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摘要:随着我国经济的快速发展,水利工程不断的增多,水利工程施工的施工环境大多在水域,这些地方由于软土分布较广,给水利工程的施工带来了很多不便。如何保证水利工程能够在软基上顺利建设,经过工程人员长期不懈的探索和努力,水利工程施工中软基建设有了很大的发展和进步。本文就水利工程软基处理技术展开分析与讨论,以保证水利工程的质量为目的。
关键词:水利工程;软基处理;
中图分类号:TV文献标识码: A
引言
近几年,我国加大对水利工程的建设力度,相继进行了城市防洪工程,南水北调工程,境外引水工程及农村饮用水工程等水利工程的建设,我县地处长江下游出海口,属淤长型滩涂,近年来围垦项目较多,我公司承接了较多垦区排水闸等水利工程建设项目,在水利工程施工建设过程中,特别是在工程基础施工时,经常遇到软土地基,因其承载力较差、渗透性较弱、含水量较高等特性,给水利工程的建设增加了施工难度,如果经过长时间的竖向荷载的作用,将引起水利工程中建筑物的不均匀沉降,且沉降值随时间的推移会逐渐增大,对水利工程中工程的耐久性、稳定性以及工程的安全性等均构成严重威胁,给水利工程的施工建设增加了难度,无法保证水利工程的质量。
一、软土地基的特点分析
(一)高孔隙比
软土的孔隙比一般要比同一环境下的重塑土的孔隙比高出20% ~ 40%,试验室土样的孔隙比可达到1.9左右。软粘土的这一特点与其缓慢沉积过程中颗粒接触点形成一定的胶结从而阻止其进一步压密有关。
(二)高压缩性
软土压缩曲线的初始段是很平缓的,当压力超过某一屈服应力时会出现陡降段;在过一段压力之后,土样压缩曲线斜率呈现出从突变到渐变的压缩特性。
(三)低透水性
软土的不排水抗剪强度一般在20kpa以下,其透水性能弱,一般竖向。
渗透系数一般在1×10-8~1×10-6㎝/s之间,对地基排水固结不利;在加载初期,地基中常出现较高的孔隙水压力,影响地基沉降,使建筑物沉降的延续时间很长。
(四)高灵敏度
高灵敏度体现在软土的触变性,当原状软土受到振动后,土结构的连接被破坏,强度降低或很快地使软土变成稀释状态,易产生侧向滑动、沉降和基底面侧向挤出现象。
二、常见的几种软地基处理手段
在水利工程地基施工中,由于淤泥软土地基压缩性大、透水性差、承载力低,不易满足水利工程建筑物地基设计要求,故需要对水利工程软土地基进行处理,下面介绍软土地基五种处理方法:
(一)换填土层法
在水利工程的施工过程中,如果遇到的软土层比较薄,可以用水泥、沙土、灰土等把不能进行水利工程施工的软土层替换,使软土地基替换后的土层符合工程的施工要求,一般来说,由于水利工程换填沙土的成本很高,且渗透比较严重,因此就要在工程软土地基施工中就地取材,回填泥土,这样既节省了成本又有利于工程软土地基的防渗,换土法回填的泥土要选择压密特性好的土,为形成比较好的持力层,在工程地基填土后一定要进行夯实,以便达到增加工程地基承载能力的目的,为了提高地基的抗变形的能力和稳定性,应该将回填的土分层压实,保证工程的地基质量及水利工程的整体质量。
(二)排水固结法
在水利工程软土地基施工中,排水固结法主要在水利工程地基处使用重物进行堆载,进行预压处理,挤出地基土中过多的水分,从而使地基容易被充分压实,很大程度上提高了地基的承载能力,排水固结法大多用于天然沉积层和人工冲填土层的软弱地基进行加固处理,增大地基的强度,满足工程的承载力要求,保证工程的质量。
(三)加筋法
在水利工程软土地基施工中,加筋法是将抗拉能力很强的土工合成材料埋置于工程地基土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使地基中的土层与加筋材料形成整体,增强整体稳定和减少整体变形,采用打设塑料排水板,以加速水利工程地基中的淤泥层排水固结,提高地基强度,采用砂垫层中铺设土工织物,由于地基中的土工织物受拉作用,调整了地基基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性将大大提高。
(四)灌浆法
