浅谈水利水电基础工程施工

'浅谈水利水电基础工程施工　　【摘要】本文主要阐述了水利水电基础水利水电基础的要求、方法、新技术及质量控制。【关键词】水利水电；基础工程；施工技术；不良地基；方法　　水利水电工程施工技术是一门理论与实践紧密结合的专业课。其主要特征是实践性和综合性强，它是在总结国内外水利水电工程建设经验的基础上，从施工技术、施工机械施工组织与管理等方面，研究多快好省地进行水利水电建设基本规律的一门学科。　　　　1.水利水电工程建筑的施工技术的作用和地位 　　随着国民经济的发展，水利资源难以满足需要，为了获得更多的水利资源，我们就要依靠水利水电工程建设来满足我们日益增长的需要。水利水电是清洁的可再生能源，它的利用是社会进步到现阶段的产物。进一步说，随着我国经济社会的高速发展直接促进了水利水电工程的创新以及发展，在水利水电工程建设过程中水利水电的施工技术的创新起到非常关键、非常重要的作用。在水利水电工程建筑的实施中，技术是它的根本，只有技术作保障才能在艰巨的重大工程中完成工程建筑的施工，水利水电工程建筑的施工技术将直接关联作用到水电水利的效益和产生的影响，它并不只是简单的一个工程而已，它是构成整个水电水利工程的一个重要要素。换句话来说，能不能够熟练的，灵活的掌握并且运用各种各样的水利水电工程施工技术，会直接影响到水利水电工程的建设质量。只有充分的掌握好，并且运用好水利水电工程施工技术，才能够有效的、全面的展开相关的管理、控制工作，将技术含量高与社会相紧密联系的技术用到水利水电工程建筑的施工中，水利水电工程建筑才能真正发挥其作用进而才能够从本质上去实现提高水利水电工程施工建设的双重效益，也就是经济效益与社会效益。在这里我们仅仅探讨一下水利水电工程施工中地基基础施工技术。　　地基与基础是建筑结构的重要组成部位，其中基础处理在水利水电施工中占重要地位，这应引起施工作业者的高度重视，对于施工研究人员，我们一定要根据建筑物对地基的要求，采用特定的技术手段来减少或消除低级的不利缺陷，改善和提高低级的物理力学性能，使地基有足够的强度、整体性、抗渗性及稳定性。本文对现在地基施工的一些新要求、新方法以及新技术做了简单的分析并对不良地基的处理做了详细分析，并找出契解决方案。　　　　2.水利水电基础施工的新要求　　应具有地基与基础的施工图纸和地质勘察报告等有关技术文件和资料，并掌握施工区域内的地质情况。 　　土方开挖前，应根据施工方案要求，将施工区域内妨碍施工的已有建筑物、道路、沟渠、管线、坟墓、树木等，妥善处理。　　山区施工，应事先了解当地地层岩性，地质构造、地形地貌和水文地质等，如因土方施工可能产生滑坡时，应采取可靠措施。在陡峻山坡下施工，应事先检查山坡坡面情况。如有危岩、孤石、崩塌体、古滑坡体等不稳定迹象时，应作妥善处理。　　施工机械进入现场所经过的道路、桥梁和设备卸车地点等，应事先做好必要的加宽、加固等准备工作。　　测量放线的定位控制线、水准基准点及基槽的灰线尺寸，必须复核，符合设计要求，并办理预验手续，且应妥善保护及经常复测。　　场地要清理平整，表面坡度应符合设计要求的排水坡度和临时排水设施。如设计无要求时，一般应向排水沟方向做成不小于2%的坡度。　　开方挖土低于地下水位的基坑、管沟时，应根据地质勘察文件及资料，采取措施，降低水位；一般应降至低于开挖底面的500mm，然后再开展作业面。　　　　3.目前水利水电基础施工的新方法　　目前水利水电基础施工的新方法主要从两个方面进行： 　　对于浅基础的情形，如果不需要放坡，首先要沿着进行测量的基准灰线直边切割出来一个槽边的轮廓线，而后对作业面予以一一的展开。