水利工程施工中的软土地基处理技术浅析

水利工程施工中的软土地基处理技术浅析

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摘要:软土地基处理是水利工程施工中的基础步骤,也是核心环节。软土地基的承载性很差,且含水率较高、空隙较大、强度较低,若处理不当,可能造成周围地面变形,影响水利工程施工的安全性。文章从实际软土地基处理技术出发,结合施工实际情况,分析各种软土底基处理方案,保证水利工程的施工质量。

关键词:水利工程;软土地基;施工技术

引言:

随着我国经济和科技实力的不断增强,水利水电工程建设取得了骄人的成绩。软土地基处理是水利工程施工中的基础步骤,也是核心环节,而软土本身有着一定特点,需要结合其自身特点来进行技术分析,从而更好地保障施工建设质量。近年来,水利施工软土地基处理技术取得了较大的进步,把先进的技术应用其中,可以得到更优化的发展。文章将从实际软土地基处理技术出发结合施工实际情况,分析各种软土底基处理方案,保证水利工程的施工质量。

1.软土地基概述

软土地基指的是由软土组成的地基,主要成分包括粘土、粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭及松散砂等土层。一般而言,软体地基具有以下特性:1)低透水性:软土地基的含水量一般为40%~80%,天然含水量大于液限,渗透系数低,沉降速度慢,固结时间长;2)高压缩性:天然的软土地基大多属于正常固结状态,压缩性随着液限的增大而增大,水利施工过程中,随着工程建设总量的扩大,软土地基的塌陷性越来越高;3)沉降速度快:与其它土质相比,软土地基的沉降速度非常快,且会因水利工程总体质量的提高而加快;4)低均匀度:软土地基的类型多种多样,不同土质的强度、密度等均不相同,建筑物的受力情况不同,沉降时的受力情况也不同,从而导致软土地基上的建筑物出现大小不一的裂缝,甚至出现塌陷、崩裂等严重损坏;5)具有明显的流变性:软土地基在未受到破坏之前主要是呈固态,一旦遭到破坏,就会由固态变为流动状态。

总体来说,软土地基处理在水利工程施工中占据重要地位。只有解决了软土地基的问题,才能保证水利工程施工安全高效地进行。

2.软土地基的处理方法

软土地基处理的目的主要是改善地基的工程特性,包括改善软土地基土的变形特性以及渗透性,提高其抗滑稳定强度等。具体的施工处理中,一般遵循预防为主、综合防治的原则。在实际工程施工中需优先考虑预防性控制,切实提高软土地基的质量。

对于软土地基的处理,总体上有两大方向:沉降处理和稳定处理。沉降处理主要是指降低软土土层的沉降程度,提高软土土层的固结沉降速度。稳定处理主要指控制地基强度和其变形剪切的程度,提高抗滑阻力,加快土层强度增长。

2.1换土垫层法

换土垫层法是一种简单、直接也最为有效的方法。换土垫层法主要是利用水泥土、沙壤土、灰土粗砂等进行土层换填,进而提高地基的质量。目前,主要使用水泥和石灰两种材料,既能提高软土地基的承载力,又能有效的降低施工的成本。但该方法受到地理位置、成本等条件制约,若不能就近取材,运输成本会增加。在实施过程中,需要特别注意夯实处理,一定要保证新土层的紧实度和密实度符合施工标准。

2.2强力夯实法

强力夯实也是一种简单直接的方法。使用80kN以上的夯锤,起吊至距离水平面较高的地方(通常距离是6~30m),让锤体能够自然下落,夯实土层。夯实后的软土的空隙受到压缩,且夯实点附近的裂缝可作为孔隙水的出逸渠道,有利于土质的固结。此外,夯实后的软土地基,压缩性大大降低,能够有效提升软土地基的承重能力。

2.3排水固结法

排水固结法是利用排水设施将软土地基中多余的水分排出,以此加固软土地基的稳定性并提高其承载能力。排水固结系统主要由排水系统及加压系统组成,排水系统可以利用软土地基本身具有的透水性能进行集中排水。根据加压方式的不同,又可以分为真空预压、降水预压、超载预压几种方式。目前较常用的是降水预压法。

