《水利工程施工中软土地基处理的方法探讨 》

发表时间:2020/7/23   来源:《工程管理前沿》2020年4月10期   作者:金东梅
[导读] 水利工程通常建设在湿度较高的地区
        摘要:水利工程通常建设在湿度较高的地区,这里的土质多为淤泥,密度较小,含有大量的水分和有机物杂质,这样的土质称之为软土。在水利工程建设过程中经常会遇到软土地基的情况,如果没有对软土地基进行妥善的处理,很有可能会导致水利工程的主体结构,不具备稳定性,由于源头自身的分布不均匀,而且物理特征差异化非常明显。所以在水利工程建设过程中一定要准确计算,软土地基的承载能力对软土地基的变形情况进行科学的估算,降低软土地基对水利工程质量产生的威胁。
        关键词:水利工程;软土地基;质量管理
        引言
        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。
        1软土地基的基本特点
        软土地基的高含水量和空隙较大的特点导致其固结能力较差。软土的孔隙比一般为普通土壤的1.3倍左右,因此其抗压能力较弱,当软土地基承受较大的荷载时,土层就会压缩,使地基整体发生沉降现象。软土的高含水量也使其渗透能力很差,不利于地基的排水与固结,当承受荷载后常会出现较高的孔隙水压力。软土的另一个重要特点就是高灵敏度,体现在触变性上。当一块软土区域作为原状土时,通常还具有一定的结构强度,但是如果受到振动,这块区域内部的土层结构就会受到损害,软土强度会迅速地下降,很快变成稀释的状态,抗压能力也随之降低,极易出现侧向滑动、沉降现象,以及底部地面两侧软土挤出的情况。除此之外,软土的特点还有抗剪强度低、不均匀性和流变性等。
        2水利工程施工中软土地基处理的方法
        2.1化学固结法
        在施工过程中,可以根据实际的情况选用灌浆法、高压喷射注浆法或深层搅拌法等施工方法。灌浆法一般利用液压将浆液注入缝隙中进行填充,缝隙可以是自然的,也可人为制造,通过浆液的固化使软土地基的物理性质得到改善,进而加强地基的稳定性;高压喷射注浆法的原理与灌浆法相似,不同之处在于将浆液注入裂缝中的手段是通过高压气流而非液压;深层搅拌法则是使用深层搅拌机械将固化剂与软土在地基中强制拌和,固结软土基础。相较于其他处理方法,运用化学固结法的软土地基施工虽然成本比较高,但整体应用的效果比较好,能够最大程度上减少软土地基的沉降。化学固结法的浆液除选用水泥浆液外,还常选用硅酸钠溶液,即硅化加固法。硅化加固有单液硅化和双液硅化两种方式,前者是把硅酸钠溶液通过带孔的金属灌注管,加压注入到软土层中;后者则是先后将氯化钙溶液和硅酸钠溶液注入到软土层中,两种溶液发生化学反应,与泥土颗粒一并胶结,使软土地基得到加固,渗水性能得到提高。硅化加固法能够明显地提高软土地基的渗透系数,加强软土渗水的性能,还能使泥土颗粒半径增大,从而缩小空隙、加固地基。
        2.2桩基单元节点与等参单元位移协调关系
        桩基采用两节点梁单元,土基及底板采用等参单元。在桩与土或底板相接处可将桩单元节点布置于土体单元的内部或底板单元的底面上。梁单元的节点位移包括平动和转动位移,而等参单元的节点位移只有平动,所以本文针对桩单元节点位于等参单元内部的一般情况建立了梁单元节点位移与等参单元节点位移之间的协调关系。
        2.3素土挤密桩地基处理技术
        首先是定位放线。

实施定位放线过程中,不仅需要运用坐标投测手段以及高程投测手段,确定施工控制点,为后续施工奠定基础,同时还要展开桩位放线,根据图纸设计,确定桩位并在桩心位置钉入铁钉,用白灰进行标记。其次是挤密桩成孔。首先,按照成孔路线规划,对桩进行编号。其次,根据图纸设计内容,运用成孔机械设备开展成孔操作,并在成孔杆顶端位置画出设计桩深,确保成孔深度能够与设计要求相符。最后,按照由外向内原则,逐步实施隔排跳打处理,保证成孔质量。最后是素土夯填。选用适合的强夯机实施夯实处理,并通过人工手段实施回填。因为地基较为特殊,所以需要做好现场含水率检测与控制,要在获得明确数据后,对准孔心展开2次孔底夯实处理。之后用优质黄土进行回填,并按照填入0.5m3夯击3次的频率,做好夯实处理,且在成桩后记录成桩时间。
        2.4垫层法的应用
        垫层法作为较为常用的软基加固方法,其在提升软基施工质量的同时,其经济成本为较为合理,对垫层法中的注意事项与施工技术要点进行研究,使垫层法的施工效果提升至最大化,推动水利堤防事业发展。首先是选用垫层材料。为确保垫层法施工技术的有效性,保证后期各项施工环节的有效开展,应在实施垫层法软基加固技术之前,合理选用垫层材料。不同的垫层材料会有相应的不同要求,所以在选择垫层材料时,应尽可能选用具有良好质量和性能的中粗砂,对其含砂量给予有效控制将其降低至低于百分之三,并在材料使用前,对其惊醒严格筛选,清楚沙土中植物残体和垃圾等杂物。在使用粗细砂进行垫层法施工时,应先在沙中掺入相应的碎石和卵石,其掺入比例可控制在百分之二十五至百分之三十之间,对沙粒、碎石和卵石的体积也需要实施控制,使其最大直径小于五十毫米。当使用素土进行垫层法时,应对土料中的有机质含量进行及时检测,将土料中有机质含量调整到百分之五以下,并对其实施严格筛选,清楚土料中的冻土、膨胀土、砖块、石块、瓦块等杂物,不能将掺水材料添加其中,如果土料中含有碎石,应将其直径控制在五十毫米之内。根据不同的施工情况,选用相应的施工材料,保证其施工质量能够达到相应标准。其次是换填技术要点。在实施换填作业操作时,可运用碎石对其进行填实,先将砂铺设在基坑的底部和周围,防止在碎石填实时基坑底部和周围的软土层遭到破坏,在铺设完砂层后将碎石填入基坑中。之后再根据分层铺垫的方式实施换填作业,在每填实一层后皆需要对其进行夯实,使各层填实料皆能够被固定在基坑之中。各层填实料的厚度控制问题,可根据工程设计要求而定。使用样桩对各分层填实料的厚度给予有效控制。在进行砂层捣实过程中,应控制好捣实力度,在保证能够满足施工需求的情况下,不能对基坑底部或周围土体造成破坏,避免返工的现象发生,提升地基填充强度。当施工完一层垫层后,应及时对其进行夯实,保证其强度能够满足工程设计要求,在确定该层强度达到标准后,才能开展下一层的填实操作,对其实施逐层夯实和逐层检测,保证每层垫层的强度皆能符合标准。
        2.5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。
        结语
        在具体的建设环节,应根据软土地基的实际情况选择合理的处理方式,切实提高工程项目建设效率,防止不必要的资金浪费,在此基础上尽量缩短工程建设周期,同时还应该准备好备用方案,以此应对各种突发事件,切实提高水利工程建设质量。
        参考文献
        [1]江锋.水利工程软土地基处理施工质量管理微探[J].建材与装饰,2018(48):285~286.
        [2]邱成龙.软土地基处理技术在水利工程中的应用[J].中国新技术新产品,2018(21):102~103.
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