对于地下水位的降低和地面排水系统的建造，这两个工程都需要结合当地工程地质资料、挖方尺寸等条件予以考虑，这样就可以进一步的预防地基土结构被破坏。　　保证地基与基础的强度能够足以承受建筑物上的全部结构荷载。为了满足这一条件，基础的耐久性、防潮性、耐侵蚀性和抗冻的能力都需要充分满足要求和条件。除此之外，为了确保地基稳定，必须让地基和基础有足够的工作面。地基变形值的范围也应该在许可的参考值数之内，这样才不会引起建筑物的开裂、倾斜或者标高产生相应的变化等。　　　　4.水利水电基础作业方法　　根据土质、现场出土等条件要合理确定开挖作业顺序和工作面、分段分层平均下挖展开工作面。　　对浅基础不需要放坡时，应首先沿测量的基准灰线直边切出槽边的轮廓线，展开作业面。　　降低地下水位与地面排水，均应根据当地工程地质资料、挖方尺寸、防止地基土结构遭受破坏等，采取集水坑降水、井点降低地下水位，或采取两者相结合的措施降低地下水位。　　5.有关不良地基处理的新技术　　不良地基是指由于地基的天然性能缺陷，不能满足水利工程建筑物稳定对地基的要求。对于水利水电工程建筑物来说，不良地基对建筑物的影响主要表现在基础的沉陷量过大或不均匀性，基础渗漏量或水力坡降超过容许值。 　　地质条件差，抗滑稳定安全系数小于设计规定值。地基内为无粘性土粉细砂层因振动可能产生液化，造成建筑物失稳破坏，或因震陷造成建筑物破坏几等个方面。在这里我们将讨论几种不良地基的处理方法，尤其详细讲述软弱夹层地基的处理方法。　　强透水层的防渗处理。　　以大坝为例，刚性坝基砂、卵、砾石都属于强透水层，一般都加以开挖清除，土坝坝基砂、卵、砾石层因透水强烈，不仅损失水量，且易产生管涌，增大扬压力，影响建筑物的稳定，一般都加以防渗处理。处理的方法是：将透水层砂、卵、砾石开挖清除回填粘土或混凝土，构筑截水墙。利用冲抓钻或冲击钻机作大口径造孔，回填混凝土或粘土形成防渗墙。利用高压喷射灌浆方法修筑水泥防渗墙。水泥或粘土帷幕灌浆。坝前粘土或混凝土铺盖，延长渗径，帷幕后排水减压，设置反滤层。　　可液化土层的处理。　　可液化土层是指无粘性土层或少粘性土层在静力或振动力作下，孔隙水压力上升，抗剪强度瞬时消失的土层，土层的液化可使地基沉陷、滑移失稳、危及上部建筑物的安全。常用处理的方法是：　　将可液化土层开挖清除，置入其他强度较高、防渗性能良好的材料。 　　振冲挤密或分层振动压实。　　四周用混凝土围墙封闭，防止其向四周流动。　　穿过可液化土层设置砂桩或灰土桩，或设置砂井。　　软弱夹层基础的处理。　　软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土结构组成的地基，承载能力很低，一般≤50KN/m2，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理。　　软土基础的特性。　　大孔隙比，高天然含水量。淤泥和淤泥质土的天然含水量w一般介于50%～70%之间，相比而言，我国软土的天然孔隙比e则一般介于1～2之间，一般情况下，这就会远远的大于液限，最高的时候，甚至可能达到200%。　　低透水性。由于高含水量，在渗透系数k≤1的时候，透水性能就非常的差。这样，在承受强荷载作用后，孔隙水压力就会变高，地基的压密固结性能也会深受影响。　　低抗剪强度。通常，软土会呈现出软塑——流塑的状态，这样在有外部荷载的时候，抗剪性能就变得极差。在土层本身含有排水出路的时候，随着有效压力的逐步增加，就会慢慢的形成固结。相对应的，如果不存在优质的排水出路，在荷载增大的情况下，强度就会衰减。　　处理软弱地基之方法。 　　