中建六局水利水电建设集团有限公司 天津 300222
摘要:软土地基是影响我国水利工程高效建设的关键因素,会导致整体水利工程的安全性、稳定性受到严重影响,也无法为我国人民群众带来更加便利、安全的用水条件。因此,必须要对软土地基展开有效处理,而想要达成更高的处理效果,就必须要对施工技术水平作出改进与创新,才能够确保软土地基得到有效的治理,进而推动我国水利工程的建设能够更加稳健。
关键词:水利工程;软土地基;处理;施工技术
水利工程施工时软土地基有着明显的不可预估性特征,土质疏松、含水量大以及承载能力不足等问题会对水利工程填土施工密度产生直接影响,加剧地基固定难度,增加沉降问题发生可能性,对工程耐久性以及稳定性形成较大危害。鉴于此,软土地基处理技术开始成为水利施工研究与把控的重点。
1软土地基的特点
(1)空隙非常大。在相同条件下,普通泥土与软土之间有着很大的差别,后者不仅缝隙大,而且没有压实结构,遇到水流较大的时候很容易被冲垮。这主要是因为软土地基中含有大量的水分、泥土颗粒,还存在胶结现象,因此缝隙非常大,容易被外力破坏。(2)透水性比较差。软土地基的排水性和透水性都比较差,这一特点也导致其通常所受水压较大,容易出现地质沉降问题。所以,在软土地基上建设建筑物,要比普通地基建设的建筑物更容易出现沉降现象。(3)压缩性较强。软土地基的压缩曲线变化非常缓慢,且当这一压缩承受力超过特定范围之后,就会出现下降的情况,之后还会出现一个下降点。所以,软土地基的压缩曲线不是一直下滑的,而是从突变到渐变,抗压缩能力比较强。
2软土地基的危害性
一般而言,在开展水利工程项目施工工作前,相关施工工作人员必须强化对软土地基土质的科学周密勘查和信息资料的收集,在明确软土地基对建筑物不良影响的基础上,根据软土地基实际土质的理化性质选择针对性较强得适宜的软土地基施工技术和处理手段,提升整个水利工程软土地基的承载力和结构稳定性。由于软土地基主要由粘土、砂土、粉土等颗粒粒径较大的、孔隙率较大和透水性较差的有机质土构成。与其他硬质地基相比,软土地基的危害主要包括以下五大方面:首先,软土地基具有强烈的触变性,着重表现在软土地基并不能承受较大的重量,其破坏前的整体固态形象在接触较大荷载后,整个软土地基会在较短时间内直接转变为流动状态。其次,软土地基的实际透水性较差,因此,在水利工程的实际施工过程中,必须采用科学高效的排水固结方法保障整个工程项目的施工安全。再者,软土地基的压缩性较高,软土地基的实际沉降程度与其接受的压缩系数成正比例关系,当软土地基受到一定数额的垂直压力时,整个软土地基后续的压缩变形影响会呈倍数级增大,进而发生土质变形,使建立在软土地基上的工程主体发生不均匀沉降和结构破坏,最后,软土地基的不均匀性较大。以颗粒构成的软土地基土质密度存在较大差别,而不同颗粒的软土地基承受能力的不同,又使其在不均沉降过程中出现较大的不均匀特性,展现在水利工程项目上,就会使工程结构物出现不同程度的裂缝,甚至引起工程结构物主体破坏。最后,软土地基的实际沉降速度较快。软土地基在承受较大的工程荷载时,沉降速度增幅会越来越大。
3软土地基处理施工技术的实际应用策略
3.1化学固结处理技术
化学固结处理技术主要是利用化学的手段对土壤进行转化,切实提高土壤的承载能力和强度,一般会利用高温注浆法、灌浆法或者水泥土搅拌法。第一,高温注浆法。主要就是利用高压水或者浆液使用射流的方式对软土层进行切割,从而进行充分的搅拌,将水泥等物质和泥土进行充分的混合,这样就能够有效提高软土地基的承载能力和防渗性能。第二,灌浆法。在软土地基的裂缝中灌注水泥浆液能够切实提高土壤的强度,降低软土地基出现凹陷的情况,从根本上提高水利工程建设质量。第三,水泥土搅拌法。
