水利施工中软土地基处理技术 吴晓阳

发表时间:2020/11/19   来源:《基层建设》2020年第20期   作者:吴晓阳 和震昊 刘刚
[导读] 摘要:水利工程是关系到社会长治久安的重要基础工程,对施工质量具有较高的要求。
        南阳市源正水利水电建筑工程有限公司  河南南阳  473000
        摘要:水利工程是关系到社会长治久安的重要基础工程,对施工质量具有较高的要求。不同的施工地点,地质环境具有较大差异,软土由于具有结构脆弱和孔隙较大等特点,对水利工程具有潜在危害,因此,水利施工中软土地基处理技术的运用显得尤为重要。本文将对软土地基进行简要介绍,分析软土地基的特点和危害,并对水利施工中软土地基处理技术加以探讨,希望能够为相关工作提供参考。
        关键词:水利施工;软土地基;处理技术
        水利工程是我国基础建设中的重点内容,水利工程基础的稳定性不仅关系到水利工程整体施工质量,还关系到百姓生命财产安全。加强水利施工软土地基技术探讨,将有助于提升水利施工技术水平,从而打造更多高质量精品工程。
        一、软土地基概述
        (一)软土地基的含义
        软土中含有大量的细微颗粒和腐殖质,通常含水量达到40%以上,有些软土含水量甚至超过70%。软土的空隙较大,孔隙比在1.0以上,天然容量通常为米立方米18kN左右,具有透水性差,间隙多结构脆弱,含水量大的特点。软土的基本特点对软土地基构成直接影响,软土地基承载力较低,在受力情况下容易变形。
        (二)软土地基的基本特征
        1.间隙较多
        软土地基土质结构比较疏松,结构松散,通常由微小的小颗粒构成,一旦受到外力,这些微小的土质颗粒将会发生产生流动,位置发生变化,造成小颗粒不均匀分布,呈现出触变性的特点。而且,土质结构间隙较多,具有较大的压缩空间,一旦外界压力超过极限,就会出现较大的位移,从而造成水利建筑基础变形、倾斜或塌陷[1]。
        2.结构脆弱
        软土地基结构较为脆弱,受到外界干扰或震动时,很容易产生滑坡,其原因在于软土地基的结构由小颗粒构成,这些土质颗粒密度不同,在外力作用下会处于流动状态。因此,软土地基具有结构脆弱特点。
        3.含水量大
        软土地基通常还有大量的水分,受到其土质结构影响,透水性较差,据实验分析表明,软土地基的土壤要比其他种类土壤渗水速度慢,如果在软土地基上修建水利建筑必然需要消耗大量的时间用于软土沉降,同时,还会对其他地基性能造成影响。
        (三)软土地基造成的危害
        1.沉降问题
        软土地基结构比较脆弱,在软土地基上开挖施工是,基坑周围的地面会形成附加沉降,进而造成基坑底部隆起回弹。而且,软土地基很容易出现整体沉降或差异沉降,会给水利建筑安全性和稳定性带来影响,此外,如果水利建筑相距较近,还容易因软土地基沉降而造成水利建筑的倾斜。
        2.稳定性问题
        软土地基上施工,在开挖阶段容易产生土坡滑动和基坑底部隆起的情况,进而造成建筑物失稳,此外,软土地基承载力较差,受到压力时孔隙水压力将会增加,造成局部地面隆起,从而给水利工程带来危害。
        二、水利施工中软土地基处理技术分析
        (一)换土法
        换土法通常又被称作换填土壤法,是将具有不稳定性的软土清楚,用具有较高强度和粘结性的土壤进行回填,进而达到改善土质的目的。这种技术普遍应用于软土地基处理中。
        水利施工中,采用换土法对软土地基处理时,需要注意填方用途的水含量,水含量越接近最佳值,后续的碾压工序操作越便利,压实的质量也会更高。含水量过低需要在碾压或夯实前对土方洒水,增加水利施工成本;如果水含量过高,碾压或夯实难度会相应加大而且容易出现翻浆情况,因此,在采用换土法施工时需要注意,对含水量调节需要尽量避免在水利施工作业过程中处理,以在取土区提前处理为宜[2]。
        (二)排水固结法
        排水固结法主要为了解决软土地基含水量过大而造成的容易沉降的问题。在运用排水固结法前需要设置竖向的排水井,然后结合水利工程施工需求增加荷载,让充斥在软土孔隙中的水排出,从而达到固结的作用。


        1、堆载预压法
