的成分特點(diǎn)注定了質(zhì)軟地基的流動(dòng)性很強(qiáng)，水利工程的建筑的規(guī)模又比較大，地基的支撐力不足，建筑物坐落在這樣的地基上很容易發(fā)生傾斜倒塌或者下陷等情況。研究人員經(jīng)過(guò)對(duì)這類地基進(jìn)行詳細(xì)分析之后，依照另外類型地基問(wèn)題的處理方案，總結(jié)出了一些可行的措施：替換法，將質(zhì)軟地基土層直接清理干凈，使用合適的材料進(jìn)行替換；除水法，將泥土中的大量水分通過(guò)符合經(jīng)濟(jì)性要求的方法去除出去；加固法，將泥層使用混凝土圍堵起來(lái)或者向泥層加入大量固態(tài)物以降低泥層的流動(dòng)性；灌漿法，在對(duì)這類地基問(wèn)題的處理上有很大的實(shí)用性，通過(guò)向在地基中段添加更多的液態(tài)漿體，液體的流通性能很好，這些液體能夠?qū)⒌鼗目湛滋顫M，在等待一定時(shí)間后，這些漿液會(huì)發(fā)生凝固現(xiàn)象，這樣做能夠改變質(zhì)軟地基的特性，能夠?yàn)榻ㄖ峁└笾С至?；夯?shí)法，根據(jù)質(zhì)軟地基的現(xiàn)場(chǎng)考察情況，選取恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔?duì)地基進(jìn)行夯實(shí)處理，這類方法處理泥狀地基時(shí)用處不大，但是在對(duì)質(zhì)軟的黃土地基的處理方面上成效顯著，地基的支撐力會(huì)得到顯著的提高，達(dá)到建筑物的基本地基強(qiáng)度要求。

3.4 可液化地基的特點(diǎn)及解決方案

這類地基在受到外力的影響下會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，在水分的作用下，這些土壤會(huì)黏合到一起，導(dǎo)致地基體積減小，不能對(duì)上層建筑起到預(yù)設(shè)的支撐作用，降低工程的安全性能。這類地基的改造工作相當(dāng)難以進(jìn)行，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在采用的通用措施在于將土層替換法，這種方法首先要將問(wèn)題土層整體移出，然后選用合適的材料進(jìn)行補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)替換之后的土層還存在一些問(wèn)題，地基的土壤不實(shí)，需要在進(jìn)行壓實(shí)處理，選用合適的方法使土層夯實(shí)，以保證地基的整體強(qiáng)度符合工程建筑的標(biāo)準(zhǔn)。另外還有一類方法在于防止土層液化，即加固法，工程人員在面對(duì)可液化土層的時(shí)候，一般會(huì)使用硬質(zhì)材料圍堵的措施，使土層形狀固定，達(dá)到支撐上層建筑的目的。

3.5 強(qiáng)透水地基的特點(diǎn)及解決方案

一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)透水層地基的組成成分都是以石類居多，這類地基因其通透性較大，難以鎖住水分，就會(huì)引起管道噴發(fā)等情況，不能配合水利水電工程建筑完成預(yù)期目標(biāo)。這類地基的處理措施相對(duì)比較簡(jiǎn)單，工作人員只需要深入地基內(nèi)部，向其中添加混凝土等固態(tài)填充物，將砂石之間的空孔堵住，從而達(dá)到鎖水的目的。更高級(jí)的填補(bǔ)使用的器械是沖壓鉆機(jī)和高壓噴槍，使用這類工具能夠使填補(bǔ)更加到位，填補(bǔ)物能夠更好的起到對(duì)地基的保護(hù)作用。

3.6 覆蓋地基的特點(diǎn)及解決方案

覆蓋地基對(duì)水分的滲透作用相當(dāng)好，而且土層也相當(dāng)虛，能夠?yàn)榻ㄖ峁┑闹С至^小，在建筑物的重力壓迫下發(fā)生變形的可能性很高，這樣的土層不適合作為大規(guī)模工程的地基，所以需要對(duì)這類地基進(jìn)行必要的處理。[2]覆蓋土層的土壤體積相對(duì)普通土層來(lái)說(shuō)過(guò)多，全部進(jìn)行替換的話耗時(shí)耗力，不符合經(jīng)濟(jì)性要求，這個(gè)方法可以排除。除了替換法，工程建設(shè)中面對(duì)不良地基的處理方法應(yīng)用最多的是加固法，覆蓋地基采用加固法的經(jīng)濟(jì)效益很高，選用合適的工具將覆蓋地基進(jìn)行加固處理，能夠在投入較少的情況下最大限度的完成工程目標(biāo)，保證地基的質(zhì)量。

3.7 喀斯特地基的特點(diǎn)及解決方案

喀斯特地形在中國(guó)北方很難見(jiàn)到，但是在南部開(kāi)展水利水電工程時(shí)卻時(shí)有遇到，這類地基對(duì)工程建筑的危害性是巨大的，一旦發(fā)現(xiàn)地基種類屬于喀斯特地形，工程組需要針對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行迅速處理?？λ固氐鼗闹饕攸c(diǎn)是土層密集程度沒(méi)有規(guī)律，部分土層空孔較多較大，鎖水性能很差，在工程建筑的重壓下會(huì)發(fā)生坍塌等情況。工程行業(yè)內(nèi)部對(duì)這類地基問(wèn)題的處理辦法選取方面，一般選用填充法以及堵水法。填充法的要義在于向地基中加入適當(dāng)?shù)牟牧?，保證地基的整體強(qiáng)度。堵水法的要義在于在地下修建合適的堵水設(shè)施，防止地基因水流沖擊而產(chǎn)生的破壞。

