水利工程中几种常见地基问题及处理方法
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水利工程中几种常见地基问题及处理方法
摘要:随着水利事业的不断推进,在水利工程建设中,地基的处理是最基本的,也是最关键的一步。在水利工程建设中,经常会碰到软土地基,由于其软弱、抗压能力差,很可能会出现垮塌,从而使施工难度陡然增加,影响工程的质量,延缓工程进度。近几年,随着水利建设事业的迅速发展,基础处理技术得到了长足发展。但在软弱地基的加固中,必须针对不同地区的实际情况,并结合水利建设的要求和有关的法规,对其进行具体的分析和定义,确定相应的治理技术。因此,在水利工程中,必须根据实际情况进行软弱地基处理,增强结构的稳定性,提高工程建设的效率和质量。
关键词:水利工程;常见地基问题;处理方法
引言
地基是支承建筑物基础的载体,地基发生变形,会连带建筑物产生相应的变形,超出范围的变形会使建筑物产生过大裂缝、不能正常使用,也可能使建筑物整体失稳、倾覆,给工程带来严重后果。水利水电项目属于基础建设中的重要构成,工程项目内部包含的环节内容较多,需利用合理的方式来规范建设过程。部分工程在实际应用中易受不良地基的影响,严重伤害了工程项目的建设效益,要利用对安全事故类型的合理探究,找出处理不良地基的方法,切实改善工程项目建设质量。
1工程地质勘察
各类建筑物建造在地基之上,构成地基的土层分布,土的松密程度、压缩性的高低、强度的大小,地下水的深度与水质情况、附近是否存在不良地质现象等,都关系着建筑物的安危。因此,通过工程地质勘察查清地基土的真实状况是工程设计的重要前期工作,工程地质勘察成果是工程设计的重要依据之一。在工程地质勘察工作中,勘察内容、工作量和工作方法应根据场地的复杂程度、建筑物的规模及等级、对建筑物场地地质条件的研究程度和当地经验、建筑物的基础型式等因素有针对性的确定。通过钻探法、触探法、掘探法等勘察手段,查清工程范围内工程地质情况,包括场地位置、地形地貌、地质构造等。对不良地质现象要重点关注,并提醒工程设计人员注意。工程地质勘察应详细描述场地的地层分布、岩土构成、各土层的均匀性、地下水埋藏深度和土层的冻结深度,通过实验确定场区各层土体的物理力学性质、地基承载力指标、地下水侵蚀性等。详实、可靠的工程地质勘察资料是工程设计的基础,也是在工程设计中判定地基是否存在问题并选取适宜的地基处理方法的重要依据。
2工程中常见的地基问题
2.1地基承载力和稳定性问题
地基承载力和稳定性问题是指地基承载力不能满足建筑物荷载要求,在建筑物荷载作用下地基发生局部或整体剪切破坏,影响建筑物的正常使用甚至损毁。作为建筑物基础的支承体,地基的承载力需要满足上部荷载的要求,能在上部建筑物基础传递下来的荷载作用下保持稳定。造成地基承载力不足的土体有软黏土、泥炭土、膨胀土等,这些土体承载力较低,容易引起地基失稳问题。软黏土是软弱黏性土的简称,包括淤泥、淤泥质土等。
2.2地基质量不佳,会使部分路基路段产生沉降问题
部分施工企业在水利水电项目建设时,为缩减成本,未能科学挑选路基填料,无形中降低了工程建设的压实度,该类地基在正式应用时极易形成质量问题。不同类型的土石材料都会改变工程项目中的地基建设状态,若在实际施工时未进行合理维护,都会对水利水电的应用产生较大影响,继而增加维护成本,降低项目设备的使用安全,因而不良地基在实际应用中会给水利水电项目建设带来较大的安全隐患。