        堆载预压法是采取在施工场地临时堆放土石方,对地基形成预压,让地基的沉降能够在施工前完成,以此提高软土地基的承载力。在施工时,再移除存放的土石方,卸掉荷载。采用堆载预压法时,预压荷载需要大于后等于建筑物的荷载,通常情况下,预压荷载需要达到建筑物荷载的1.5倍左右,这需要根据水利施工具体情况来确定。
        2、真空预压法
        真空预压法是对砂井进行真空预压,通过在黏土层铺设垫层,然后利用薄膜等将垫层密封起来,再利用真空泵抽取砂井或垫层内的空气,通过这种方法让地下水排出地表,让软土地基能够加快排水并实现固结效果,
        (三)强夯法
        强夯法是采用大型机械,将重达十几吨或近百吨的重物提升到几十米的高度,然后令其自由落地,通过重物下落产生的力量对软土地基进行夯击。这种技术方法比较适用于粗颗粒软土。此技术主要依赖于动力是软土地基固结,因此,通常被成为动力固结法。
        强夯法施工工艺相对简单,通常采用施工现场常用设备即可操作,而且,此技术使用的土质情况范围较大,固结效果也比较明显,县归于其他方法而言,强夯法具有工期短的特点,施工成本也相对较低。据数据统计,同样情况下,采用强夯法所用成本仅为换土法的60%左右。
        (四)振动水冲法
        振动水冲法通常被称为振冲法,是利用起重设备将振冲器吊起,让潜水电机带动偏心块运转,产生高频振动时让水泵开始工作,喷射高压水,在振动和水冲的双重作用下,振动器会沉入到软土中,达到预定深度后,将振动器提起回填碎石,经过振动压实后,达到提升软土地基承载力的效果。振动水冲法是一种施工速度快,成本较低,具有较好加固效果的方法。
        采用振动水冲法施工需要分段回填石料,进行分节加密,加密的时长是影响到加固效果的重要因素,需要根据工程实际需求,达到预设时间,必要是可以采用人工对时间加以控制;此外,在清孔是要确保清到底,去除清孔中落下的标称软土,而且清孔需要及时,造孔完成后需要立即清孔。
        (五)高压旋喷法
        高压旋喷法是利用钻孔设备在预定位置钻孔,当到达指定深度后,利用高压脉冲,通过钻杆底部的喷射装置向孔内喷射化学物质,较为常用的化学浆液为水泥浆加速凝剂。这种技术能够破坏软土结构并使其与化学浆液混合在一起,经过硬化后形成喷射柱,对软土地基起到加固作用[3]。
        (六)加筋加固法
        加筋加固法主要应用于沉降量较大的软土地基处理,这种方法通过在软土层加入加固材料,如:土工布等,增加侧向的约束力,让荷载分布处于均匀状态,在提升地基的强度的同时,也有助于将地基中的水分排出。
        (七)硅化加固法
        硅化加固法是利用带有孔洞的金属管在压力的作用下,将化学浆液注入到软土层,经过化学反应后,让软土颗粒形成胶状物,颗粒之间会形成连接,经过固化后达到加固地基的效果。这种技术应用是需要注意,其加固半径和软土的渗透系数、注入化学浆液时的压力、注入时长与浆液的粘稠度有着密切关系,在施工过程中需要严格按照设计要求进行施工,这样才能达到良好的预期效果。
        (八)深层水泥搅拌法
        这种方法是利用了水泥的凝结和固化作用,将水泥作为固化剂,利用专用搅拌设备,将预定深度范围内的软土与水泥进行搅拌,形成具有较高强度的水泥土,水泥固化后将会对地基起到加固作用,提升软土地基策承载力,对软土地基的沉降和变形特性起到改善作用,深层水泥搅拌法的加固深度通常在5米以上。
        结束语
        随着我国水利工程施工技术的不断提升,软土地基处理方法也越来越丰富。在水利工程施工设计中,需要对施工地域进行认真勘察,缜密分析,对软土地基处理技术进行合理选择,这样才能发挥出处理技术的优势,提升软土地基加固效果,从而提升水利工程整体质量。
        参考文献:
        [1]陶应伍.水利施工中软土地基处理技术[J].文摘版:工程技术,2016:126.
        [2]薛士海.水利施工中软土地基处理技术[J].企业导报,2015(13):51+104.
        [3]吴华欢.水利施工中软土地基处理技术[J].《江西建材》,2016:146-146.
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