[12-11 16:59:40] 来源：http://www.tmgc8.com 水利水电 阅读：3258次
1 概 述
多年的水利水电开发建设,水文地质条件工程 地质条件较为优越的坝址,均已被优先开发或已建 成,然而随着国民经济建设发展需求,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。所谓不良地基, 系指由于地基的天然工程地质缺陷,不能满足上部 建筑物稳定要求的地基。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如下几 个方面。
(1)地质条件差,抗滑稳定安全系数小于设计 规定值,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,不能满足上部结 构抗滑稳定的要求,地基基础可能产生局部或整体 剪切破坏。
(2)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由于岩(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。
(3)基础渗漏量或水力坡降超过容许值,产生的 主要原因是由于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,使基础遭受 破坏。
(4)地基内为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 不良地质基础一般处理方法
2·1 基础软弱带的处理
地基基础软弱带按其倾角大小可分为高中倾角软 弱带(倾角一般大于30°)和缓倾角软弱带(倾角一般 小于30°),其对建筑物的影响是不同的,处理的方 法也不一样。
(1)高倾角软弱带处理。
①挖出软弱带回填混凝土,作成混凝土塞,开挖 深度一般为软弱带宽度的1~1·5倍(规模较小的软弱 带开挖深为0·5~1倍宽度),两侧开挖边坡1∶1~ 1∶0·5。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土, 可清除部分软弱带后回填混凝土或粘土,形成阻水盖 板。
②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。
③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。
④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。
(2)缓倾角软弱带处理。
①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。
②设置穿过软弱带的防滑齿墙。
③高压喷射清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂 浆。
④穿过软弱带时进行预应力锚固。
⑤沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键,或穿过软弱带 设抗剪桩。
2·2 强透水层砂、卵、砾石层防渗处理
刚性坝基砂、卵、砾石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,且易产生机械管涌,增大扬压力,影响建筑物的 稳定,一般都加以防渗处理。处理的方法一般: (1) 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。(2)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。(3)利用高压喷 射灌浆方法(摆喷、定喷和旋喷)修筑水泥防渗墙。 (4)水泥或粘土帷幕灌浆试验。(5)坝前粘土或混凝 土铺盖,延长渗径。(6)帷幕后或防渗墙后排水减 压。(7)设置反滤层。
2·3 水利水电工程建设中不良地基基础处理方法研究可液化土层的处理
可液化土层系指无粘性土(砂)层或少粘性土层在 静力或振动力作用下,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: (1)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。(2)振冲挤密或分层振动压实。(3)四周用 混凝土围墙封闭,防止其向四周流动。(4)穿过可液化 土层设置砂桩或灰土桩,或设置砂井。www.tmgc8.com
2·4 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: (1)开挖清除。(2) 置换砂层,或砂垫层排水。(3)砂井排水。(4)抛石 挤淤。(5)控制加荷速率,使其缓慢排水固结。(6) 扩大建筑物基础或采用桩基。(7)预留沉陷量。(8) 用板桩墙封闭和在底部侧向填砂、砾石阻滑。(9)用 镇压层法,如反压护堤平台。
