1水利水电基础工程与地基处理技术存在问题
水利水电工程的基础工程和地基处理技术主要受外部地质条件影响,复杂恶劣的地质环境会形成不良地基,最终导致地基无法承重,引发严重后果。常见的不良地基问题主要有如下三种:(1)抗滑结构面强度不足。这种问题通常由恶劣的地质条件引起,当抗滑结构面强度不足时,其承压能力就会下降,相应的抗滑能力与地质稳定性之类的设计指标就难以满足,最终导致地基上的建筑物抗滑性和稳定性过低,不能满足施工要求。(2)土质强度不足。有些地基的土层土质相当松软,有些则是软硬分布不均,还有些强度薄弱的部分会在土层中突然出现,以上三种情况都会引起地基土层的强度不足,这种地基受到上部建筑物的重压会引发极其严重的不均匀沉降现象,导致建筑物的变形。(3)渗水透水现象。在地基结构松散的地形往往会有大量的渗水透水现象产生,这现象会使得工程最终的渗漏量大大超标。一般来说,砾石层与构造碎带等容易透水的地质环境比较容易出现这类问题。
2水利水电基础工程与地基处理中的方法与措施
2.1地基加固技术(1)挖除置换。在面对薄弱的软土层时,挖除这些软土,以无侵蚀材料(粗砂、石屑、水泥等)换填。(2)排水固结。通过人为施工的手段,在地基的内部做出垂直的排水道,这样一来外荷载的作用会完成排水与加压,令软基内的水排出,固化剩余固体部分。(3)振动水冲。这项措施需要使用专门的振动机械,利用这种机械在土层上打出振冲造孔,然后在这些振冲造孔中填入碎石,以这种方法对地基进行加固。2.2地基防渗技术水利水电工程与水密切相关,水利工程建筑难免有渗透变形的危险,为了应对这种状况,通常采取高压喷射注浆或者建造防渗墙的方法来进行防渗处理。高压喷射注浆的过程是先用钻机钻入土层,然后通过特制喷嘴和喷射管道高压高速喷射水泥浆液,将射程内的土层击碎。防渗墙则是在透水地基外部的水下淤泥上打出圆孔,插入钢筋,然后浇筑混凝土建造的地下墙体。
3方法与措施实施后的作用与效果
3.1地基加固技术的作用与效果(1)挖除置换。通过将软土部分置换为硬质结构,使地基层的强度硬度获得了显著提升,不仅满足了施工标准,保障了工程质量,而且对防渗工作有良性影响。(2)排水固结。将软基内多余的水分排出,令剩余的固体部分硬化加固,这种技术手段能提高软基强度,有效控制软基导致的地基失衡与不均匀沉降现象。(3)振动水冲。这种技术的实施前提是地基具有足够的初始抗剪强度。因为采用碎石对整体结构进行了补强的缘故,所以能达到很高的力学性能。3.2地基防渗技术高压喷射注浆可以令喷射出的水泥浆和冲破的土体相互混合,二者硬化后形成的固结体具有极高的强度和防渗性,而防渗墙的建造则等于为透水地基提供了额外的一层防渗保护。二者都能起到保护原地基的作用与效果。
4水利水电建设项目中基础工程与地基处理技术的重要性
水利水电工程建设中,基础工程和地基处理的作用主要由三方面决定,分别是其自身的功能、所占的投资比重和在项目中的重要性。在自身功能方面,基础工程和地基处理承担着满足多项工程技术需求的重任,这其中包括了对建筑物地基物理性能与力学性能的改善,对整体性能的补强,对防渗能力的提高等,这些功能都是工程整体建筑安全运行的保障。在资金投入比率方面,无论是基础工程还是地基处理都需要极为庞大的资金注入,这主要包括以下几点原因:其一,这两种工程都需要在地下进行施工,因此需要专门的技术和专业的设备;其二,地基施工难度很高,施工环境危险,包括了露天、洞内、边坡、水下等各种危险系数极高的环境,因此必须使用安全设施以确保施工人员安全;其三,需要防备各种大型自然灾害引起的损失;其四,施工地域的地质条件往往很复杂,施工难度大,且难以确定施工方案。从以上四点可以看出,基础工程和地基处理不仅所需投资比率高,而且具有很高的风险性。基础工程和地基处理的安全运行影响着水工建筑物的实际运行效率,甚至关乎其整体的安危,一旦基础工程出现缺陷导致无法发挥作用,水工建筑物甚至有可能整个损毁。因此,基础工程和地基处理在项目中是基础重点,具有无可比拟的重要性。