排水固结法。作为解决淤泥软粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥软粘土地基稳定的有效方法，由加压和排水两部分系统组成。　　换土法。当淤土层厚度较薄时，把不能满足设计要求的淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理。　　强夯法。将80KN夯锤，起吊到高达6m～30m的地方，让锤作自由下落运动，通过这样的运动夯实土质。如果地基是河流冲积层、滨海沉积层，或者由黄土、粉土、泥炭、杂填土等构成，使用强夯法容易达到目的。　　旋喷法。旋喷法主要用于地基防渗工作的开展，通过利用旋喷机具将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定浓度，而后对其予以提升，在这个时候喷嘴会以一定速度作旋转动作，这样就会产生高压，高压挤迫水泥固化浆液与土体混合，经过凝固硬化结成桩子，以达到提高地基防渗的目的。　　振动水冲法。振冲法的工具是振冲器，它类似于一根插入混凝土振捣器的机具，该中机具涵括了上、下两个喷水口。由于振动和冲击荷载的作用，地基中会先成孔，而后在孔内予以填充砂、碎石，进而分层振实或夯实，这样地基将得以加固。 　　土工合成材料加筋加固法。其手段是平摊荷载于地基，在可能出现塑性剪切破坏时，平铺于地基表面地土工合成材料将可以对面形的破坏起到组织作用；也可以在一定的程度上减小破坏的扩张，从而提高地基的承载能力。　　灌浆法。将水泥砂浆、水泥浆、粘土浆、粘土水泥浆及各种化学浆材予以液化，同时这些浆液也是具有固化的特性的，这个过程中会用到相关的气压、液压或电化学原理，而后将其注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位，从而达到加固淤泥软土地基的效果。　　硅化加固法。借助电渗原理，利用网状的带孔眼的注浆管，采用电动硅化法，通过轮换诸如的操作手段，把硅酸钠溶液与氯化钙溶液注入土中，因为上述过程中会产生一系列的化学反应，进而生成胶凝物质，或者活化土颗粒的表面，这样土颗粒之间的连接性和土体力学的强度就会被提高，加固部位的半径会被扩大。不过这样的操作方法也有其缺陷性，即高耗电量，高成本，故而被采用的可能性一般不是很大。　　加筋法。加筋法是为了减少整体变形，并且同时达到增强整体稳定的性能的目的。土工合成材料，因为其抗拉能力非常之强，会被埋置于土层中，这样在土颗粒和拉筋之间就会产生摩擦力，土也会与加筋材料形成一个完整的整体，这样的话，地基强度就会被提高。　　桩基法。如果淤土较厚，含水率较高，孔隙也比较大，这样要想对其予以大面积的深处理的话就比较困难，这个时候打桩法就是一个不错的加固处理方法。 　　地基基础软弱带按其倾角大小可分为高中倾角软弱带和缓倾角软弱带，其对建筑物的影响是不同的，处理的方法也不一样。　　高倾角软弱带处理。　　挖出软弱带回填混凝土，做成混凝土塞，开挖深度一般为软弱带宽度的1～倍，两侧开挖边坡1：1～l：。当软弱带较为疏松，且宽度较大时，可采用混凝土梁或混凝土拱，以使上部荷载传至两侧完整岩体。对土坝坝基软弱带，为防止渗流淘刷坝身填士，可清除部分软弱带后回填混凝土或粘土，形成阻水盖板。软弱带与库水相通的上游端，开挖防渗井回填混凝土或设置防渗齿墙。当高倾角软弱带位于坝肩，特别是拱坝坝肩时，可设置混凝土传力墙，传力框架或进行预应力锚固；对重力坝破碎岩体坝肩，当破碎岩体自身稳定没有问题，可在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。