2·5 膨胀土的处理
膨胀土土层中的粘粒成分主要由强亲水矿物组 成,在自然状态下多呈硬塑状态,吸水后膨胀,土层 产生较大膨胀力,失水后收缩,因而使建筑物变形, 沉陷。在季节性干湿气候条件变化情况下,土层反复 胀缩,导致建筑物开裂、歪斜,或使地基出现滑移。 膨胀土地基的处理原则主要是防止水对地基的影响, 其处理的方法一般是: (1)地基开挖后注意及时保护, 防积水、暴晒或冰冻,或预留保护层,开挖后及时填 筑,保持土层天然含水量。(2)采用截水墙或阻水帷 幕,截断外界因素(主要是水)对地基的影响。(3)采 用穿过膨胀土层,桩端置于非膨胀土层的桩基。
2·6 深覆盖层处理
当河流冲积层砂、卵、砾石层、碎石层、坡残 积层洪积或泥石流堆积层或其他原因形成的冲积堆 积层厚度较大,如厚度大于15 m以上,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: (1)用强夯法或振动碾夯实或压实土体表层。(2) 对地基进行固结灌浆和帷幕灌浆。(3)设置混凝土 截水墙或用高压喷射灌浆构筑防渗墙。(4)坝前铺 盖防渗。(5)采用沉重桩或摩擦桩。(6)扩大基础。 (7)控制加荷速率。
2·7 喀斯特地基处理
水利水电工程喀斯特地基大体上可分为两种类 型,一是在建筑物区喀斯特洞穴、溶隙强烈发育,形 成交叉溶蚀网络,在断层破碎带交汇处,破碎岩体较 宽厚,加之溶蚀作用,常形成“泥包石”,或“泥夹 石”状,洞隙间岩体常风化松动,溶洞或溶隙中有时 充填有较松散透水的泥沙。此类地基强度不均匀,透 水性强,且易出现管涌,影响建筑物稳定。二是个别 或少数较大的洞穴,溶蚀管道分布于坝基,形成主要 漏水管道,此种洞穴管道有时充填或半充填,使局部 地基承载力降低,破坏了地基岩体的均一性,在荷载 作用下,易产生不均匀沉陷。两种类型的喀斯特地 基,处理的方法亦有所区别。前者以清除置换、截断 渗水、降低扬压力,提高溶蚀破碎带的力学强度和完 整性为主,或在结构上扩大基础,转移压力。后者以 防渗堵漏为主,并清除或处理充填物,以提高其力学 强度。
(1)强喀斯特溶蚀破碎带的处理方法。
①清除表层强烈溶蚀岩体,并进行固结灌浆。
②设置灌浆帷幕。
③坝前大面积铺盖(混凝土或粘土)防渗,铺盖 厚度不小于1 m,一般为水头的1/10左右,长度不 小于水头的5倍。
④设置截水墙或齿墙,其墙体应穿过表层强喀斯 特发育带。
⑤扩大基础或采用整体刚性基础。
(2)喀斯特洞穴管道处理方法。
①开挖清除洞穴充填物,回填混凝土,或用混凝 土盖板封闭。
②封堵漏水洞口(盖盖子),或选择漏水通道断 面狭窄的部位加以封堵(卡脖子),封堵漏水通道时 应注意地下水气的反压作用,必要时应预留排气通 道,若采用石块,砂石粘土封堵,应注意粘土层下设 反滤层。在封堵与暗河相通的漏水洞口时,注意雨季 暗河水位上升,静水压力过大可能破坏堵体或混凝土 盖板,为防止出现这种情况,可在盖板上设置逆止阀 门,外水水头高时暗河水可进入水库,外水位低于库 水时其水库水不能漏失。
③在埋藏不深的地下喀斯特管道集中渗漏之处或 比较狭窄的渗漏段修建截水墙,若下部有隔水层,可 将截水墙与隔水层相衔接。
④在库周浅水区有漏水洞口通道时,可作混凝土 围墙或隔堤隔离漏水通道,如果地形条件适宜,可用 土堤将漏水区隔在库外。
⑤对漏水通道进行钻孔水泥灌浆或注浆,或灌注 混凝土、粘土等形成帷幕。
2·8 坝基涌泉处理方法
坝基涌泉或来自松散土层,或来自基岩裂隙, 或来自喀斯特管道,对土坝可能造成管涌流土破坏 坝身稳定,对混凝土坝可能使混凝土浇筑困难,甚 至形成漏水通道,涌泉对大坝施工带来困难,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: (1)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土。(2)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。www.tmgc8.com
3 结 语
不良地基基础在工程建设中是常遇到的难题,也 是人们采取各种办法被解决掉的问题,不良地基基础 (地质缺陷问题)处理的方法很多,由于不同建筑物 对地基基础强度的要求不同,而且各种不良地质因素 对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,一般说来在对不良地基基础进行处 理选用处理方法时,必须认真分析研究勘察资料,确 定不良地质现象的部位、规模、特性等,方可采取合 理的处理方法。本文对以上不良地基基础所谈到的几 点处理方法仅是粗浅的经验之谈,或是探索性的办 法,望同行们参考。
这里值得一提的是,各种处理方法都有其局限性 和一定的适用范围,同一方法不可盲目套用,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 施工进度要求的处理方法。
