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摘要:在水利工程施工过程中,经常会遇到软土地基,这是一个难以处理的工程问题,应引起建设单位和施工单位的足够重视。软土地基含水量高,软土土质疏松,在水利建设过程中需要对软土层加以压缩,由于水利工程建设工地环境潮湿,处理软土易增加工程成本;但若不对土地进行处理,则很容易产生水利工程坍塌等安全生产事故。因此,本文对软土地基的危害及处理技术进行阐述,以供施工方参考。
关键词:水利工程;施工阶段;软土地基;处理技术
水利工程是一项基础性的社会工程,其在建设区域方面具有一定的特点,通常来说,水利工程都处于河、海等湿度较大的区域,而这一特点也直接决定了其地基构成以软土地基为主。因此从很大意义上来说,处理好软土地基问题,就可以为水利工程的整体质量提供保障,如果处理技术不当,则会使得软土地基的危害性展现出来,造成极其恶劣的消极影响。
1软土地基的含义
软土地基含有大量水分、空隙多,具有凝固性差、不稳定等特点,施工中遇到这种地基对施工进度及质量有极大的影响。如果地基承受负荷超过其极限值,就会对局部地面产生破坏力,严重的会引起地面下降。总结其含义是主要由淤泥和一些类似淤泥的软土组合而成的地基。
2软土地基的危害性
2.1触变性
软土地基的触变性主要表现在软土本身尚未承受较大重量、或未受到破坏之前,整体的形态以固态为主,而一旦接触性破坏出现,软土会在短时间内转化为流动状态。
2.2低透水性
与普通的土质相比,软土地基呈现出较低的透水性,其透水性能十分落后,因此为了保障工程的基本安全,在软土地基的建设过程中还需要安排更多的工期用来实现排水固结,既需要耗费大量的人力物力成本,且工程的沉降时间较长。
2.3高压缩性
软土地基上的工程沉降程度与其所受的压缩系数呈现正相关关系,具有极高的压缩性。如果垂直压力达到0.1MPa,那么软土地基就会受到极大的压缩影响,从而发生很大程度的土质形变,使得其承受的工程主体发生沉降。
2.4不均匀性
软土地基主要由微细颗粒和高分散颗粒构成,这两种颗粒在土质中的密度存在着一定的差别,其所承担的受力状况自然也不尽相同,在沉降过程中也呈现出不均匀的特点,而这种不均匀性展现在以软土地基为基础的工程中就会出现不同程度的裂缝状况,甚至会引发更加严重的主体结构破坏。
2.5沉降速度快
软土地基所承受的工程负荷越大,相应工程的沉降速度也就越高,此时即使地基状态完全相同,也会由于负荷的差异引起不一样的沉降速度。综上,软土地基的复杂特点决定了其作为工程地基的危害性,如果缺乏合理的处理技术,那么在工程建设及后续使用的过程中很容易导致地基形变、主体结构破坏以及工程沉降的状况。同时,如果不对于软土地基的不均匀状况进行有效控制,那么在荷载作用扩大的情形下,工程的沉降就不可避免,也会衍生出主体结构的开裂乃至倒塌。
3水利工程施工中软土地基的处理技术
3.1换填法
换填法在软土地基处理中是比较常见的一种技术方法,其主要通过施工现象情况,选择与之相匹配的土质更换掉原有的软土,从而达到地基加固的效果。在进行换填过程中需要将不稳定的软土挖走,填入适量的合格土质,配合夯实作业处理,这样能够保证水利工程地基基础施工的有序进行,较多的应用于软土面积小、深度浅的地基中。通常情况下,换填选用的材料为粗砂、碎石、鹅卵石等构成,为了进一步提高基础稳定性我们可以分为三层进行填充,第一层为矿渣碎石、第二层为灰土层、第三层为砂垫层,矿渣碎石具有很好的脱水性;灰土层具有很好的基础稳定性;砂垫石能够排出多余的水分与气体,得到基础加固的目的,有助于地基承载力水平的提高。
3.2旋喷法
对于水利工程建设的软土地基处理还有另一种处理技术就是旋喷法。对于水利工程的软土地基处理来说,不仅仅可以采用加固图层的方式进行加固处理,还可以利用旋喷法进行加固处理。利用旋喷法进行地基加固处理主要就是借助相应的设备来形成旋喷柱,即形成包含高压情况下喷发出的土体和水泥的柱体。通过这种形成的旋喷柱,软土地基的加固效果能够得到显著的提升,并且通过这种方式,能够很好的提高软土地基的强度和方渗透性能。因此,旋喷法也成为软土地基处理中的一个常见方法。但是,旋喷法在使用过程中还存在一个缺点就是对于有机成分含量较高的软土地基,这种方式难以进行有效的处理。
3.3加载预压法
这种方式的使用就是在软土地基的工程开始之前采用预压负载的方式来对软土地基进行处理,在此基础上能够从一定程度上增强地基的强度,采用此方式完成地基处理的相关工作后,在进行施工处理的相关工作。在完工之后,如果软土地基的渗透性不强,则要在地基的土壤中利用塑料排水板来建立相关的通道,以此来保证软土地基土壤的密度较大;如果软土地基的土壤强度没有发生较大的变化,则在自重的基础上解决预压负载的相关问题即可。因此,加载预压法也是水利工程软土地基施工过程中常用的方法。
3.4排水固结法
排水固结法即在地基中设置好砂井等竖向排水体,然后按照建筑物的重量进行加载,让土体孔隙内的水排出,并逐渐固结后,地基出现沉降,逐渐提升强度,主要用于解决地基的稳定性问题。由于其孔隙比显著减少,建筑物的有效强度得到增加。为了进一步保障固结的效率,最有效的方式就是在天然土层中增加排水途径,缩短排水距离,在短时间内加速地基土抗剪强度的提升,让地基承载力提升的速率大于施工荷载的增长速率。按照加压方式的差异,排水固结法又可以细分为真空预压、堆载预压、降水预压和电渗排水。真空预压通过在粘土层上部铺设砂垫层,并使用真空泵对已经密封的砂垫层抽气,产生负压,地下水可以沿着排水路径排出地表,加速地基的排水固结。换言之,在总压力不变的情况下减少孔隙水压力,促进土体压缩。堆载预压法顾名思义,通过临时堆填土方、石方来加速地基沉降的速度,通过地基土的固结来提升地基承载力。后续工作中考虑到均匀沉降的要求,会将土方、石方去除。通常来说预压荷载和建筑物荷载保持相同,某些特殊情况视具体工程要求决定。对于一些渗透性较差的软弱粘性土具有较好作用。降水预压则是将地下水抽出以降低地下水位,减少孔隙水压力的同时保持地基加固作用,适用于细砂地基与饱和粉土。电渗排水在土中插入金属电极,通直流电,让土中的水从阳极流向阴极,在阴极位将水排出,以降低粘性土中的含水量,提升边坡稳定性,保障地基的承载力。
4结语
综上所述,地基工程是水利工程建设中非常重要的一部分,加强软土地基处理技术有助于地基基础的安全稳定。对此相关工作人员应该做好地基处理工作,充分认识软土地基的特性和危害,从实际情况出发对地基工程进行科学的分析,选取适合本地区的处理技术,优化技术流程与施工工艺,提供人员技术水平,从多方面入手保证软土地基处理的有效性、合理性,推动我国水利工程建设的全面发展。
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