浅谈水利工程的基础处理

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浅谈水利工程的基础处理

邓植祥

（东莞市水务工程质量安全监督站，广东东莞523109）

［摘要］随着社会的不断发展，国家加快了水利水电工程建设的步伐，以满足国民经济发展的需要，而水利工程中的地基基础起着非常重

要的作用。本文主要阐述水利工程的基础概况和处理方法，保证水利工程建设施工的安全、可靠。［关键词］水利工程；基础；处理方法

水利工程指为了控制、调节和利用自然界的地表水和地下水，以除害兴利的目的而建设的各种水上工程。水利工程按其服务的对象可以分为防洪工程、农田水利工程（

灌溉工程）、水力发电工程、航运及城市供水、排水工程。水利工程的地基基础在水利工程中起到非常重要的作用，地基基础处理的主要功能是改善水利构筑物地基的物理和力学性能，增强水利工程的整体性，提升构筑物的防渗能力，确保水利工程主体构筑物的安全施工和运行。

1水利工程地基概况

随着国民经济建设发展的需求，还需不断地开发建设新的水利水电项目，今后将会遇到更多的不能满足建筑物要求的不良地基。不良地基是指由于地基的天然地质存在不足，如地质的硬度和承载力不足，不能满足上部构筑物的稳定性要求的地基。针于水利工程构筑物，不良的地基对水利工程构筑物的影响主要表现为以下方面：地形地质条件不良，抗滑能力、地质稳定性、地质安全系数均小于水利工程地基设计的设计值，产生原因主要是由于岩石与混凝土、岩石与岩石，或其他影响抗滑稳定的结构面，如不同倾角的断层带、节理裂隙带、软弱夹层、破碎带、古风化壳、溶蚀带等的抗压强度低，不能满足上部构筑物抗滑、稳定的要求，地基基础可能产生局部或整体剪切破坏；基础的沉陷量过大或不均匀性，地基基础产生这样的原因主要是岩（土）层本身的承载能力不足以满足建筑物的要求，或因地基基础岩（土）强度不一，分布不均匀或岩石地基中有软弱破碎带分布，在外荷载作用下，沉陷值或不均匀沉陷值超过容许值。如地基基础中的软弱岩石、淤泥质软土、断层破碎带、膨胀土、湿陷性黄土等，从而造成建筑物破坏、变形；基础渗漏量或水力坡降超过容许值，产生的主要原因是基础存在孔隙率大的松散砂、卵砾石层、强裂隙透水层、喀斯特渗漏带、构造破碎带以及其他强透水带，从而导致水库大量漏失、扬压力超限、或软弱透水层出现管涌等渗透变形，使基础遭到破坏；地基内无粘性土粉细砂层因振动（机械振动、地震等）可能产生液化，造成建筑物失稳破坏，或因震陷造成建筑物破坏。

2地基基础的处理方法

2.1CFG 桩的应用

水泥粉煤灰碎石桩（cement-flyash-gravelpile ，简称CFG 桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌和形成的高粘结强度桩，CFG 桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG 复合地基。长螺旋钻管内泵压CFG 桩施工工艺是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机配混凝土运输车组成完整的施工体系。CFG 桩复合地基适用于处理粘土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等土层。

在CFG 桩复合地基中，上部结构传来的荷载是由CFG 桩体、桩周土和褥垫层共同承担的。褥垫层将上部基础传来的基底压力或水平力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩周土使二者共同受力，同时土由于桩的挤密作用提高了承载力，而桩又由于周围土体的侧应力的增加而改善了受力性能。CFG 桩复合地基中的桩、桩周土和褥垫层的作用机理进行分析，桩的加固作用：1

）对地基土具有一定的挤密作用。对于散填土、松散粉细砂、粉土，由于振动沉管CFG 桩的振动和侧向挤压作用使桩间土孔隙比减小，含水量降低，土的干密度和内摩擦角有所增加，土的物理力学性能得到改善,从而提高桩间土的承载力。2）桩体的排水作用。CFG 桩复合地基在成桩初期,因桩孔内和周边充填过滤性较好的粗颗粒填料，在地基中就形成了渗透性能良好的人工竖向排

