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摘 要:随着电气化、智能化的越发普及,我们国家对于各种水利资源的需求量也加大了很多。因此,在日常的建设中,国家也投入了大量的人力和物力在祖国各地兴建了不少的水利工程,这样可以在很大程度上加大了对水资源的利用率。但是,在水利工程的施工中经常会出现一些不好的情况,影响了水利工程的施工和质量,给国家造成了一些不必要的损失。所以,本文对水利工程施工中地基处理技术探讨。
关键词:水利工程;地基处理技术
中图分类号: TV 文献标识码: A
引言
随着经济的飞速发展,我们国家对于各种资源的开采和使用也是更加的频繁,我们国家是一个拥有十三亿人口的大国,资源的人均占有量在世界上的排名是比较靠后的,在这样的经济发展前景下,是不利于我国的长久发展大计的,所以,近年来国家兴修了不少的水利工程,既可以更好的防范水患,同时也能促进我国的农业发展,还可以实现给排水、海上运输、水力发电和保护环境等作用,这对于我国的可持续发展战略的实施和经济的发展是极为有利的。但是目前的水利施工中,一些不良的地基影响了水利工程的施工,所以我们急需在对不良地基特质的充分了解的情况下,进行处理和改善,以便于更好的进行水利工程的各阶段的施工工作。
一、水利水电工程地基概况
首先,由于地质条件比较恶劣造成一些抗滑结构面的强度比较低,无法承受巨大的压力,相关的一些指标,如抗滑能力、地质稳定性等均低于水利工程设计中对地基的基本的要求,无法满足地基上部建筑物对于抗滑性以及稳定性的要求。其次,由于地基土层较软,强度不够,远远无法达到上部建筑物的承载要求,或者是地基土层的强度分布不均匀或者是地基土层中存在着相对比较薄弱的环节,在上部建筑物的压力之下产生比较严重的不均匀沉降,从而导致地基的不均匀沉降、局部破坏甚至是整体受到破坏,最终使地基之上的建筑物受到极大的影响,发生破坏变形。最后,如果水利工程的地基位于结构比较松散的砾石层、构造碎带或者是其它的透水性比较好的地质构造环境,水利工程往往会发生比较严重的透水、渗透,最终导致基础的渗漏量或者是水力坡降远远的超出容许的范围之内。
二、水利工程地基基础的处理方法
1、水泥粉煤灰碎石桩的应用
水泥粉煤灰碎石桩在水利工程地基改造中的使用比较广泛,其材料主要是水泥、粉煤灰和碎石,具有较高的粘结强度。利用水泥煤粉灰碎石桩、褥垫层以及桩间土共同组成水利工程的复合地基。在地基上部的建筑物产生的压力会造成褥垫层产生变形,同时将这些压力均匀的分散到水泥粉煤灰碎石桩以及桩间土之上,使地基的受力比较的均匀,同时水泥粉煤灰碎石桩的承载能力随着挤密作用得到进一步的提高,同时桩周围的土层产生的策应力又进一步的强化了其受力的能力。水泥煤粉灰碎石桩由于材料比較容易获得,成本比较低,因此在水利工程地基处理中的使用十分的广泛。下面对水泥煤粉灰碎石桩、桩周土以及褥垫层的作用机理进行详细的分析:
(1)、对地基土具有一定的挤密作用
对于散填土、松散粉细砂、粉土,由于振动沉管水泥粉煤灰碎石桩桩的振动和侧向挤压作用使桩间土孔隙比减小,含水量降低,土的干密度和内摩擦角有所增加,土的物理力学性能得到改善从而提高桩间土的承载力。
(2)桩体的排水作用
水泥粉煤灰碎石桩复合地基在成桩初期,因桩孔内和周边充填过滤性较好的粗颗粒填料,在地基中就形成了渗透性能良好的人工竖向排水、减压的通道,使孔隙水沿桩体向上排出,可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压力的增高,加速水利工程地基的排水,这种排水作用不但不会降低桩体强度,反而可以使土体强度恢复并超出原土体天然承载力。
(3)桩的预震效应
水泥粉煤灰碎石桩复合地基成桩过程中,振冲器以一定的振动频率或冲击水平向加速激振土体,使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈的预震,提高了砂土抗液化能力。
(4)桩的置换作用