在水利工程软土地基施工中,灌浆法是利用液压、气压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位,灌浆浆液可以是水泥砂浆、粘土水泥浆、水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等,灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,经过处理后的地基基础沉降基本能够得到有效控制,保证软土地基的质量及整个工程的质量。
(五)桩基法
在水利工程软土地基施工中,对于分布较广且含水量多的水利工程软基进行加固时可以选用桩基法进行加固,早期多采用水泥桩或者是砂石桩作为水利工程软基的加固桩,随着技术的发展,桩基技术也发生了很大的改变,目前水利建设中很少采用上述两种桩体,而采用了性能更好的是钢筋混凝土桩或者预应力管桩,不但承载力、成本更低及质量上都强于早期的桩体,而且在施工中更为便捷,可以有效的控制水利工程软土地基的质量。我公司所承接的洋口外闸基础工程、洋口化工园区排涝闸均采用沉管、灌注桩进行地基加固。
三、沿海地区软土地基处理的常用办法
主要介绍粉喷技术处理软土地基在水利工程中的应用,粉喷技术处理软土地基施工较快、稳定性较好,对水利工程地基处理以后承载力大大提高,很大程度上解决了地基承载力不足的现象,确保了工程的质量。我县东安新闸、掘苴新闸建设中均采用了粉喷桩技术进行了地基加固。
(一)加固机理及施工流程
1.地基加固机理:在水利工程软土地基施工中,粉喷桩主要采用喷粉桩机成孔,并应用粉体喷射搅拌法的原理,它是一种新型的深层搅拌桩型,当孔钻好以后,通过压缩空气将粉体输送到桩头,并以雾状喷入水利工程地基加固土层中,并借钻头的叶片旋转加以搅拌,使其充分混合,形成水泥土桩体,与原有地基构成复合地基,从而达到加固工程软弱地基的目的,保证工程地基的质量。
2.施工流程:桩机就位,桩孔定位;預搅下沉;喷灰、搅拌;提升至孔口;复喷;成桩,设备移位。
(二)合理的施工组织计划
每一个工程都是按照施工组织计划进行施工的,桩基也不例外,要特别注意应该包含全部水利工程地基施工环节的钻孔技术方案、施工组织、施工工艺、工程质量检测等,在编制软土地基工程施工方案过程时,必须把工程地基施工的技术措施作为编制的重点工作,对于工程地基施工过程中出现的施工技术难题、经济效益等问题,要在工程方案编制阶段做出合理的控制,从而使用全面有效的水利工程地基施工技术手段、工艺流程、操作方法、管理措施、经济约束等措施,保证水利工程地基的质量。
(三)技术要求
施工中应遵守以下施工技术操作规程:桩位要定位准确,桩机要停放平稳;正转预搅下沉,应逐级加速,钻至接近设计深度时,应用低速慢钻,并在原位钻动1~2min,并在整个预搅下沉过程中,向钻杆内不断输送压缩空气,以保持钻杆通道的干燥及畅通;在确认加固料已喷至孔底时,应按0.5m/min的速度反转提升,当提升至设计停灰标高后,应慢速原地搅拌1~2min,如实做好水利工程地基施工记录;钻具提升至地面后,钻机移位对孔,按上述步骤进行下一根桩的施工;成桩过程喷粉量,如未能达到水利工程地基设计要求,应及时分析原因并向监理工程师汇报,保证水利工程桩基质量。
(四)关键环节及控制措施
1.确定桩位及孔深,首先要确定桩的位置,根据桩的位置设置相关的轴线,并在轴线中做出需要控制的桩位标准以及中心线,通过利用小钉,将需要控制的线条牢牢的固定在附近木桩上,使得木桩偏差控制在标准误差范围以内,保证桩位误差小于5mm,确保桩位满足设计标准以及设计规范,同时还需要测定桩位处的地面标高,从而确定桩头位置及停灰深度。
2.断桩,在水利工程地基施工中,桩机喷灰提升过程中发生停灰,易造成桩基断桩现象的发生,影响工程地基的质量,必须采取下列措施防止事故发生:小灰罐操作工加灰时必须过筛滤,防止桩机出现桩基堵灰、停灰现象的发生;大灰罐操作工要密切注意送灰量,一旦发现停灰现象要及时通知桩机机长,并做好停灰记录;事故排除后桩机要下钻到停灰深度以下1.0处重新复搅,喷灰提升,确保桩基的质量,避免断桩现象的发生。
结束语
综上所述,水利工程的地基是否稳定决定了整个水利工程是否安全,稳固的地基是保证工程质量的基础,而水利工程软基的加固方案需要结合工程需要以及施工的实际地质条件进行选择,将方案确定后还需要选择恰当的方法,并对水利工程地基质量予以严格控制,以此保证水利工程的顺利施工及工程的质量。
参考文献:
[1]郭小军.水利工程中粉喷桩软基处理技术探讨[J].中国新技术新产品,2011,21:189-190.