5水利水电基础工程与地基处理技术的展望
我国在水利水电的基础工程和地基处理技术上已经取得了一定的成就,获得了相当的发展,但仍未可比拟国际先进水平,因此还是有相当大的成长和发展空间的。而成长的关键就在于技术,只有技术进步了,总体水平才能获得有效提升。(1)探索和开拓技术新应用空间及使用范围。不能把基础工程与地基处理技术当成单纯的水电工程建设,因为这项工程中同时牵扯到环境工程、矿业工程、石油工程等多个领域,具有很大的技术拓展空间。其中在环境上主要的问题有:第一,工程中工程垃圾的处理问题;第二,工程造成的空洞对石油和矿业开采安全的危害问题。这两项问题都可以学习国外已有的先进解决方案。第一个问题可以利用防渗墙与高喷灌浆来解决,第二个问题则可以使用充填灌浆的技术方法对地下的各处空缺进行填充,以防止在石油和矿产的开采过程中出现垮塌现象。(2)开发工程与技术的新材料、新工艺与新设备。积极学习国外已有的先进相关技术是快速获得进步的有效手段,比如:学习国外的TRD防渗墙技术,令软土地基施工中可以在原位将水泥连续搅拌成墙;学习国外的新型防渗墙接头技术,在新式插接式接头的材料上使用遇水即可膨胀的某种橡胶;学习新型的灌浆控制方法,利用计算机对灌浆进行设计与控制;学习新型的混凝土灌注桩制造技术,使用振冲器造孔来进行制成等等。这些新技术、新材料的学习和研发都是建立在旧有技术的基础上的,对整体工程水平的提高有很大帮助。(3)适应水利水电基础工程与地基处理技术的发展新要求。水利水电工程目前越来越向大型化发展,施工条件相应地越来越复杂,因此施工要求也越来越高。在这种情况下,基础工程和地基处理技术都要向新的施工要求看齐。例如:坝基在整体性能、防渗性能、承载能力上都要具备更高的水准,这样才能适应超高大坝的工程需求;使用地下连续墙工艺来支撑锚锭结构并构筑围护体系用于防渗,这样才能实现特大型的跨桥梁施工;钢管桩与大型的钻孔灌注桩可以完成特大型跨海大桥的桥墩基础建设;要建造出抗侧向变形能力和承重能力更强的基础,才能满足超高速铁路在桥墩上的质量要求。这些新工程不仅规模巨大,而且工程质量要求都比以往的更高,只有开发相应的新技术、新工艺才能适应它们的建设。另外,施工环境的日益严峻也成为不得不注意的问题,这一问题主要由过快的城市化和工业化进程引起。城市化的高速进程大大缩小了可选择的施工空间,迫使许多工程不得不在地质条件相对恶劣的区域内进行。而工业化则引发了一系列环境问题,比如地下水抽取过多使得地面沉降,工业垃圾的堆积占用大量空间并污染土地等,这些都会对施工造成很大的不利影响。为了克服这些难题,更先进的技术是非常有必要的。
6结语
水利水电工程是我国可持续发展战略的重要组成部分,其工程建设规模大、耗资高、工期长,因此,作为工程顺利进行的前提基础工程和地基处理技术一定要进一步完善化。基础工程和地基处理技术的市场经济期刊进步关系着水利水电工程建设的整体水平,更进一步关乎我国清洁能源的开发与利用,是会绵延后世的重要工程技术。
作者：陈国柱 单位：水利工程建筑