2.4旋喷注浆法

旋喷注浆法指的是借助旋喷机具,采用气压、液压、电化学等方法制造旋喷桩,提高转速,让浆液以旋喷、定喷、摆喷等喷射方式将能够固化的浆液灌注到地基介质或建筑物中,构造人工复合地基的方法。该方法可以有效提高地基承载力,一般浆液会选择水泥沙、黏土水泥浆、黏土浆、聚氨酯类和其它树脂类、水泥浆、硅酸盐类化学浆液材料。

2.5桩基法

当土层较厚,难以大面积进行深处理时,可采用打桩办法进行加固处理。在软土地基的空穴处注入混凝土,混凝土回放热进而产生化学反应,改善桩基周围的土质力学效应,最终有效改善地基沉降几率,地基的承载力得以保障。目前应用较多的有钢筋混凝土桩和预应力管桩。

2.6化学固结法

化学固结法指的是使用一定的化学材料,对软土地基做填充与改造,以有效提升软土地基的强度,降低软土地基压缩性的变化速度,提升软土地基的承重能力。化学固结法主要有灌浆法和深层搅拌法。与其它的施工方式相比,化学固结法的施工成本较高。

3.软土地基处理技术的影响因素

进行软土地基的处理技术的选择时,由于不同的水利工程的实际情况不同,影响因素也有很多,包括时间、环境、标准、施工总量等方面。

(1)施工工期是工程施工时需重点考虑的一个因素。对于软土地基采用不同的处理技术需要的时间存在一定的差异,例如,采用化学固结法施工,就必须考虑固化剂的反应时间和重压后的沉淀时间。因此,在选择软土地基处理技术时应对施工时间予以充分考虑。

(2)施工环境,特别是地理环境,是影响软土地基处理技术选择的一个重要因素。各水利工程所处的地理环境差异较大,而不同地理环境对施工技术的要求也存在差异。因此,选择时应对工程及其附近地理环境进行综合考虑。

(3)选择软土地基施工技术时,还需要考虑软土地基的施工总量。如当施工总量较大时,采用换土垫层法的成本较高;当软土地基土层较厚是,采用强力夯实法无法保证地基底部的坚固性和稳定性等。

4.软土地基处理技术的注意事项

(1)在对软土地基进行处理时,应对软土地基的土质进行检测实验。将土质试验的数据与设计方案措施进行充分结合,以确保软土地基施工能够顺利安全进行。

(2)应结合水利工程施工的具体情况,对工程施工现场的水文条件、地形地貌等情况进行仔细的勘测,结合专业的技术资料,制定科学的处理方案。

(3)软土地基处理实施过程中,需充分考虑软土地基的承载力。应采用静力触探、十字板剪切、螺旋板载荷和标准贯入试验等多种原位测试手段,结合工程钻探和室内土工试验,分析软基水平剪切力和软基土壤热化等数据,便于技术的有效实施。

(4)应对各个影响因素进行充分考虑及计算,避免在施工中因为天气或外部因素对水利工程施工质量产生不良影响。如,深层搅拌桩受季节影响大,施工过程中应充分考虑季节因素,保证水利工程施工顺利进行。

5.结语

由于水利工程本身的特性以及软土地基处理技术的实施难度,软土地基的处理尤为关键,在实际施工过程中须高度重视。软土地基的处理方法与处理技术有很多,不同的软土地基处理需要采用不同的处理技术,这需要依据实际施工情况进行科学合理的选定。水利工程施工过程中针对不同的施工情况对处理方法进行相应改进,完善软土地基的处理模式,才能整体提升水利工程的施工质量。

参考文献:

[1]黄庆.水利施工中软土地基处理技术应用研究[J].黑龙江水利科技,2016,44(7):6-8.

[2]田献文,孟磊,施观宇.浅谈水利水电基础工程施工中有关不良地基处理的新技术[J].中国水运,2012,12(7):176-177.

[3]李军.水利工程施工中软土地基处理方法研究[J].中国高新技术企业,2015(19):136-137.

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