水泥粉煤灰碎石桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应,生成不溶于水的稳定结晶化合物,它能使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高,所以在荷载作用下,水泥粉煤灰碎石桩桩的压缩性明显比桩间土小。因此基础传给复合地基的附加应力,随地层的变形逐渐集中到桩体上,出现了应力集中现象,大部分荷载将由桩周和桩端承受,桩间土应力相应减小,于是复合地基的承载力比原有地基承载力有所提高。
2、预应力管桩
首先,预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混泥土预制构件,主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。其次,管桩沉桩方法有多种,在我国国内施工过的方法有:锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等,而以静压法用得最多。由于躬由锤打桩时震动剧烈、噪音大,为适应市区施工需要,近几年来我国各地开发了大吨位的静力压桩机施压预应力管桩的工艺,静力压桩机又可分为顶压式和抱压式,抱压式是桩机的夹板夹紧桩身,依靠持板的摩擦力大于入土阻力的原理工作,静力压桩机最大压桩力可达5000千牛到6000千牛,可将直径50毫米、600毫米的预应力管桩压到设计要求的持力层,从而大大推动了预应力管桩的应用和发展。再次,预应力混凝土管桩施工方法有锤击法和静压法两种。锤击法沉桩具有施工速度快,工程质量较好等优点,静压管桩施工法主要是借助压桩机的自重和配重的重量,通过科学的压梁或压柱,向管桩顶部或通过侧面夹子夹住管桩本身,以便向管桩本身施加重压力,将管桩压入土(岩)层中。预应力管桩施工完成后,要及时进行管桩检测,普遍采用桩基高应变法和低应变法对单桩承载力和桩身完整性进行检测,预应力管桩的单桩承载力由桩端极限阻力和极限侧摩擦力组成。最后,预应力管桩在水利工程中作为一种基础处理方法,在东部沿海地区逐步得到应用,键筑基桩检测规则保证了水利工程管桩基础处理的质量,为以后水利工程主体工程建设安全提供保障。
三、水利施工中地基处理新技术
1、岩基处理
(1)GIN灌浆法
这种方法主要是为了是实现防渗的功效,它主要通过配置稳定性较强的浆液,使用适当的压力,通过计算机来监视和控制整个的工作流程,来实现地基处理的一种方法。它对于岩基的处理是比较科学的,因而被广泛的应用在水利工程的施工中。
(2)岩溶灌浆
这项技术是在充分探明溶洞状态的前提下,通过向钻孔中安设特制的模袋,并向模袋中注入速凝浆液,从而达到堵塞岩溶通道的目的。该工程应用高压灌浆技术在大型溶蚀塌陷体建造了高标准的防渗帷幕,在溶洞暗河区建造了深达100.4m、长50m、厚2.0-2.5m的地下混凝土防渗墙,水库深超过100m。这项技术已在贵州、广西的一些工程中应用,取得良好效果。
2、覆盖层处理
(1)混凝土防渗墙技术
修建混凝土防渗墙技术,混凝土本身就具有较强的稳定性和可塑性,其中可塑性混凝土对于水利工程的地基处理效果是比较明显的,水利混凝土防渗墙技术在其它建筑领域取得重大成果。某公路大桥是我国公路桥梁建设史上规模最大、标准最高、技术最复杂的特大型桥梁工程。
(2)覆盖层灌浆
覆盖层灌浆我国通常采用循环钻灌法,国外较多采用预埋花管法。近年来两种方法都有应用,这标志着我国在覆盖层防渗工程中广泛采用防渗墙技术的同时,灌浆技术仍然保持着较高的水平。某水库地震堆积天然坝体防渗,经过多种方案比较和灌浆试验确定采用帷幕灌浆方案,采用循环钻灌法施工,无岩芯钻进,泥浆固壁,灌注水泥粘土浆。
3、堤防垂直防渗
在我国的历史上也修建了不少的堤坝来进行防水,如比较著名的都江堰,但是这些堤坝由于建造的时间较久,而且当时也没有技术性较强的防渗措施,因此它们的实用性也降低了不少,提防垂直防渗的成本比较高,技术要求也较为严格,所以无法大面积的进行,但是在现在经济发展比较快的今天,国家可以实现这一工程,从而确保实现防水灾,利百姓的作用。
(1)深层搅拌混凝土防渗墙,它与一般建筑中的搅拌法是大同小异的,这种方法的实施,可以在很大程度上提高堤坝的防渗性能,它的施工成本较为低廉,且工期较短,因此被广泛的应用到水利工程的施工中。