当坝基裂隙带密集发育时，可清除松散体回填混凝土或设置防渗齿墙。　　缓倾角软弱带处理。　　将软弱带开挖清除回填混凝土，若上盘岩体尚坚硬完整，且全部开挖工作量过大时，可利用平硐或竖井开挖清除软弱带回填混凝土或钢筋混凝土，并做好回填固结灌浆。设置穿过软弱带的防滑齿墙。高压喷射清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂浆。穿过软弱带时进行预应力锚固。沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键，或穿过软弱带设抗剪桩。　　淤泥质软土的处理。 　　淤泥质软土包括淤泥质土、泥碳、腐泥、以及其他天然含水量特高，抗剪强度低、承载力低、压缩性大的土，多呈软塑及流塑状态。由于其质软，易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出，影响上部建筑物的稳定。土坝坝基的淤泥质软土排水困难，长期难于稳定。常采取的处理办法是：　　开挖清除。　　置换砂层，或砂垫层排水。　　砂井排水。　　抛石挤淤。　　控制加荷速率，使其缓慢排水固结。　　扩大建筑物基础或采用桩基。　　预留沉陷量。　　用板桩墙封闭和在底部侧向填砂、砾石阻滑。　　用镇压层法，如反压护堤平台。　　深覆盖层处理。　　当地基处河流冲积层砂、卵、砾石层、碎石层、坡残积层洪积或泥石堆积层或其他原因形成的冲积堆积层厚度较大时，不便于全部开挖清除时，因其松散，孔隙率大，渗透性强，易产生压缩变形和渗漏，有时因其中夹有软弱夹层，不利于抗滑稳定。一般常用的处理方法是：　　用强夯法或振动碾夯实或压实土体表层。　　对地基进行固结灌浆和帷幕灌浆。　　设置混凝土截水墙或用高压喷射灌浆构筑防渗墙。 　　坝前铺盖防渗。　　采用沉重桩或摩擦桩。　　扩大基础。　　坝基涌泉处理方法。　　坝基涌泉或来自基岩裂隙、松散土层或来自喀斯特管道，可能造成土坝的管涌流土破坏造成坝身不稳定。也给混凝土浇筑带来困难，甚至形成漏水通道，因此必须妥善加以处理，处理原则是能堵则堵，能排则排。涌泉处理一般常采取的办法如下：　　对基岩涌泉，能封堵者予以混凝土封堵，涌水量大者，引水入集水坑，回填砾石，并预埋灌浆管，然后抽水并回填混凝土封堵，后期再进行回填灌浆。作为土坝基础，于混凝土盖顶上再铺筑粘士。　　在涌泉出口安装活动逆止阀门，使其可向库内涌水，但不能使库水漏失。　　在水利工程建设中不良的地基基础是经常遇到的，其处理的方法有很多，但由于不同建筑物对地基基础的要求不同，而且各种不良地质因素对不同建筑物的影响程度也有很大的区别，因此处理的方法自然也不一样。这里需要注意的是，各种处理方法都有其局限性，要根据具体工程综合考虑，优先选用适合于本工程具体条件、便于就地取材、技术上可靠、经济上合理、又能满足施工进度要求的基础处理方法。 　　6.水利水电地基施工的质量控制　　保证地基与基础具有足够的强度，能承受建筑物的上全部结构荷载和地基的反作用力。　　基础应具有足够的耐久性、防潮性、抗冻和耐侵蚀的能力。　　地基和基础必须有足够的工作面，确保地基的稳定性。　　保证地基变形值在容许范围内，且应使它不超过建筑物的容许变形值，而不致引起建筑物开裂、倾斜或标高变化等。　　水利工程项目投资大、工期长、自然条件差，在水利工程施工中一定要再保证安全的前提下控制好工程质量，同时也要考虑到施工成本。水利水电基础施工也是水利水电工程的一个重要组成部分，在施工时同样要控制好施工安全、进度、质量、造价等方面，为一个更加完善完美的的工程打下基础。　　'