4 處理不良地基需要注重的內(nèi)容

水利工程的規(guī)模大小和不良地基的種類都是選取解決方案必須考慮的內(nèi)容，處理是要綜合考慮各方面因素，以期望使用最少的資源，能夠獲得最大的收益。首先要考慮工程的規(guī)模，一般來(lái)說(shuō)水利水電工程的規(guī)模都很大，面對(duì)這類工程的不良地基問(wèn)題，研究人員要經(jīng)過(guò)實(shí)地考察，查閱資料，參考以往的處理方案進(jìn)行處理?？疾斓膬?nèi)容主要包括工程的建設(shè)進(jìn)度和地基的準(zhǔn)確情況，不到工地是不能對(duì)這些內(nèi)容有一個(gè)直觀的了解的。[3]分析地基問(wèn)題的成因，提出針對(duì)性的解決方案。項(xiàng)目施工的過(guò)程中，還要提醒工作人員注意規(guī)范操作，避免不當(dāng)操作加深地基問(wèn)題。最后，當(dāng)不良地基問(wèn)題處理進(jìn)度結(jié)束后，組織研究人員對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，找出方案實(shí)施時(shí)可能存在的漏洞已經(jīng)施工人員的錯(cuò)誤操作，并進(jìn)行改正，徹底解決不良地基問(wèn)題。

5 不良地基的解決方案的創(chuàng)新

5.1 各種方法結(jié)合起來(lái)應(yīng)用

面對(duì)實(shí)際地基問(wèn)題時(shí)，循規(guī)蹈矩采取規(guī)定的解決方案是不合理的。流狀土層如果單獨(dú)采用夯實(shí)處理，很容易將土層中的部分水分析出，形成泥狀土層，這個(gè)時(shí)候就需要尋求處理方案的綜合應(yīng)用。[4]排水法和固化法同時(shí)應(yīng)用，能夠更好地解決流狀地基問(wèn)題，結(jié)合應(yīng)用在某些特定場(chǎng)合還能降低施工成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。所以工程中面臨不良地基時(shí)要注重考查，根據(jù)實(shí)際情況，將方法合理結(jié)合，提出花費(fèi)最少而又成效最好的解決方案。

5.2 添加特殊化合物固化土壤

面對(duì)不良地基問(wèn)題的時(shí)候，往常人們采用的大多是替換土層或者固化土層的方法。傳統(tǒng)的替換土層的工程量較大，而且被移出的問(wèn)題土層沒(méi)有實(shí)際用途，導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。而傳統(tǒng)的固化土層，一般是使用工程設(shè)備將土層夯實(shí)或者加入混凝土等材料實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)的土層固化結(jié)果是強(qiáng)差人意的，因?yàn)檫@種機(jī)械的物理性固化很難保證完美固化。最新的研究表明，向土層中添加的含有特殊成分的固化劑，可以和流狀土壤中的有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，混合的越均勻，反應(yīng)發(fā)生的越徹底，固化程度就越明顯，反應(yīng)后土壤能夠?yàn)榻ㄖ峁┑闹С至驮酱?。目前?guó)內(nèi)的水利水電工程還是使用傳統(tǒng)的固化方法實(shí)現(xiàn)土層的固化，新式的固化方法有必要被引進(jìn)。

5.3 注重安全綠色環(huán)保技術(shù)的研究

安全綠色環(huán)保是現(xiàn)代工程項(xiàng)目實(shí)施時(shí)所追求的目標(biāo)，地球的資源有限，現(xiàn)在在滿足自身的發(fā)展需求的同時(shí)，也要為后代考慮，留下足夠的資源。水利水電工程作為一項(xiàng)對(duì)社會(huì)有益的工程，更應(yīng)該貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的思想理念，在保證工程建筑的作用前提下，追求安全綠色環(huán)保是今后工程建設(shè)的首要目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外最近比較火熱的活性堵水墻就是該觀念的最好體現(xiàn)，通過(guò)特殊的吸附性較強(qiáng)的物質(zhì)組成的過(guò)濾墻，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源中不利于人體和自然環(huán)境的成分的吸收，達(dá)到綠色環(huán)保的目的。另外，國(guó)際上在對(duì)質(zhì)軟地基進(jìn)行處理時(shí)，還使用建筑廢料制成了固定軸，放入質(zhì)軟土層中起到支撐土層的作用，改善地基質(zhì)量，這樣的做法能夠?qū)崿F(xiàn)資源最大程度的利用。

6 結(jié)語(yǔ)

不良地基問(wèn)題不僅出現(xiàn)在水利工程中，這是建筑工程行業(yè)中存在的普遍性問(wèn)題，工程建筑行業(yè)內(nèi)部也從未停止過(guò)對(duì)這類問(wèn)題的解決方案的研究。從目前的研究成果來(lái)看，不良地基的種類很多，所能夠引發(fā)的連鎖反應(yīng)不盡相同，同時(shí)不同規(guī)格的建筑對(duì)材料等各方面的需求不同。研究人員在對(duì)各方面具體情況沒(méi)有一個(gè)詳細(xì)的了解之前，很難提出最佳的解決方案，面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，研究人員要做的是對(duì)資料進(jìn)行詳盡分析，通過(guò)參考已有的案例，結(jié)合工程的實(shí)際情況，提出有針對(duì)性的解決方案。