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摘要:在水利工程施工中,对地基的处理非常关键,软土地基由于具有含水量高、空隙大、低强度和高压缩性的特点,软土地基的处理一直是水利施工的难点,对软土地基的特点进行分析,并探讨对应的处理技术,对于水利施工来说是很有必要的。
关键词:水利施工;软土地基;处理技术;基本特点
对于水利工程来说,如果不能对软土地基进行很好的处理,可能会导致周围结构发生断裂、变形,甚至会给整个水利工程的质量与使用安全性造成严重的影响。由于天然软土有不利的结构特点,不能满足建筑结构所要求的地基标准,不能确保建筑的安全性能与使用效果。水利工程施工必须对现场进行充分的考擦,掌握实际情况,合理的应用处理技术,确保施工质量,降低不必要的经济损失。
一、软土地基特点分析
软土地基是含水量较高的土层,具有以下特点:
高含水量:软土地基的含水量较高,这是软土地基最显著的特点。
强压缩性:在压缩初期软土地基的圧缩曲线比较平缓,当压力大于应力点时,便会突然下降。软土基在该压力前后范围内,整体的压缩曲线会呈现出一个突变到渐变的过程。
空隙大:在同样的环境下,与普通的泥土进行比较,软土地的空隙较大,比普通泥土高出30%左右。形成该特点的主要原因是软土地基的含水量较高,导致土质颗粒间的接触点发生胶结,丧失了普通泥土的压实环节。
透水性能差:软土地基的透水性能和排水性能较差,因为孔隙的水压力较大,给地质沉降造成了较大的影响,因此软土地基的沉降需要更长的时间。
高灵敏度:软土地基的灵敏性主要体现在触变性上,当应用振动对原状软土进行处理对土质结构进行破坏时,软土地基的强度明显降低,该特点导致在施工过程中,软土地基容易发生侧面挤出或者沉降现象。
二、影响水利施工中对软土地基处理的相关因素
影响水利施工中对软土地基处理的因素有很多,例如:施工环境、施工时间、施工总量以及施工标准等。对影响水利施工软土地基处理技术选择的主要因素进行分析,有利于最佳处理技术的选择,为水利工程施工的顺利开展与工程的整体质量提供可靠保障。
施工环境:地理环境是影响施工的重要因素,水利工程所处的地理环境不同,对施工技术的要求也不一样。在水利施工过程中,施工人员应对工程附近的地理环境进行充分考虑,选择出最佳的软土地基处理技术。
施工时间:在施工过程中施工工期是不得不考虑的因素之一,根据工程实际情况对工期进行合理的设定,同时在施工的过程中对施工工期进行考虑是确保工程按质按量完成的基础。软土地基不同的处理技术相对应的处理时间也不同。应用重压处理技术对软土地基进行处理,同添加剂处理技术,二者的处理时间会给施工工期带来较大的影响。如果在对软土地基进行处理时需要花费较长的时间,便会给整个工期造成影响,因此在选择软土地基处理技术时,必须充分考虑施工工期。
施工总量:除了环境因素和时间因素以外,施工总量也会影响软土地基处理技术的选择。如果工程的施工总量较大,在对软土地基进行处理时,如果选择换土法就需要投入大量的物理、人力与财力,进而导致整个工程的成本增加,降低经济效益。如果软土地基较厚,选择重压法,那么软土地基的稳定性和坚固性不能得到保证。所以施工总量也会给软土地基处理技术的选择构成一定的影响。
三、处理软土地基的具体技术
(一)换填处理
换填处理的方法是将基础地面下不太深的软土地基挖出,然后填入强度更高、质地坚硬与性能稳定的矿渣、素土以及随时,并应用人工或者机械进行夯实、振动,让其达到需要的密度标准。如果工程的软土层较薄,并且载荷较小时,可以应用人工或者机械对表层进行密实处理,同样能够达到地基加固的效果。换填处理方法主要适用于软土地基较浅的工程。回填土地基处理,包含了暗塘、暗沟和暗道等等低洼地区的处理。为了确保水利工程能够满足施工需求,一般情况下,换填土有三层,分别为:砂垫层与砂层;灰土垫层与素土层;碎石垫层与矿渣层。施工单位在选择应用该方法对软土地基进行处理时,应根据要求对不同层的材料进行选择,才能达到预期效果。需要注意的是,在进行材料选择时,目的是让地基抗剪强度提升,降低压缩性能,提高承载力。应用该方法对软土地基进行处理,为了提升地基强度,填土层中应当留下一定的空隙,从而达到加快固结和防止低温冻胀的效果,并且还应对根据工程刚性、稳定性的需求,对软土地基处理工作进行完善。
(二)排水固结
排水固结法是将软土地基中的水分排出,降低孔隙比和超静孔隙水压,让土体变形固结,通过提升土体的有效应力和抗剪强度,最终达到提升地基的承载力的目的。排水固结法包含电渗排水法、堆载预压法、砂井法和真空预压法。对软粘土地应用排水固结法中的堆载预压法,工期较长,在进行建筑物修建前,对砂石、填土材料进行加载预压,让软粘土地基沉降完成,完成软粘土地基的快速固结,在将荷载撤除以后在进行建筑物的修建。应用堆载预压法之前,需要控制好加载速度,实施分级加载,避免由于预压导致地基的稳定性欠缺。对于透水性较差的软粘土可以应用砂井法,应用地基成孔对砂土灌注,将砂沟或者砂垫层铺设在砂井上,固结排水管,提升排水速度。砂井法具有连续性好、省料和施工方便的特点,因此该方法在软土地基处理中的应用最为广泛。碎玉不含透水层的软土地基,真空预压法的使用效果较好,通过在软土地基中铺设砂井,并在地面铺设砂层,让后覆盖密封膜,应用真空装置将砂层中的气体抽出,形成负压,让土体中的水流出,固结土体。电渗法将有电流流通的金属电极插入土中,让水分流入阴极,形成电渗,水从阴极流出,降低土中孔隙水,从而增加土体应力与承载力。该方法在粘性低、水位低的软土地基中应用较为广泛。
(三)化学固结
化学固结法是通过各种作用力掺进水泥、石灰、水泥砂浆等化学材料,对软土进行固结,形成复合地基,提高地基承载力和整体强度。化学固结法包含高压旋喷注浆法、水泥土搅拌法和灌浆法。灌浆法是应用电化学、液压、气压原理,将能够固化的浆液注入到人为或者天然的孔隙或者裂缝中,充分固结土体,降低地基沉陷的程度,提高承载力。水泥土搅拌法将原有基土和水泥进行强行搅拌,产生物理化学反应,形成加固体,提高地基强度。该种方法的加固深度可以保持5m,应用该方法之前,应对土质进行强度试验,确定水泥的最佳掺和量。高压旋喷注浆法,先使用钻机进行钻孔,然后将灌浆管放置在设定的地基位置,然后在高压喷射设备下获得高速度、高能量液流,让浆液与土体充分混合,形成均匀、密实的凝结体,以达到地基加固的目的。
结语:
软土地基对水利工程施工的影响较大,影响软土地基处理措施选择的因素较多,在实际过程中,对施工周期、施工环境、施工总量等各种影响因素进行分析,选择最佳的处理措施,能够提升软土地基的处理效果,确保工程施工质量,降低施工成本,实现经济效益最大化。
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