(2)置換式塑性混凝土防渗墙。在深层搅拌法不适宜的堤段,如透水层深度较大、有紧密砂层或卵砾石层等,通常采用置换式塑性混凝土防渗墙。置换式混凝土防渗墙是通过采用不同的钻掘机械在堤身或堤基中挖掘槽孔(或连续的沟槽),然后浇筑塑性混凝土或塑性砂浆而成。
4、土工合成材料应用
土木合成材料是一种可塑性强、造价低廉、防腐性能好、工艺简单的新型材质。但是在我国应用的历史比较短,发展的也比较缓慢。继1998年的水患之后,国家开始大力的宣传、鼓励土木合成材料的使用和推广,它可以应用在防止渗漏、排水和养护等方面。
(1)防渗
用于堤防、围堰和大坝防渗的土工合成材料有土工膜或复合土工膜,使用方法有垂直铺膜和斜墙铺膜两种。垂直铺膜是在堤(坝、堰)顶或堤脚用锯槽法、链斗挖槽法或射水法等方式挖掘沟槽,在槽内铺设土工膜,以达到阻截渗流的目的。当铺膜位置是在堤脚时,堤坡就要用斜墙铺膜防渗。如汉江王甫州水利枢纽是使用土工合成材料数量最大的工程之一,在长达12.63km的围堤上采用了107.8万m2的复合土工模进行防渗,与采用黏土防渗相比,节省投资约15000万元,而且不用征地。
(2)保护堤坡、堤基、河岸
使用土工织物代替天然砂砾料做反滤材料,然后在其上面抛石、铺设预制混凝土块或铰链混凝土板等;或者制成模袋混凝土、土工布沙袋等,用于河岸及堤防护坡、护岸、护底。我国大江大河中下游堤防线路很长,需要护堤、护岸的总工程量很大。大量采用块石护岸的传统方式越来越受到石料资源的制约,成本越来越高,因此推广应用土工合成材料有着很大的技术和经济意义。
结束语
综上所述,我国在水利施工中对于不良地基的研究和不良地基处理新技术的研发是比较全面的,在日益多样化的技术发展背景下,我国的水利工程也一定会有更好的发展前景。同时,应该不断的提高对自己的要求,时时刻刻以更高的标准来要求自己,以便于更好的适应和解决更多的尚未发现的不良地基问题,为我国的水利工程的施工提供更加强有力的技术支持,更好的为人民谋福祉
参考文献
[1]张旭.地基处理新技术在水利施工中的综合运用[J].黑龙江科技信息,2014,02:192.
[2]徐广凤.对水利施工中软土地基处理技术的研究[J].江西建材,2014,01:121-122.
[3]刘念.水利工程施工中软土地基处理技术分析[J].科技创新与应用,2014,01:190.
关键词:水利工程;地基处理技术
中图分类号: TV 文献标识码: A
引言
随着经济的飞速发展,我们国家对于各种资源的开采和使用也是更加的频繁,我们国家是一个拥有十三亿人口的大国,资源的人均占有量在世界上的排名是比较靠后的,在这样的经济发展前景下,是不利于我国的长久发展大计的,所以,近年来国家兴修了不少的水利工程,既可以更好的防范水患,同时也能促进我国的农业发展,还可以实现给排水、海上运输、水力发电和保护环境等作用,这对于我国的可持续发展战略的实施和经济的发展是极为有利的。但是目前的水利施工中,一些不良的地基影响了水利工程的施工,所以我们急需在对不良地基特质的充分了解的情况下,进行处理和改善,以便于更好的进行水利工程的各阶段的施工工作。
一、水利水电工程地基概况
首先,由于地质条件比较恶劣造成一些抗滑结构面的强度比较低,无法承受巨大的压力,相关的一些指标,如抗滑能力、地质稳定性等均低于水利工程设计中对地基的基本的要求,无法满足地基上部建筑物对于抗滑性以及稳定性的要求。其次,由于地基土层较软,强度不够,远远无法达到上部建筑物的承载要求,或者是地基土层的强度分布不均匀或者是地基土层中存在着相对比较薄弱的环节,在上部建筑物的压力之下产生比较严重的不均匀沉降,从而导致地基的不均匀沉降、局部破坏甚至是整体受到破坏,最终使地基之上的建筑物受到极大的影响,发生破坏变形。最后,如果水利工程的地基位于结构比较松散的砾石层、构造碎带或者是其它的透水性比较好的地质构造环境,水利工程往往会发生比较严重的透水、渗透,最终导致基础的渗漏量或者是水力坡降远远的超出容许的范围之内。
二、水利工程地基基础的处理方法
1、水泥粉煤灰碎石桩的应用