如果软土地基中存在大量的水分,可以使用水泥搅拌的方式,将软土层和水泥进行充分的混合,能够有效提高软土地基的强度,保证水利工程建设质量得到有效的提升,防止出现安全隐患,促进我国水利工程建设的顺利进行。
3.2换土技术
换土技术也就是将软土层替换为更加稳定更轻的材料,一般来说使用这一技术所更换的材料都具备很好的透水性能,而且具备易压缩、碾实的特点。具体的操作过程中,使用这样的方法只适用于软土层厚度大概为0.5m~2m的软土层,使用的材料包括卵石等,能够有效解决软土出现沉降的现象,切实提高软土地基的承载能力,能够有效减少软土层出现胀缩的现象。为了确保换土之后软土地基能够具备良好的承载能力,切实提高持力层的承受力,需要将地基进行夯实,这样就能够保证水利工程的地基结构具备良好的稳定性和抗变能力。在选择原材料的时候,需要根据施工现场的具体环境进行选择,尽量选择容易碾压、容易压缩,而且强度较高的材料,例如碎石、砂砾。另外,还应该尽量选择透水性能比较好的材料,在填充缝隙的时候可以用来排水,防止软土层出现冻胀的现象。
3.3强夯法施工技术
在地基发生巨大的外力作用,地质发生改变,周边地质形成夯坑以后,需要运用到强夯法来对软土地基展开加固。主要通过以下几个工序开展:第一,展开动力的置换;第二,开展动力的固结;第三,展开动力密实工作。相比于其他的技术来讲,需要更少的预压时间,具有施工作业简便的优势,同时又能够收获更大的效果。但是,夯击力不足是该技术的一个缺点,造成软土地基沉降或是变形的情况较多。
3.4排水固结法
排水固结法指通过排水设施排除掉软土地基中的多余水分,使软土地基孔隙比减小、强度与固结能力得到提高,从而增强软土地基的整体稳定性。软土地基排水固结主要有两种排水方式,一种是通过砂井或水管来排水,方法是在地基中设置砂井或水管等竖向排水体,然后根据建筑物本身的重量进行加载,使孔隙水排出、地基固结;另一种方式是堆载预压排水,方法是建筑物施工前,提前在软土地基上进行加载预压,其压力超过要求的承载额度,从而排出软土中的孔隙水,使软土地基在施工之前提前沉降与固结。排水固结法可以有效地解决施工后软土地基的沉降问题,被运用来处理饱和与软弱的软土地基,但并不适合用于渗透性极低的泥炭土地基。
3.5桩基法
对于软土量巨大、软土层较厚的软土地基,很难进行全面的换填或是固化处理,这时可以采用桩基法。早期的桩基法常采用木桩或砂石预制桩,而现在一般采用钢筋混凝土预制桩。施工的过程中,使用人工或是运用机械对软土层打孔,然后将混凝土注入孔洞内,通过混凝土的固化使桩基周围的软土性质随之变化,形成强度相对更高、更加稳定的复合型地基,减少了沉降和坍塌现象的可能发生。桩基法的施工难度较小,投资也比较低,被广泛应用在水利工程施工中。
4结语
软土地基处理是水利工程施工重点,也是施工单位需要予以高度重视的内容。在具体开展地基处理时,需要先做好工程施工环境以及其他条件的调查、分析,并按照分析结果科学开展处理技术筛选与组合,制定出针对性、有效性较为理想的地基处理方案,实现对各项地基处理技术的高质量运用,从而达到预期地基处理效果,为后续水利工程高水平施工打下坚实基础。
参考文献
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