2.3渗流问题 当地基承受较大的水力比降,土体中部分颗粒被水带走形成较大空洞,使地基承载力大幅下降,导致地基失稳、建筑物破坏,是土质地基中常见的渗流破坏问题。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞穴。因土洞的形成将在原本密实的地基下方形成空洞,因此容易造成地面变形、地基陷落,对建筑物安全影响很大。另外,管涌和流土也是土质地基常见的渗流问题。水利工程中的地基问题往往不是单一存在的,在工程设计和建设中,常会遇到天然地基存在上述问题中的一种或几种。因此,需要采取措施处理好全部地基问题,形成满足建筑物对地基安全、可靠要求的人工地基,供工程建设使用。
3软土地基处理技术
3.1换填法
最常用的软土地基处理方法是直接回填法,即开挖基础地面下一定范围内的软弱土后,用耐腐蚀、回填强度高、压缩性低的材料补充。换填法处理深度一般在3m以内。在采用换填法时,首先要确定基础地面向下开挖的换土层厚度能够满足置换软弱土层,同时,换土层宽度要避免出现两侧挤出。换填法施工工艺简单,易于施工,质量容易控制。
3.2强夯法
强夯法是通过夯锤夯击土体,使土体产生强烈振动,让土层的强制压密来降低土的压缩性,提高强度。强夯法一般处理颗粒直径>0.05mm的粗颗粒土。这种加固方法从技术上有效解决了真空加载、分步堆载存在的分层固结、淤堵等缺点。另外,强夯法也适用于对淤泥质土的加固处理,配合排水法,可以实现对土壤加固的功能性拓展。强夯法处理深度一般在5~8m。强夯法施工工艺操作简单,节省加固原材料,适用土质范围广,加固效果显著,压实度高,可取得较高的承载力。但强夯法易对周边建筑物产生破坏,同时容易扰民。
3.3置换法
置换法的常见操作为率先清除土层表面地基,再以此为基础回填压密性较强的土壤并开展夯实压实工作,增强持力层的应用质量,恰当改进地基承载力,全面提升地基土壤的稳定性与抗变形特性。应用置换法的前提为当前地基内部形态与承载力没能达到建筑物的应用标准,可在厚土层中进行针对性使用。依照不同类型的置换形态,可将置换法转变成多种形式,如砂桩、二灰桩、石灰柱等。若排水抗剪强度未能超出20kPa,则该软土地基的内部性质不适合应用置换法,借助碎石桩开展置换法时,要对土层整体沉降程度进行恰当观察,若操作不当,极易引发土层沉降问题。
3.4水泥搅拌桩施工技术
深层水泥搅拌桩是水利建设中的一项重要技术,它在粉土、砂土、淤泥质土等方面具有很好的应用前景。在深埋水泥搅拌桩施工工艺中,固化剂的使用是其核心和关键,而水泥是确保其固化效果的主要原材料,利用机械设备对软土进行搅拌作业,可以有效地将水泥和软土混合在一起,提高软土的硬度,确保其后续的使用强度和实际承载力能够满足水利建设的基本要求。在进行深埋水泥搅拌桩前,有关人员要做好前期工作准备,采取多种措施,尽量减少或消除混凝土加固过程中的有害物质,保证施工场地的洁净、平整,保证加固过程中不会受到其他环境因素的影响。
结语
在水利工程设计和建设中,工程技术人员遇到越来越多的地基问题,地基处理方案的选取关系到整个工程的质量、安全、进度和投资。软土地基处理是水利工程建设中重要的关键问题。在施工中,应综合考虑地质条件、项目工期、经济性、处理效果,选择最为适宜的处理技术。工程地基问题常常是一种或几种问题同时存在,地基处理也往往是包括一种或几种处理方式的综合处理方案。地基处理方案应通过技术经济比较,最终选取技术可靠、施工方便、经济合理的最佳方案。
参考文献
[1]龚晓南.地基处理手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2]陈希哲.土力学地基基础(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1992. [3]高崇.水利工程施工中软土地基处理技术分析[J].科技风,2019(33):170.
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