[2]欧阳洪波.关于水利工程施工中土坝软土地基处理技术探讨[J].江西建材,2013,06:143-144.
[3]阮改娣.粉喷桩软基处理技术在水利工程中的应用[J].河南科技,2010,17:81-82.
关键词:水利工程;软基处理;
中图分类号:TV文献标识码: A
引言
近几年,我国加大对水利工程的建设力度,相继进行了城市防洪工程,南水北调工程,境外引水工程及农村饮用水工程等水利工程的建设,我县地处长江下游出海口,属淤长型滩涂,近年来围垦项目较多,我公司承接了较多垦区排水闸等水利工程建设项目,在水利工程施工建设过程中,特别是在工程基础施工时,经常遇到软土地基,因其承载力较差、渗透性较弱、含水量较高等特性,给水利工程的建设增加了施工难度,如果经过长时间的竖向荷载的作用,将引起水利工程中建筑物的不均匀沉降,且沉降值随时间的推移会逐渐增大,对水利工程中工程的耐久性、稳定性以及工程的安全性等均构成严重威胁,给水利工程的施工建设增加了难度,无法保证水利工程的质量。
一、软土地基的特点分析
(一)高孔隙比
软土的孔隙比一般要比同一环境下的重塑土的孔隙比高出20% ~ 40%,试验室土样的孔隙比可达到1.9左右。软粘土的这一特点与其缓慢沉积过程中颗粒接触点形成一定的胶结从而阻止其进一步压密有关。
(二)高压缩性
软土压缩曲线的初始段是很平缓的,当压力超过某一屈服应力时会出现陡降段;在过一段压力之后,土样压缩曲线斜率呈现出从突变到渐变的压缩特性。
(三)低透水性
软土的不排水抗剪强度一般在20kpa以下,其透水性能弱,一般竖向。
渗透系数一般在1×10-8~1×10-6㎝/s之间,对地基排水固结不利;在加载初期,地基中常出现较高的孔隙水压力,影响地基沉降,使建筑物沉降的延续时间很长。
(四)高灵敏度
高灵敏度体现在软土的触变性,当原状软土受到振动后,土结构的连接被破坏,强度降低或很快地使软土变成稀释状态,易产生侧向滑动、沉降和基底面侧向挤出现象。
二、常见的几种软地基处理手段
在水利工程地基施工中,由于淤泥软土地基压缩性大、透水性差、承载力低,不易满足水利工程建筑物地基设计要求,故需要对水利工程软土地基进行处理,下面介绍软土地基五种处理方法:
(一)换填土层法
在水利工程的施工过程中,如果遇到的软土层比较薄,可以用水泥、沙土、灰土等把不能进行水利工程施工的软土层替换,使软土地基替换后的土层符合工程的施工要求,一般来说,由于水利工程换填沙土的成本很高,且渗透比较严重,因此就要在工程软土地基施工中就地取材,回填泥土,这样既节省了成本又有利于工程软土地基的防渗,换土法回填的泥土要选择压密特性好的土,为形成比较好的持力层,在工程地基填土后一定要进行夯实,以便达到增加工程地基承载能力的目的,为了提高地基的抗变形的能力和稳定性,应该将回填的土分层压实,保证工程的地基质量及水利工程的整体质量。
(二)排水固结法
在水利工程软土地基施工中,排水固结法主要在水利工程地基处使用重物进行堆载,进行预压处理,挤出地基土中过多的水分,从而使地基容易被充分压实,很大程度上提高了地基的承载能力,排水固结法大多用于天然沉积层和人工冲填土层的软弱地基进行加固处理,增大地基的强度,满足工程的承载力要求,保证工程的质量。
(三)加筋法
在水利工程软土地基施工中,加筋法是将抗拉能力很强的土工合成材料埋置于工程地基土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使地基中的土层与加筋材料形成整体,增强整体稳定和减少整体变形,采用打设塑料排水板,以加速水利工程地基中的淤泥层排水固结,提高地基强度,采用砂垫层中铺设土工织物,由于地基中的土工织物受拉作用,调整了地基基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性将大大提高。
(四)灌浆法
在水利工程软土地基施工中,灌浆法是利用液压、气压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位,灌浆浆液可以是水泥砂浆、粘土水泥浆、水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等,灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,经过处理后的地基基础沉降基本能够得到有效控制,保证软土地基的质量及整个工程的质量。
