水利工程施工中软土地基处理技术张鹏

水利工程施工中软土地基处理技术张鹏

河南省南阳市南召县水利局工程技术工作站河南省南阳市474650

摘要:科学技术的不断进步,为水利工程施工技术发展创造了良好契机,近年来在水利工程施工中,软土地基处理技术得到了广泛的推广。由于软土地基处理的质量严重影响着水利工程的整体质量,倘若软土地基处理不当,势必会对水利工程整体质量造成极为严重的影响,更可能会对人身财产安全构成极大威胁。所以,为了选择适用的处理技术,构建有效的施工方案,在地基处理施工前,应当对软土地基部分开展全面的勘察,选择合理的处理技术,以保障水利工程的施工质量。

关键词:水利工程;软土地基;处理技术

一、软土地基危害

对于软土地基而言,倘若不对其进行及时有效的处理,则必然会使水利工程施工质量受到极大的影响。软土地基危害,主要表现为:其一是触变性。引发该种危害的主要原因是因为软土地基在日常施工过程中,倘若未受到任何压力影响,便会呈现一种固态状态,而一旦软土地基受到外力作用,则会由固态状态渐变为流动状态。其二是低透水性。通常而言,软土地基整体透水性较差,因而在水利工程实际施工中,长期以来均需要投入大量的人力物力以对软土地基中水量予以排除。其三是高压缩性。倘若水利工程项目建设于软土地基上,由于软土地基的高压缩性使软土地基沉降稳定时间相较于普通地基要长很多。不少软土地基工程在建设很长一段时间后依旧处在沉降当中。

二、软土地基的基本特征

1、触变性。软土地基作为我国水利工程施工建设中的重要方面,有着自身的基本特点,其中软土地基主要的基本特征之一就是触变性。软土地基的触变性主要体现在软土地基是一种絮凝状结构的固态体,这种以沉积物形成的固态体有着较好的灵敏性。软土地基虽然有着较强的结构强度,但是由于其灵敏性较高,所以在做地基使用时,如果对其扰动较大,就会使得其结构受到破坏,这会严重的影响软土地基的使用效果。尤其是当软土地基在使用过程中遇到振动、负载过大时,容易致软土地基出现滑动或沉降现象,这对于水利工程建设质量具有严重影响。因此,在软土地基使用过程中,要充分考虑其触变性特征,从而避免水利工程不至于受到软土地基触变性的较大影响。

2、具有一定水量和高压缩性。软土一般是土层中分布的软茹土,能够进行液化的沙土和具有很高压缩性的软土等,而软茹土中具有很高的含水量,有一些甚至高达70%左右,在地层中几乎为液态状的可流动状态,而且黏土中存在很大的缝隙,因此说茹土也是淤泥土的一部分。软土地基具有一定的高压缩性,和自身的液态具有一定关系,假设软土中含水量不断增加,那么其自身的压缩性也会不断提升。

3、渗透性和抗压能力薄弱。因为软土地基具有很大的压缩性,因此导致软土地基具有很薄弱的渗透性,对水利工程中的软土地基数据分析后能够发现,软土地基的固结能力较弱,强度不高,需要很长时间才能够固结。特别是含有有机质的软土中,经常会出现大量的气泡,在一定程度上减少了软土地基的渗透性,因为软土地基的强度与它自身的排水之间存在一定关系。因此在具体施工过程中,软土要承担一定的负荷,保证土层的排水性。

三、水利工程中处理软土地基的主要技术

1、砂石以及砂换填垫层技术。

此法是将基础底面下一定深度范围内的软土层挖去,改换较好的土料,分层夯实作为地基持力层,这样作可以提高地基承载力。因换土后的垫层透水性大,从而加速了土的排水固结过程。又因空隙大,切断了毛细管作用,因此还防止土的冻涨。砂垫层常用中、粗砂与砂砾石作为填料。

垫层的设计要满足强度与变形两个方面的要求,要确定一个合理的厚度与一个合理的垫层宽度。垫层的厚度一般为1-2m左右,如垫层太厚(>3m)则施工困难,且不经济。垫层的宽度可用压力扩散角方法确定。