水泥粉煤灰碎石桩在水利工程地基改造中的使用比较广泛,其材料主要是水泥、粉煤灰和碎石,具有较高的粘结强度。利用水泥煤粉灰碎石桩、褥垫层以及桩间土共同组成水利工程的复合地基。在地基上部的建筑物产生的压力会造成褥垫层产生变形,同时将这些压力均匀的分散到水泥粉煤灰碎石桩以及桩间土之上,使地基的受力比较的均匀,同时水泥粉煤灰碎石桩的承载能力随着挤密作用得到进一步的提高,同时桩周围的土层产生的策应力又进一步的强化了其受力的能力。水泥煤粉灰碎石桩由于材料比較容易获得,成本比较低,因此在水利工程地基处理中的使用十分的广泛。下面对水泥煤粉灰碎石桩、桩周土以及褥垫层的作用机理进行详细的分析:
(1)、对地基土具有一定的挤密作用
对于散填土、松散粉细砂、粉土,由于振动沉管水泥粉煤灰碎石桩桩的振动和侧向挤压作用使桩间土孔隙比减小,含水量降低,土的干密度和内摩擦角有所增加,土的物理力学性能得到改善从而提高桩间土的承载力。
(2)桩体的排水作用
水泥粉煤灰碎石桩复合地基在成桩初期,因桩孔内和周边充填过滤性较好的粗颗粒填料,在地基中就形成了渗透性能良好的人工竖向排水、减压的通道,使孔隙水沿桩体向上排出,可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压力的增高,加速水利工程地基的排水,这种排水作用不但不会降低桩体强度,反而可以使土体强度恢复并超出原土体天然承载力。
(3)桩的预震效应
水泥粉煤灰碎石桩复合地基成桩过程中,振冲器以一定的振动频率或冲击水平向加速激振土体,使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈的预震,提高了砂土抗液化能力。
(4)桩的置换作用
水泥粉煤灰碎石桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应,生成不溶于水的稳定结晶化合物,它能使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高,所以在荷载作用下,水泥粉煤灰碎石桩桩的压缩性明显比桩间土小。因此基础传给复合地基的附加应力,随地层的变形逐渐集中到桩体上,出现了应力集中现象,大部分荷载将由桩周和桩端承受,桩间土应力相应减小,于是复合地基的承载力比原有地基承载力有所提高。
2、预应力管桩
首先,预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混泥土预制构件,主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。其次,管桩沉桩方法有多种,在我国国内施工过的方法有:锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等,而以静压法用得最多。由于躬由锤打桩时震动剧烈、噪音大,为适应市区施工需要,近几年来我国各地开发了大吨位的静力压桩机施压预应力管桩的工艺,静力压桩机又可分为顶压式和抱压式,抱压式是桩机的夹板夹紧桩身,依靠持板的摩擦力大于入土阻力的原理工作,静力压桩机最大压桩力可达5000千牛到6000千牛,可将直径50毫米、600毫米的预应力管桩压到设计要求的持力层,从而大大推动了预应力管桩的应用和发展。再次,预应力混凝土管桩施工方法有锤击法和静压法两种。锤击法沉桩具有施工速度快,工程质量较好等优点,静压管桩施工法主要是借助压桩机的自重和配重的重量,通过科学的压梁或压柱,向管桩顶部或通过侧面夹子夹住管桩本身,以便向管桩本身施加重压力,将管桩压入土(岩)层中。预应力管桩施工完成后,要及时进行管桩检测,普遍采用桩基高应变法和低应变法对单桩承载力和桩身完整性进行检测,预应力管桩的单桩承载力由桩端极限阻力和极限侧摩擦力组成。最后,预应力管桩在水利工程中作为一种基础处理方法,在东部沿海地区逐步得到应用,键筑基桩检测规则保证了水利工程管桩基础处理的质量,为以后水利工程主体工程建设安全提供保障。
三、水利施工中地基处理新技术
1、岩基处理
(1)GIN灌浆法
这种方法主要是为了是实现防渗的功效,它主要通过配置稳定性较强的浆液,使用适当的压力,通过计算机来监视和控制整个的工作流程,来实现地基处理的一种方法。它对于岩基的处理是比较科学的,因而被广泛的应用在水利工程的施工中。