水、减压的通道，使孔隙水沿桩体向上排出，可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压力的增高，加速水利工程地基的排水，这种排水作用不但不会降低桩体强度，反而可以使土体强度恢复并超出原土体天然承载力。3）桩的预震效应。CFG 桩复合地基成桩过程中，振冲器以一定的振动频率或冲击水平向加速激振土体，使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈的预震。提高了砂土抗液化能力。4）桩的置换作用。CFG 桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应，生成不溶于水的稳定结晶化合物，它能使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高，所以在荷载作用下，CFG 桩的压缩性明显比桩间土小。因此基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到桩体上，出现了应力集中现象，大部分荷载将由桩周和桩端承受，桩间土应力相应减小，于是复合地基的承载力比原有地基承载力有所提高。5）对桩周围土质的约束作用。在无侧向约束的土体，受荷后其侧向变形比有侧向约束的大，从而使垂直应力集中，由于CFG 桩对桩周土体侧向变形的限制，使侧向变形减小，相应地也减小了垂直变形。

2.2预应力管桩

预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。

管桩沉桩方法有多种，在我国国内施工过的方法有：锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等，而以静压法用得最多。由于柴油锤打桩时震动剧烈、噪音大，为适应市区施工需要，近几年来我国各地开发了大吨位的静力压桩机施压预应力管桩的工艺，静力压桩机又可分为顶压式和抱压式，抱压式是桩机的夹板夹紧桩身，依靠持板的磨擦力大于入土阻力的原理工作，静力压桩机最大压桩力可达5000~6000kN ，可将直径500mm 、600mm 的预应力管桩压到设计要求的持力层，从而大大推动了预应力管桩的应用和发展。随着国家出台《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》（DB33/1016—2004），预应力混凝土管桩的工程勘察、设计、施工及工程质量检测等施工中的技术工作做出明确的规定。而高强度预应力混凝土管桩（PHC ）主要有以下优点：单管桩的承载力较高，所以相应的单管桩承载力的造价就相对较低；对持力层起伏变化较明显的地质地形条件的适应能力很强；形成的管桩长度不受工程施工所用的机械设备的限制；预应力混凝土管桩身不仅耐打而且管桩的穿透能力非常强。

预应力混凝土管桩施工方法有锤击法和静压法两种，锤击法沉桩具有施工速度快，工程质量较好等优点，静压管桩施工法主要是借助压桩机的自重和配重的重量，通过科学的压梁或压柱，向管桩顶部或通过侧面夹子夹住管桩本身，以便向管桩本身施加重压力，将管桩压入土（岩）层中。预应力管桩施工完成后，要及时进行管桩检测，普遍采用桩基高应变法和低应变法对单桩承载力和桩身完整性进行检测，预应力管桩的单桩承载力由桩端极限阻力和极限侧摩擦力组成。预应力管桩在水利工程中作为一种基础处理方法，在东部沿海地区逐步得到应用，《建筑基桩检测规范》（JGJl06—2003）保证了水利工程管桩基础处理的质量，为以后水利工程主体工程建设安全提供保障。

3水利工程地基处理技术发展

随着我国水利工程的不断发展，地基基础的处理技术也从施工工艺、施工材料和施工设备等方面得到了快速提升，但（下转第144页）

工程技术

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20108（上接第133页）

随着水力施工条件的不断变化和施工难度的不断加大，特别是与国外水利地基基础施工技术相比，使我国水利地基基础施工技术的发展还存在很大的提升空间。不断革新地基基础施工技术，特别是地质比较复杂的水利工程的施工，不仅要学习国外先进的施工技术，还要重视对传统技术的发展完善，进一步开发基础施工的新工艺、新材料和新设备，不仅要学习使用先进的TRD 防渗墙技术和新型的防渗墙接头，也要充分利用混凝土灌注桩技术，并根据实际情况，因地制宜，采用科学、合理的地基施工技术，不仅要保证施工的质量，还得保证基础以上构筑物的施工安全和正常运行。随着国家对水利工程的不断重视，特别是大型的水利工程施工，宏大的水利工程、特殊的地质要求、复杂的施工技术和多元的施工条件的变化，不仅会给地基基础处理技术带来巨大的挑战，也会给地基基础处理方法带来发展的机遇。

4结论

随着水利工程建设的不断发展，特别是在地形复杂的地区，地基

处理显得尤为重要，不仅能保证水利工程施工的正常展开，又能保证水利主体建筑物工程的安全、可靠。然而各种地基处理方法都有其局限性和一定的适用范围，同种方法不可盲目套用，应根据具体水利工程综合考虑，优先选用适合该水利工程的具体方案，便于施工，采用处理技术可靠、经济合理和满足水利工程施工进度要求的地基处理方法。

