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        水利工程軟土地基勘察及處理技術(shù)分析

        2021-08-14 13:03:18楊柱源
        智能城市 2021年14期
        關(guān)鍵詞:泵站

        楊柱源

        (安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司,安徽合肥 230000)

        水利工程的實施可以促進(jìn)我國整體發(fā)展,與人們的生活存在緊密聯(lián)系。為了確保水利工程的順利實施,需要在工程建設(shè)前對周邊地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面勘探。地基勘察工作是水利工程建立的基礎(chǔ),也是其質(zhì)量的保障,應(yīng)科學(xué)使用科學(xué)技術(shù)及經(jīng)驗對地質(zhì)進(jìn)行勘測并配合。

        1 軟土地基勘察處理技術(shù)在水利工程中運(yùn)用的意義

        水利工程建設(shè)對我國穩(wěn)定發(fā)展具有較大意義,利于各種工程項目有序開展,達(dá)到水力發(fā)電、防洪、航運(yùn)的作用,為我國各農(nóng)作物的種植提供有效灌溉,促進(jìn)其生長。水利工程都是在穩(wěn)定地基的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)并運(yùn)行,如果在沒有確保其穩(wěn)固的情況下就開展工程建設(shè)工作,不僅會在建設(shè)過程中由于地質(zhì)問題阻礙其進(jìn)行、耽誤工程進(jìn)度,還會在建設(shè)完成后的使用中無法保證其正常提供能源,達(dá)不到預(yù)期,失去工程修建的意義。因此良好的地基是修建工程的重要步驟,為了實現(xiàn)其地基穩(wěn)定,需要在工程實施前對地基進(jìn)行全面勘察,地質(zhì)的復(fù)雜程度及變化都會對工程建設(shè)進(jìn)度及質(zhì)量造成影響。為了避免這些外在因素對工程建設(shè)作業(yè)造成阻礙,應(yīng)做好軟土地基的勘察工作,對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,對可能造成影響的隱患進(jìn)行技術(shù)處理。地質(zhì)勘測工作是水利工程順利建設(shè)的重要基礎(chǔ),也是保證質(zhì)量的重要前提。對軟土地基的有效勘察及數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理是工程建設(shè)的依據(jù),具有重要意義。

        2 軟土地基勘察要點(diǎn)

        2.1 地質(zhì)測繪

        在軟土地基的勘探中,應(yīng)對收集的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析,不僅要對軟土層的地質(zhì)進(jìn)行探討,還要注意沖洪積及濱海沉積等情況。例如在沿海地區(qū)水利工程的實施中,應(yīng)對其分布的沖洪積內(nèi)的軟土層淤泥進(jìn)行考察,淤泥大多出現(xiàn)在河床附近且肉眼可見。如果軟土層層基較厚,可以根據(jù)先前工程中對其進(jìn)行鉆孔處理,但鉆孔深度應(yīng)在地質(zhì)測繪并得出其數(shù)據(jù)后再實施,以避免鉆孔未穿透淤泥的情況發(fā)生,確保后續(xù)工程的順利進(jìn)行。

        2.2 勘探點(diǎn)布置

        在水利工程的實施過程中,應(yīng)事先對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)進(jìn)行檢測,并根據(jù)工程的實施階段建立適合的勘探點(diǎn),在沿海周邊,其土質(zhì)大多為淤泥軟土,所以地基的勘測要點(diǎn)應(yīng)以軟土為主,根據(jù)該地區(qū)軟土的分布情況及軟土層的厚度,適當(dāng)對勘探點(diǎn)進(jìn)行加密放置,孔深也應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求并給出設(shè)計方案時再進(jìn)行加深處理,之后再對其周邊土質(zhì)進(jìn)行取樣展開試驗。

        2.3 物理力學(xué)參數(shù)

        在進(jìn)行水利工程軟土地基勘測的過程中,應(yīng)對原位測試、土工試驗并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ虒嵤┌咐扇∠喾系姆绞郊凹夹g(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集,并對其參數(shù)綜合取值。在進(jìn)行軟土取樣時,確保其周邊軟土不受破壞,并對所取樣本進(jìn)行原狀蠟封處理,第一時間送往實驗室,以保證所取樣本與其土層的參數(shù)大體相同。

