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        淺析水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)

        2016-05-30 13:43:06夏宏林
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:水利工程施工技術(shù)

        夏宏林

        【摘要】作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)優(yōu)先領(lǐng)域的水利工程建設(shè),是工程建設(shè)的重要內(nèi)容之一;為了保證水利工程項(xiàng)目施工質(zhì)量,做好對(duì)其軟土地基的處理技術(shù)的分析是至關(guān)重要的。該文詳述了軟土地基及其特點(diǎn),并重點(diǎn)介紹了幾種常見(jiàn)的水利施工中軟土地基處理技術(shù),以期對(duì)工程實(shí)踐有所助益。

        【關(guān)鍵詞】水利工程;軟土地基處理;施工技術(shù)

        水利施工技術(shù)難度比較大,影響施工的因素比較多,在進(jìn)行地基施工的時(shí)候,會(huì)遇到各種地質(zhì)結(jié)構(gòu),在面對(duì)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候,地基施工技術(shù)也會(huì)有很大的不同,水利工程中的泵站、涵洞及渡槽等建筑物常建在溝道等低洼處,經(jīng)常遇到軟土地基的地基類型。在施工的時(shí)候,如果沒(méi)有對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)合理的處理,將無(wú)法保證地基的穩(wěn)固性,直接影響到工程的整體質(zhì)量和安全運(yùn)行。針對(duì)這種情況需要制定科學(xué)合理的處理方法,對(duì)軟土地基施工進(jìn)行有效的解決。

        一、軟土地基及其特點(diǎn)

        1.軟土地基

        軟土地基主要指由淤泥、淤泥質(zhì)土、松軟沖填土與雜填土,或其它高壓縮軟弱土層構(gòu)成的地基。這些土質(zhì)的強(qiáng)度都非常低,不是含水率非常大,就是土質(zhì)太過(guò)疏松孔隙比大,土質(zhì)的壓縮性一般比較高,承載能力低。軟土地基的強(qiáng)度比起其它土質(zhì)地基的強(qiáng)度要低許多,所以我們?cè)谶M(jìn)行水利工程建設(shè)的時(shí)候,軟土基礎(chǔ)處理是施工中遇到的難點(diǎn)之一,也是勘察、設(shè)計(jì)及施工單位重點(diǎn)解決的一個(gè)環(huán)節(jié)。否則,隨著時(shí)間的推移,將會(huì)出現(xiàn)各種危害,直接影響到工程的正常使用。因此,在水利工程建設(shè)過(guò)程中,對(duì)軟土地基的處理要引起高度重視。

        2.軟土地基的特點(diǎn)

        (1)孔隙比和天然含水量大

        軟土的特點(diǎn)比較疏松、天然含水率比較大,天然孔隙比一般e=1~2之間,淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量w=50~70%,一般大于液限,高的可達(dá)200%。這些都直接影響到軟土地基的強(qiáng)度,如果地基不處理好的話,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)崩裂與塌陷等這些危害。

        (2)透水性弱

        軟弱土盡管其含水率大,可是透水性卻很小,滲透系數(shù)K≤1(mm/d)。由于透水性如此小,土體受荷載作用后,往往呈現(xiàn)很高的孔隙水壓力,影響地基的強(qiáng)度。

        (3)壓縮性高

        一般來(lái)說(shuō)軟土地基強(qiáng)度都比較低,而其壓縮性也比較大。在工程建設(shè)過(guò)程中,常常會(huì)隨著工程建設(shè)的逐步推進(jìn),軟土地基上負(fù)荷的重量越來(lái)越大,建造在這種軟土地基上的建筑物將發(fā)生較大的沉降,尤其是沉降的不均勻性,會(huì)造成建筑物的開裂和損壞。

        (4)抗剪強(qiáng)度低

        軟土通常呈軟塑~流塑狀態(tài),在外部荷載作用下,抗剪性能極差,軟土無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度一般小于30KN/m2,其承載能力很低,無(wú)法保障上部建筑物的安全和正常運(yùn)行。

        二、常用的軟土地基處理技術(shù)

        在水利工程施工過(guò)程中,當(dāng)天然軟土地基不能滿足建筑物對(duì)地基承載力的要求時(shí),一般通過(guò)對(duì)地基處理增加地基強(qiáng)度以形成人工地基,來(lái)滿足建筑物對(duì)地基的要求,保證建筑物的安全與正常使用。水利工程中常用的軟土地基處理方法有如下幾種:

        1.置換法

        在施工條件合理的情況下,當(dāng)軟弱土層厚度不很大時(shí),可將基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除,然后換填強(qiáng)度較大的土或其它穩(wěn)定性能好、無(wú)侵蝕性的材料稱為換填法。此方法在工程建設(shè)當(dāng)中最為簡(jiǎn)單且直接有效。