(五)桩基法
在水利工程软土地基施工中,对于分布较广且含水量多的水利工程软基进行加固时可以选用桩基法进行加固,早期多采用水泥桩或者是砂石桩作为水利工程软基的加固桩,随着技术的发展,桩基技术也发生了很大的改变,目前水利建设中很少采用上述两种桩体,而采用了性能更好的是钢筋混凝土桩或者预应力管桩,不但承载力、成本更低及质量上都强于早期的桩体,而且在施工中更为便捷,可以有效的控制水利工程软土地基的质量。我公司所承接的洋口外闸基础工程、洋口化工园区排涝闸均采用沉管、灌注桩进行地基加固。
三、沿海地区软土地基处理的常用办法
主要介绍粉喷技术处理软土地基在水利工程中的应用,粉喷技术处理软土地基施工较快、稳定性较好,对水利工程地基处理以后承载力大大提高,很大程度上解决了地基承载力不足的现象,确保了工程的质量。我县东安新闸、掘苴新闸建设中均采用了粉喷桩技术进行了地基加固。
(一)加固机理及施工流程
1.地基加固机理:在水利工程软土地基施工中,粉喷桩主要采用喷粉桩机成孔,并应用粉体喷射搅拌法的原理,它是一种新型的深层搅拌桩型,当孔钻好以后,通过压缩空气将粉体输送到桩头,并以雾状喷入水利工程地基加固土层中,并借钻头的叶片旋转加以搅拌,使其充分混合,形成水泥土桩体,与原有地基构成复合地基,从而达到加固工程软弱地基的目的,保证工程地基的质量。
2.施工流程:桩机就位,桩孔定位;預搅下沉;喷灰、搅拌;提升至孔口;复喷;成桩,设备移位。
(二)合理的施工组织计划
每一个工程都是按照施工组织计划进行施工的,桩基也不例外,要特别注意应该包含全部水利工程地基施工环节的钻孔技术方案、施工组织、施工工艺、工程质量检测等,在编制软土地基工程施工方案过程时,必须把工程地基施工的技术措施作为编制的重点工作,对于工程地基施工过程中出现的施工技术难题、经济效益等问题,要在工程方案编制阶段做出合理的控制,从而使用全面有效的水利工程地基施工技术手段、工艺流程、操作方法、管理措施、经济约束等措施,保证水利工程地基的质量。
(三)技术要求
施工中应遵守以下施工技术操作规程:桩位要定位准确,桩机要停放平稳;正转预搅下沉,应逐级加速,钻至接近设计深度时,应用低速慢钻,并在原位钻动1~2min,并在整个预搅下沉过程中,向钻杆内不断输送压缩空气,以保持钻杆通道的干燥及畅通;在确认加固料已喷至孔底时,应按0.5m/min的速度反转提升,当提升至设计停灰标高后,应慢速原地搅拌1~2min,如实做好水利工程地基施工记录;钻具提升至地面后,钻机移位对孔,按上述步骤进行下一根桩的施工;成桩过程喷粉量,如未能达到水利工程地基设计要求,应及时分析原因并向监理工程师汇报,保证水利工程桩基质量。
(四)关键环节及控制措施
1.确定桩位及孔深,首先要确定桩的位置,根据桩的位置设置相关的轴线,并在轴线中做出需要控制的桩位标准以及中心线,通过利用小钉,将需要控制的线条牢牢的固定在附近木桩上,使得木桩偏差控制在标准误差范围以内,保证桩位误差小于5mm,确保桩位满足设计标准以及设计规范,同时还需要测定桩位处的地面标高,从而确定桩头位置及停灰深度。
2.断桩,在水利工程地基施工中,桩机喷灰提升过程中发生停灰,易造成桩基断桩现象的发生,影响工程地基的质量,必须采取下列措施防止事故发生:小灰罐操作工加灰时必须过筛滤,防止桩机出现桩基堵灰、停灰现象的发生;大灰罐操作工要密切注意送灰量,一旦发现停灰现象要及时通知桩机机长,并做好停灰记录;事故排除后桩机要下钻到停灰深度以下1.0处重新复搅,喷灰提升,确保桩基的质量,避免断桩现象的发生。
结束语
综上所述,水利工程的地基是否稳定决定了整个水利工程是否安全,稳固的地基是保证工程质量的基础,而水利工程软基的加固方案需要结合工程需要以及施工的实际地质条件进行选择,将方案确定后还需要选择恰当的方法,并对水利工程地基质量予以严格控制,以此保证水利工程的顺利施工及工程的质量。
参考文献:
[1]郭小军.水利工程中粉喷桩软基处理技术探讨[J].中国新技术新产品,2011,21:189-190.
[2]欧阳洪波.关于水利工程施工中土坝软土地基处理技术探讨[J].江西建材,2013,06:143-144.
[3]阮改娣.粉喷桩软基处理技术在水利工程中的应用[J].河南科技,2010,17:81-82.