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层中部偏外侧，有益于粉刷层裂缝的控制。

3）墙体充分沉实稳定后再抹灰。由于砂浆收缩未稳定，极易产生裂缝和空鼓，因此，应适当延迟抹灰时间。抹灰要分层进行，待上一层充分收缩后再摸下一层，可有效控制裂缝及空鼓。因此，每抹一遍要适当延迟一段时间，再摸下一遍；严禁不分层次一次成活的抹灰做法。

3.3控制沉降裂缝的处理措施

这类裂缝的产生原因大多是与设计的缺陷或者施工质量不合格有关。因此工程设计应加强地基土持力层的详细勘探工作，了解有关土层的性质及其对建筑物的影响，保证基础有足够的埋置深度。具体来说包括以下措施：

1）防患于未然，在设计阶段就消除裂缝隐患。一般在设计中选取土质均匀的场地建造房屋；当地基土壤严重不均匀时，应采用处理地基或改变基础埋深的方法，消除不均匀影响；当基底持力层为遇水膨胀或湿陷性土壤时，应在房屋周围采取排水及隔水措施；从而使基础的局部倾斜控制在允许的范围内。

2）新老或相邻两建筑物之间应保持一定距离，避免对地基产生新的附加应力和应力叠加，引起不均匀地基沉降。

3）合理设置沉降缝。在房屋体形复杂，特别是高度相差较大的部位应设沉降缝，沉降缝应从基础分开，缝宽不得少于10cm ，最好是三缝合一。

4）利用肋梁基础或加大地圈梁，都可在一定程度上减少不均匀地基沉降，也可以减少此类裂缝的出现。

5）要严把施工质量关，施工时要严格按规范施工，每道工序都必须经监理部门验收后方可进行下道工序。

6）沉降裂缝发生后，沉降发展较为缓慢且有减弱趋势时，应在裂缝稳定后，对墙体修复；沉降发展较快且有加速趋势时，应立即采取临时支护措施，减小基础荷载，加固基础后修复墙体。基础加固常用的有加大基底面积法、桩基础托换法以及注浆法等改变土壤特性的方法；墙体裂缝一般采用水泥砂浆、树脂砂浆填缝或水泥灌浆封闭保护的方法处理。

4对当前防治墙体裂缝控制措施的思考

住宅工程的质量通病问题多年以来一直困扰建筑业的一个老问题，

也是人们非常关注的一个问题；而建筑墙体裂缝问题尤为突出，应作为重点质量控制项目。由于房屋墙体裂缝成因的复杂性，目前技术水平还不足以完全做到防止裂缝的发生，因此必须不断的丰富防裂抗裂措施和方法。

4.1提高设计者对强度设计的观念

长期以来，人们对砌体结构的各种裂缝习以为常，设计者一般认为多层砌体建筑物比较简单，在强度方面作必要的计算后，针对构造措施，绝大部分引用国家标准或标准图集，很少单独提出有关防裂要求和措施，更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。有一些砌体结构的建筑物的设计是套用图纸，应用时未经校核；有时参考了别的图纸，但荷载增加了或截面减少了而未作计算；有的虽然进行了墙体总的承载力计算，但忽视了墙体高厚比和局部承压的计算。因为裂缝的危险仅为潜在的，尚无结构安全问题，也未涉及到责任问题。因此，提高强度设计观念，严格按照规范进行设计。

4.2提高施工质量，保证材料的合格使用；严格按规范标准施工当施工质量出现问题，砂浆稠度过大，吸水后干缩、砂浆不饱满或砂浆稠度不够时，会在平拱砖过梁处产生沿砖缝斜向的裂缝。砖的质量不合格，砂浆强度不够，这些都会造成整个砌体的强度不够，而造成砂浆强度偏低的原因是使用了不合格的水泥，施工配合比不准确，施工时不润湿砖等。当砌体质量较差，砌体灰缝饱满度不当时也会影响到砌体的强度。而这些都可能在砌体结构中产生裂缝。因此，保证结构所使用的材料合格，严格按照施工工艺标准进行施工，把完善质量管理措施作为一项持续和创新型工作来抓，认真研究、执行，不断加强和提高施工质量管理水平。

5结语

随着住宅产品质量化意识的提高，人们对建筑物的质量要求越来越高，质量与人们的生活息息相关，只要我们重视质量，不断研究提高质量措施和方法，严格控制质量，就能建造出高质量、高水准的工程，从而满足人们的生活质量品味。

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