在实施这一技术的时候,第一步需要先挖掉地基表面的软土层,要用稳定性更高和强度较大的材料来代替。在选材的时候,一般选择硬度较高的土料,比如砂石和鹅卵石都是比较不错的选择,因为这样的材料形成的垫层比较容易压实,透水性较好,压缩性较低,强度较高。所以这样的方法可以让地基的沉降速度减缓,沉降深度减小,承载力也会得到很大的提高,并且对消除膨胀土和避免地基受扰动有很大的帮助。在完成填换工作之后,一定要进行大力的夯实,以形成持力层,这样会使地基实际的承载力得到提高,也更加有效的改善稳定性和抗变性。如果在填换的过程中有裂缝和空隙出现,则必须尽快使用透水性较强的材料进行排水工作,以保证软土地基的固结,冻裂膨胀不会发生。在彻底完成填换工作之后,施工仍然不能放松,一定要抓紧持续加强夯实施工。在施工的过程中,还要特别注意的一点就是在实施填换前期,应该把坑中残留的垃圾和各类杂物全部清理出去,不能遗留,如果有浮土和积水一定要迅速的排除。对于填充材料要搅拌均匀然后平整的铺在地基上。此外,在工程实施的过程中,一定不能偷工减料,必须严格按照流程进行施工。

2、排水固结技术。

在软弱地基中,由于存在较多的孔隙水,使地基的抗剪强度很低,在不大的荷载作用下,地基土就会产生剪切破坏,或产生较大的沉降。故在工程实践中常用排水预压的原理,使土达到压实的效果。

预压原理是使孔隙水压力消散,有效应力增长,抗剪强度提高。由于孔隙水被排出,土体被压缩,使地基土大量的沉降在建筑物修建前已完成。地基土经过预压处理后,可以提高地基的强度,减小建筑物的沉降量

排水固结法在软土地基处理中的应用,指的是借助排水设施对软土地基中孔隙水予以排除,从而缩小孔隙比,使地基发生固结变形,提高地基的强度,减小建筑物的沉降量。现阶段,应用于软土地基处理的排水固结方法主要可划分为两种,一种是预压加固。此法是在软弱地基上堆放重物,使地基在预压荷载作用下逐渐固结。预压荷载宜接近设计荷载,必要时可超过设计荷载的10%-20%,以缩短预压时间。但预压荷载不能超过地基土的极限荷载,以防止土体破坏。

另一种是沙井预压加固。预压的效果与所加荷载大小、土质以及土层的厚度有关。当饱和粘土层很厚,排水固结时间很长,为了提高预压效果,可采用沙井预压加固法。此法是用钢管成孔后灌满砂土、形成砂井,再铺设垫层堆加荷载加压。使土中的孔隙水通过沙井与砂垫层排出。

排水固结法可有效应用于解决软土地基沉降、稳定等问题。这一软土地基处理方法适用于处理饱和、软弱土层,但对渗透性不佳的泥炭土则应当谨慎处理。

3、旋喷注浆处理技术。旋喷注浆处理技术就是利用气压、液化等方法进行,在高速旋转状态下,将通过排水固化的浆液灌输到地基的缝隙中。在运用该项技术处理软土地基时,一般固化的浆液分水泥浆、水泥砂等。运用高速旋转的方法不断将浆液渗透到地基中,通过这样的方式能够很大程度的提升软土地基的承载力,从而能够降低软土地基沉降现象发生。旋喷注浆的处理技术具有一定专业性,操作人员要规范的操作设备,根据施工的具体步骤和流程对软土地基进行处理。在实际工作中,施工人员要依据高压设备进行合理的水泥喷射,这样能够帮助浆液和软土层固结之后出现旋喷柱,能够对软土地基起到加固稳定的作用。

结语

总的来说,软土地基对水利工程建设带来了很大的问题和困难,广大的施工人员一定要重视其带来的危害,一定要采用科学合理的方法进行解决。在施工的时候,一定要结合当地的实际情况,选择合理的施工技术,对软土地基进行强化,进而提升整个工程的质量。

参考文献:

[1]褚峰平.浅析水利工程施工中软土地基处理技术要点[J].技术与市场,2018,(01).

[2]王笃丰.浅谈水利工程施工中软土地基处理的方法[J].科技创新与应用,2018,(35).

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