        對(duì)軟土地基進(jìn)行置換可以有效改變土質(zhì)地表層的性質(zhì),從而達(dá)到增強(qiáng)地基承載力的目的,滿足構(gòu)筑物對(duì)地基的要求。例如采取灰土、水泥土及砂礫石等替代軟土,使其地基的承載能力足夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。置換法主要優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單,若是能夠達(dá)到就地取材,采取置換法可大大減小施工成本,將軟土替換后可以有效提升土質(zhì)性質(zhì)。此法處理的經(jīng)濟(jì)實(shí)用厚度為2~3m,如果軟弱土層厚度過(guò)大,則采用換填法會(huì)增加棄方與取土方量而增大工程成本。此方法也常用于水利工程中泵站、涵洞及渡槽等建筑物基礎(chǔ)的處理,是水利工程中最為常見(jiàn)的軟土地基處理方式。

        2.拋石擠淤法

        該方法就是把一定量和粒徑的塊石拋在需要進(jìn)行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中,將原基礎(chǔ)處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走,從而達(dá)到加固地基的目的。通常將不易風(fēng)化的石料(尺寸一般不宜小于30cm)拋填于被處理地基中,最后在上面鋪設(shè)反濾層。這種方法施工技術(shù)簡(jiǎn)單、投資較省,常用于處理流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土地基。此方法常用于水利工程中河道邊坡地基的處理,適用于承載力要求相對(duì)不高的地基處理。

        3.強(qiáng)夯法

        強(qiáng)夯法是將80KN的夯錘起吊到6~30m的高度,讓錘自由落下,對(duì)土進(jìn)行夯實(shí)。經(jīng)夯實(shí)后的土體孔隙壓縮,同時(shí),夯點(diǎn)周圍產(chǎn)生的裂隙為孔隙水的出逸提供了方便的通道,有利于土的固結(jié),從而提高了土的承載能力,而且夯后地基由建筑物荷載所引起的壓縮變形也將大為減小。強(qiáng)夯法適用于河流沖積層、濱海沉積層黃土、粉土、泥炭、雜填土等各種地基。由于受到強(qiáng)夯設(shè)備的運(yùn)輸及施工要求,此方法便于在地形開闊、地基處理面積較大的工程。

        4.土工合成材料加筋加固法

        該方法將土工合成材料平鋪于地基表面進(jìn)行地基加大,能使地基荷載均勻分散到地基中。當(dāng)?shù)鼗赡艹霈F(xiàn)塑性剪切破壞時(shí),土工合成材料將起到阻止破壞面形成或減小破壞發(fā)展范圍的作用,從而達(dá)到提高地基承載力的目的。另外,土工合成材料外與地基土之間的相互磨擦將限制地基土的側(cè)向變形,從而增加地基的穩(wěn)定性。

        5.石灰樁法

        此方法采用振動(dòng)式沉管法造孔,在樁孔中灌入新鮮生石灰或在生石灰中摻入適量粉煤灰、火山灰(常稱二灰),并分層擊實(shí)而成樁。它通過(guò)生石灰的高吸水性,膨脹后對(duì)樁周土的擠密作用,用離子交換作用和空氣中的二氧化碳與水發(fā)生酸化反應(yīng)使被加固地基強(qiáng)度提高。

        擠密砂樁、碎石樁加固法

        此方法屬于復(fù)合地基的一種,當(dāng)軟土層較厚,換填處理比較困難,地基土屬于非飽和粘性土或砂土?xí)r,采用擠密砂樁或碎石樁加固法,可以使地基土密實(shí),容重增加,孔隙比減少,防止砂土在地震或受震動(dòng)時(shí)液化,提高地基土的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力,減少固結(jié)沉降,使地基變均勻,起到置換、擠密、排水作用,防止地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞,提前完成沉降,減少沉降差。

        三、結(jié)語(yǔ)

        隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展,水利施工中軟土地基的處理方法也是層出不窮,其目的都是為了改善軟土地基土層性質(zhì),增加地基的穩(wěn)定性,提高地基的承載能力。每一種處理方法均有其針對(duì)性、適用范圍以及局限性,必須據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基的土質(zhì)情況和施工條件采區(qū)合適的處理辦法,才能取得良好的處理效果。對(duì)能達(dá)到處理效果的方法進(jìn)行技術(shù)可靠性、施工難易程度、工程投資、工期及對(duì)周圍環(huán)境等方面的綜合評(píng)比,最終才能確定最合理的軟土處理方法。

        參考文獻(xiàn):

        [1]黃湛勇.分析水利工程施工中土壩軟土地基的處理措施[J].珠江水運(yùn),2013,8:88-89.

        [2]盧敏.水利工程施工中土壩軟土地基的處理技術(shù)及措施[J].江西建材,2012,6:159-160.

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