        物理力學(xué)參數(shù)的獲取以其試驗結(jié)果為前提,根據(jù)實際的工作環(huán)境及試驗條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,并提出軟土地基地質(zhì)的建議值,同時對軟土層在垂直與水平的各個參數(shù)進(jìn)行分段處理。根據(jù)以往對軟土地基勘查中的數(shù)據(jù)可知,軟土的水平方向和垂直方向的差別較大,這是由于土壤會在其自身重力下使土體具有固結(jié)性,下埋的程度越深,含水量就越少,穩(wěn)定性越強(qiáng),因此在物理力學(xué)方面較上層部分良好。

        3 水利工程軟土地基處理技術(shù)

        3.1 工程概況

        以某工業(yè)園沿河山泵站為研究對象,其拓建目標(biāo)的排水流量為18.5 m3/s,要求其雨水排進(jìn)附近水閘直至匯入長江。該山泵房原始廠房寬度為8.5 m,總機(jī)段長度為23.7 m,5臺軸流泵呈一字形有序排列。

        可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)條件對山泵站的軟土地基進(jìn)行技術(shù)處理實現(xiàn)山泵的拓建。拓建過程中在河沿山泵站放置5臺軸流泵并配有合適的電機(jī),其裝機(jī)總?cè)萘繛?×330 kW。該工程的拓建主要以引水渠、河沿山泵站、變電站等建筑構(gòu)成。通過對其軟土地基勘測的數(shù)據(jù)收集和全面分析,選擇較為合適的處理技術(shù),通過換土回填對旋噴柱進(jìn)行施工、換土墊層法以及排水固結(jié)法的手段加固軟土地基的穩(wěn)定性,為山泵的拓建奠定基礎(chǔ),確保實施過程的順利進(jìn)行,提高安全保障。

        3.2 工程地質(zhì)

        該山泵站在長江漫灘附近,對其軟土地基的勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從上至下整理地層。

        第一層為人工填土,主要由重粉質(zhì)壤土構(gòu)成,摻有少量碎石,顏色為灰黃,具有可塑性,厚度0.51~6.8 m,層高為5.21~6.74 m。

        第二層的土質(zhì)為淤泥重粉質(zhì)壤土,顏色為灰,摻有少量泥炭質(zhì)土,流塑狀,局部區(qū)域可塑,厚度約在1.41~8.10 m之間,層高2.91~5.47 m之間。

        第三層重粉質(zhì)中摻雜中粉質(zhì)壤土,局部為輕粉質(zhì),大體呈灰黃色,具有可塑性,壓縮性略差,層厚1.41~8.11 m,層高2.91~5.47 m。

        第四層為粉質(zhì)黏土,在一些部分摻雜粉質(zhì)壤土,棕黃色與灰白色相間,呈可塑狀,在其土質(zhì)中含有鐵錳質(zhì)結(jié)核,壓縮性適中,該層厚度為6.00~7.95 m,層高3.93~5.43 m。

        最后一層即為灰?guī)r,最大可揭露厚度為6 m。

        3.3 換土回填法

        換土回填是水利工程建設(shè)時對土質(zhì)技術(shù)處理的最常用方法之一,對原有土地的地質(zhì)進(jìn)行勘察并分析,通過改變其樁身承受能力和土地結(jié)構(gòu),提高軟土地基的承重能力并加固其穩(wěn)定性,使軟體地基在工程建設(shè)時得以高效利用。

        由于二層上方建有控制閘,該層土質(zhì)為淤泥質(zhì)重粉質(zhì)土壤,含有少量的泥炭土質(zhì),穩(wěn)定性較差,該層土質(zhì)的承重能力低,無法滿足其承載需求,需要對該層地基進(jìn)行加固技術(shù)的處理。

        根據(jù)試驗,該層可以利用換土回填的處理方法進(jìn)行粉噴樁的實施,并對地基承載能力進(jìn)行計算:

        式中:fspk——復(fù)合地基承載力特征值;Ra——單樁豎向承載力特征值(kPa);m——面積置換率;β——承載力折減系數(shù),取0.30;fsk——處理后樁間土承載力特征值,一般為自然地基承載特征力即60 kPa。