(2)岩溶灌浆
这项技术是在充分探明溶洞状态的前提下,通过向钻孔中安设特制的模袋,并向模袋中注入速凝浆液,从而达到堵塞岩溶通道的目的。该工程应用高压灌浆技术在大型溶蚀塌陷体建造了高标准的防渗帷幕,在溶洞暗河区建造了深达100.4m、长50m、厚2.0-2.5m的地下混凝土防渗墙,水库深超过100m。这项技术已在贵州、广西的一些工程中应用,取得良好效果。
2、覆盖层处理
(1)混凝土防渗墙技术
修建混凝土防渗墙技术,混凝土本身就具有较强的稳定性和可塑性,其中可塑性混凝土对于水利工程的地基处理效果是比较明显的,水利混凝土防渗墙技术在其它建筑领域取得重大成果。某公路大桥是我国公路桥梁建设史上规模最大、标准最高、技术最复杂的特大型桥梁工程。
(2)覆盖层灌浆
覆盖层灌浆我国通常采用循环钻灌法,国外较多采用预埋花管法。近年来两种方法都有应用,这标志着我国在覆盖层防渗工程中广泛采用防渗墙技术的同时,灌浆技术仍然保持着较高的水平。某水库地震堆积天然坝体防渗,经过多种方案比较和灌浆试验确定采用帷幕灌浆方案,采用循环钻灌法施工,无岩芯钻进,泥浆固壁,灌注水泥粘土浆。
3、堤防垂直防渗
在我国的历史上也修建了不少的堤坝来进行防水,如比较著名的都江堰,但是这些堤坝由于建造的时间较久,而且当时也没有技术性较强的防渗措施,因此它们的实用性也降低了不少,提防垂直防渗的成本比较高,技术要求也较为严格,所以无法大面积的进行,但是在现在经济发展比较快的今天,国家可以实现这一工程,从而确保实现防水灾,利百姓的作用。
(1)深层搅拌混凝土防渗墙,它与一般建筑中的搅拌法是大同小异的,这种方法的实施,可以在很大程度上提高堤坝的防渗性能,它的施工成本较为低廉,且工期较短,因此被广泛的应用到水利工程的施工中。
(2)置換式塑性混凝土防渗墙。在深层搅拌法不适宜的堤段,如透水层深度较大、有紧密砂层或卵砾石层等,通常采用置换式塑性混凝土防渗墙。置换式混凝土防渗墙是通过采用不同的钻掘机械在堤身或堤基中挖掘槽孔(或连续的沟槽),然后浇筑塑性混凝土或塑性砂浆而成。
4、土工合成材料应用
土木合成材料是一种可塑性强、造价低廉、防腐性能好、工艺简单的新型材质。但是在我国应用的历史比较短,发展的也比较缓慢。继1998年的水患之后,国家开始大力的宣传、鼓励土木合成材料的使用和推广,它可以应用在防止渗漏、排水和养护等方面。
(1)防渗
用于堤防、围堰和大坝防渗的土工合成材料有土工膜或复合土工膜,使用方法有垂直铺膜和斜墙铺膜两种。垂直铺膜是在堤(坝、堰)顶或堤脚用锯槽法、链斗挖槽法或射水法等方式挖掘沟槽,在槽内铺设土工膜,以达到阻截渗流的目的。当铺膜位置是在堤脚时,堤坡就要用斜墙铺膜防渗。如汉江王甫州水利枢纽是使用土工合成材料数量最大的工程之一,在长达12.63km的围堤上采用了107.8万m2的复合土工模进行防渗,与采用黏土防渗相比,节省投资约15000万元,而且不用征地。
(2)保护堤坡、堤基、河岸
使用土工织物代替天然砂砾料做反滤材料,然后在其上面抛石、铺设预制混凝土块或铰链混凝土板等;或者制成模袋混凝土、土工布沙袋等,用于河岸及堤防护坡、护岸、护底。我国大江大河中下游堤防线路很长,需要护堤、护岸的总工程量很大。大量采用块石护岸的传统方式越来越受到石料资源的制约,成本越来越高,因此推广应用土工合成材料有着很大的技术和经济意义。
结束语
综上所述,我国在水利施工中对于不良地基的研究和不良地基处理新技术的研发是比较全面的,在日益多样化的技术发展背景下,我国的水利工程也一定会有更好的发展前景。同时,应该不断的提高对自己的要求,时时刻刻以更高的标准来要求自己,以便于更好的适应和解决更多的尚未发现的不良地基问题,为我国的水利工程的施工提供更加强有力的技术支持,更好的为人民谋福祉
参考文献
[1]张旭.地基处理新技术在水利施工中的综合运用[J].黑龙江科技信息,2014,02:192.
[2]徐广凤.对水利施工中软土地基处理技术的研究[J].江西建材,2014,01:121-122.
[3]刘念.水利工程施工中软土地基处理技术分析[J].科技创新与应用,2014,01:190.