水利工程建设中不良地基处理方法研究
摘要：随着水电事业的快速发展，很多工程需要建立在地质条件复杂、软弱的地基上，如基础软弱带、膨胀土、喀斯特岩溶地貌等，应根据地质情况选择合适的地基处理方法。
关键词：地基处理，膨胀土，基础软弱带
1概述
近年来，我国水利水电建设快速发展，建设项目的数量和规模达到了前所未有的水平。随着地质条件较好的工程项目的不断开发，有的新建工程需要建在地质条件复杂、软弱的地基上。
通常将不能满足建筑物要求的地基，统称为软弱地基或不良地基，主要包括：软粘土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、膨胀土、多年冻土、岩溶等。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方面:
(1)山区地基条件比较复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性两方面，山区基岩表面起伏大，且可能有大块孤石，这些因素常会导致建筑物产生不均匀沉降。地质条件差，不能满足上部结构抗滑稳定的要求，地基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。
2地基处理方法的选择
在选择地基处理方案前，应完成下列工作：
(1)收集详细的工程地质、水文地质及地基基础设计资料等；
(2)根据工程的设计要求和采用天然地基存在的主要问题，确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等；
(3)结合工程情况，了解本地区地基处理经验和施工条件以及其他地区相类似的场地上同类工程的地基处理经验和使用情况等。
地基处理方法的确定可按下列步骤进行：
(1)根据拟建物性质，结合场地工程地质条件，初步选定几种可供考虑的地基处理方案；
(2)对初步选定的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度和环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法；
(3)对已选定的地基处理方法，应进行现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如达不到要求时，应查找原因采取措施或修改设计。
3不良地基一般处理方法
地基加固或处理，按其原理和做法的不同可分为以下四类：
(1)排水固结法：利用各种方法使软粘土地基排水固结，提高土的强度。
(2)振密、挤密法：采用各种措施，如振动、挤密等，使地基土体增密，提高土的强度。
(3)置换及拌入法：以砂、碎石等材料置换软土地基中部分软土，或向地基中注入化学药液产生胶结作用，形成加固体，达到提高地基承载力的目的。
(4)加筋法：在地基中埋设强度较大的土工聚合物，以达到加固地基的目的。
3.1基础软弱带的处理
软土在我国沿海地区分布较广，长江三角洲、珠江三角洲、渤海湾等沿海地区都有大面积的软土。这些地区的软土层以海相沉积为主，其固体成分主要为有机质和矿物质的综合物，厚度为数米至数十米。
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30o)和缓倾角软弱带(倾角一般小于30o)，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，两侧开挖边坡1：0.5～1：1。
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，可设置混凝土传力墙、传力框架或进行预应力锚固。
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。
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。
3.2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，在环境的温度和湿度变化时可产生强烈的胀缩变形，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。
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：地基开挖后注意及时保护，防积水、暴晒或冰冻；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；采用穿过膨胀土层，桩端置于非膨胀土层的桩基。
3.3可液化土层的处理
饱和粉细砂及部分粉土，虽然在静载作用下具有较高的强度，但在地震力的反复作用下有可能产生液化，地基会因液化而丧失承载能力。常用处理的方法是：(1)将可液化土层开挖清除，置人其他强度较高、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。
3.4淤泥质软土的处理
淤泥质软土包括淤泥质土、泥碳、腐泥、以及其他含水量特高，抗剪强度低、承载力低、压缩性大的土。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
(1)桩基法
淤土层较厚，难以大面积进行深处理时，对中小型水工建筑物，可采用打桩的办法进行加固处理。
(2)换土法
当淤土层厚度在4m以内时，采用挖除淤土层，换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土。1999年，在某县大套一站排灌闸施工中，就地利用废河堤上的粉砂土，同水泥按9：1配比拌成水泥土，换填了3m厚的淤泥土层，效果很好，工程至今安全运行。
3.5喀斯特地基处理
喀斯特又称岩溶，它是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理石、岩盐、石膏等可溶性的岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙等。
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，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，易产生不均匀沉陷。两种类型的喀斯特地基，处理的方法亦不同。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。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。