        在建基面以上1 m左右的地方對基坑實行挖土處理,用大功率的推土機(jī)將表層壓實,形成粉噴樁施工的平臺,根據(jù)軟土地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)放置粉噴樁。用石灰粉在每根樁的中心部位做好標(biāo)記,粉噴樁要在地下水位穩(wěn)定后進(jìn)行,以免水的浸泡對成樁造成影響。在施工過程中,嚴(yán)格樁體的孔位及進(jìn)灰量,對于已經(jīng)完成施工的粉噴注隨機(jī)抽查,對其承載能力進(jìn)行測試,如果出現(xiàn)不合格樁柱應(yīng)及時補(bǔ)樁。

        3.4 換土墊層法

        如果在軟土地基產(chǎn)生變形或其承重能力不足以滿足支撐建筑時,可以采用換土墊層的處理技術(shù),在工程建設(shè)的過程中,可以使用其他土料等方式對土地的土質(zhì)進(jìn)行替換,操作方式簡單且具有顯著的加固穩(wěn)定效果,如圖1所示。

        圖1 換土墊層法平面

        在土料的選擇上要確保其有機(jī)質(zhì)的含量低于5%,顆粒的大小控制在15 mm以內(nèi)。通過對軟土地基的勘察并實踐確定其干密度及含水量,并以所得到的結(jié)果作為檢測墊層質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。在實施過程中應(yīng)注意土料鋪設(shè)前要對鋪設(shè)槽進(jìn)行檢驗,土料碾壓前的含水量要接近標(biāo)準(zhǔn)含水率。對于墊土的厚度應(yīng)根據(jù)實際需求進(jìn)行。如果在地下水位的基坑進(jìn)行作業(yè)時,應(yīng)當(dāng)及時排水,墊層與墊層縫隙間距控制在500 mm,并對接縫處進(jìn)行夯壓處理。完成施工后,利用環(huán)刀法在2/3的位置對每層土質(zhì)進(jìn)行取樣,大約每3 處/100m2。

        3.5 排水固結(jié)法

        在山泵站的拓建實施中,如若軟土地基出現(xiàn)不符合規(guī)定的沉淀或其穩(wěn)固性減弱的情況時,可以采用排水固結(jié)的處理技術(shù)。實施時利用排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng),改善軟土地基的下沉情況,增加其穩(wěn)定性。排水固結(jié)法的實施可以改善軟土地質(zhì)的透水性,增加軟土地基水分的滲出,利用加壓的方法,通過降水力壓的方式對地基進(jìn)行增壓處理。

        對軟土地基進(jìn)行真空預(yù)壓時,需要在地基表層進(jìn)行砂墊層的鋪設(shè),對排水管道進(jìn)行埋沒處理,通過對其利用封閉膜的封閉技術(shù),實現(xiàn)與空氣隔絕的目的,確保薄膜完全沒入軟土中,再對其內(nèi)空氣進(jìn)行抽氣處理,實現(xiàn)良好的真空環(huán)境,加固地基的承重能力。

        可以利用超載預(yù)壓的方式對軟土地基內(nèi)的黏土進(jìn)行處理,保證處理效果,但實施時應(yīng)考慮超載的重量及時間,如果超載重量不足以達(dá)到軟土地基的加壓效果或超載時間過短,都會對地基預(yù)壓造成影響。也可以利用化學(xué)固結(jié)法的處理技術(shù)利用化學(xué)藥劑對軟土地基進(jìn)行加固,使其達(dá)到一定的穩(wěn)定性,為山泵站的拓建奠定穩(wěn)固的地基,推進(jìn)實施過程的穩(wěn)定進(jìn)行。

        4 結(jié)語

        水利工程的建設(shè)是推動我國發(fā)展的重要工程,其質(zhì)量不僅可以為國民的農(nóng)業(yè)發(fā)展等提供基礎(chǔ),還可以為我國依靠水利工程進(jìn)行發(fā)電等作業(yè)提供保障。因此在水利工程建設(shè)時,應(yīng)對其周邊地質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格勘測,確保其數(shù)據(jù)的可靠性,并根據(jù)所得數(shù)據(jù)對水利工程實施相應(yīng)的技術(shù)處理,實現(xiàn)工程建設(shè)的順利開展。

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