水利施工软地基处理方式

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社会的进步使得农业的重要性越来越突出,水利工程又是农业稳步发展的有效保障,在这一时代背景下,全国各地涌现出一股水利工程建设热潮,而水利工程的建设区域靠近河湖、海滩、沼泽,其土质多为软性,软土地基处理问题成为水利施工的头等难题。

1软土地基的特点 1.2压缩性高。软土压缩曲线很有特色,其初始段平缓,当压力超过某一应力时出现陡降段,压力过后又出现另一个陡降段,这样在经过过了一段压力区间后,软土土样的压缩曲线斜率就呈现出突变到渐变的特性。 1.4灵敏度高。软土的高灵敏度体现在触变性上,振动原状软土,破坏了软土结构的连接,会使软土的强度降低甚至把软土变成稀释状,这样易导致沉降、侧向滑动、基底面侧向挤出。

2处理技术

软土地基的处理技术可分为稳定处理和沉降处理,稳定处理原理是阻止强度降低、控制剪切变形、增加抗滑阻力、促进强度增长,沉降处理原理是减小总沉降量、加速固结沉降。常见的方法有:

2.1桩基法。当淤土层较厚难以进行大面积深处理时,可以采用桩基法,早期的桩基法包括木桩、砂石桩、水泥土搅拌桩等,随着建筑行业技术的进步,钢筋混凝土预制桩成为近几年普遍采用的方法,其桩基原理是通过人工或机械成孔,在软土地基中灌人混凝土,混凝土的放热与离子交换作用能够改善桩基周围软土的力学性质,形成复合型的混凝土桩地基,这样能够减少地基沉降提高地基承载,混凝土承载力较强,施工速度快,投资成本不高且可以保证工程质量,钢筋混凝土预制桩能够抵抗水闸水压产生的水平荷载,具有水平稳定作用,因此在水利施工中使用较普遍。

2.2换土垫层法。软土层厚度较簿宜采用换土垫层法,即用灰土粗砂、砂壤土、水泥土换填技术对软土层进行地基处理,实施换土垫层法时,要对换填的土层同进行压实处理,以形成地基改造后的良好持力,改变原有软土层的承载力性质,提高稳定和抗变形能力,换土垫层法的操作原理是,先将基础底面一定范围的软土及不良土挖去,用强度较高、具有抗侵蚀性、质地坚硬、压缩性较小、性能稳定的砂砾、卵石、碎石、灰土、索土、矿渣、煤渣等材料分层填充,并以机械或人工振动夯实填充层,使其密实度增加,形成符合施工要求的人工地基,换土垫层可以有效扩散地基的基底压力,具有减少地基沉降、提高地基的承载力、加速软土的排水同结、消除膨胀土的胀缩、防止冻胀等作用,适用于软土浅层地基处理。

2.3旋喷注浆法。旋喷注浆法的操作原理是,利用电化学手段、液压、气压将能可以同化的浆液注入建筑物与地基的缝隙部位或地基介质中,通过提升旋转形成摆喷、定喷、旋喷,用喷射浆液构造人工复合地基,减少地基沉降,提高地基承载力,旋喷注浆法的浆液可以是粘土水泥浆、水泥浆、粘土浆、水泥砂浆以及各种术质索类、聚氨酯类、硅酸盐类等化学浆材,旋喷注浆法适用于淤泥、粘性土、淤泥质土、粉土、砂土,黄土、碎行土、人工填土等软土地基,如地基土层中含有大块石或土层有机质含量较高,要在施工前确定其适用性,旋喷注浆法对淤泥软土地基加固效果明显,能够有效控制地基的基础沉降。

2.4加筋法。加筋法的操作原理是,将抗拉能力强的金属板条、土工合成材料(如土工格栅、土工织物)等埋置于地基土层中,利用土层颗粒拉筋与位移产生摩擦力,使加筋材料与土层形成紧密结合的整体,这些加筋材料通过受拉作用调整了地基底层的应力分布,能够减少地基的侧向位移,减少地基变形与沉降,增强地基土层稳定性,提高土层承载力和强度。

2.5加载预压法。加载预压法的操作原理是,在工程建设之前,地基土层在预压负载的作用下进行压密、固结,地基土层发生变化,强度得到提高,卸去预压负载后再进行工程建设,工程完工后地基不发生变形位移,其承载力也比较稳定,预压负载也可以利用建筑物自重进行,如果地基土层渗透性较小,为缩短土体排水距离,加速土体排水固结,可以在地基土层中挖设竖向排水通道,塑料排水板、袋装砂井、普通砂井等形式都比较常用,因此竖向排水也分别叫做塑料排水板法袋装砂井法、普通砂井法,加载预压法适用于粉土、泥炭土杂填土、冲填土、软粘土等地基土层,垫层材料选用渗透系数大、级配较好、含泥量小的中粗砂,竖向排水通道砂井法中也需要同类型的砂,袋装砂井法需要聚丙烯机织土工物,塑料排水板法需要塑料排水带。

2,6深层搅拌法。深层搅拌法有两种,喷浆搅拌法与喷粉搅拌法,其操作原理是,利用深层搅拌机将石灰或水泥与地基土层原位搅拌,以形成格栅状、圆柱状、连续墙水泥土增强体,深层搅拌法适用于淤泥质土、淤泥、地基承载力不大含水量较高的粉土、粘性土等软土地基,特别适合粉细砂地区水工建筑物的防渗处理与地基加固。

2.7真空预压法。真空预压法的操作原理是,在软粘土地基土层中铺设竖向排水通道(塑料排水带或砂井)与砂垫层,上面覆盖不透气密封膜,再利用砂垫层的排水管进行不间断排水和抽气,使砂井和砂垫层形成负气压,从而加速软粘土层的排水固结,真空预压法适用于软杂填土、粉土、泥炭土、冲填土、粘土等地基土层,需要的主要材料,竖向排水通道与垫层材料同于加载预压法,不透气密封膜材料为线性聚乙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜,需要的主要设备器械有集水管、滤水管、真空泵等。

2.8硅化加固法。硅化加固法的操作原理是,将氯化钙溶液与硅酸钠溶液通过特制灌管注入软土地基土层中,灌注溶液与软土中的颗粒经过一系列的化学反应后会生成胶凝物质,或者软土颗粒的表面将被活化,这样就提高了软土颗粒间的土体力学强度和连接性,地基土层中的加固部位半径得到扩大,对软土地基的土层改造完成,软土地基被有效加固,不过,采取硅化加固法耗电量大、施工成本高,故除特殊情况外一般不会轻易选用。

总之,水利工程建设中,要注重施工质量管理与控制。施工前,通过比对周边环境和实际地质情况,掌握准确的地基施工条件,选择适合当地实际情况的软土地基施工方案,施工过程中,要及时发现问题并解决问题,努力保证工程质量。