水利水电工程施工中不良地基处理技术探讨

期刊: 环球探索 DOI: PDF下载

刘加增

昆明柴石滩地区水资源管理局 云南 昆明 651000

摘要

在社会经济快速发展的加持下,水利水电工程建设项目得到了国家广泛关注,其工程质量和工程建设效率得到了相关单位的重视。水利水电工程作为国家推行的重要民生工程项目之一,地基施工质量关乎着水利水电工程的未来发展,直接影响着水利水电工程的整体施工质量,也影响着工程项目的安全性与可靠性。在水利水电工程施工过程中难免遇到不良地基,如何处理不良地基成为工程施工团队共同探讨的话题。基于此,本文就以水利水电工程施工中遇到的不良地基为主要探讨内容,着重阐述了不良地基对水利水电工程项目的危害,并对不良地基的处理方法和技术应用展开了研究。


关键词

水利水电工程;不良地基;施工技术;处理方法

正文



不良地基基础是水利水电工程在建设过程中经常遇到的,施工团队常常会根据施工地基基础的类别来制定不同的处理方法,探讨地基基础的不同要求以及不良地质因素对工程项目的影响,以此来保证不良地基经过处理后可以满足水利水电工程施工标准。直至目前为止,各类不良地基的处理方法都有一定作用,但是也有一定的局限性,具体情况需要根据实际地基情况来考虑。处理技术的选择标准需要以处理效果为第一选择,其次再考虑处理效率、处理成本、处理难度等问题。为此,相关工作人员需要做好充分的数据调研工作以及技术创新工作,在原有的处理技术基础上进行优化和改进,争取早日开创出处理质量优异、便于就地取材、技术可靠、经济合理、施工进度满足工程要求的不良地基处理方法。

一、水利水电工程建设地基薄弱的危险

地基是工程项目建设的载体,不良地基意味着水利水电工程在建设过程中很可能出现土坡不稳定、地基承载力不够、基础沉降等问题。土坡不稳定指的是工程项目土坡原始平衡出现偏离,外力影响斜坡内部结构,进而在施工过程中改变了内部结构,使得本该平稳的斜坡出现朝一个方向移动的情况,导致斜坡整体稳定性遭到破坏,土坡稳定性不足,影响工程建设安全。地基基础承载力降低指的是水利水电工程地基承载力并应该足以支撑地基上层结构,这方面数据是在施工前由设计师计算获得,基础建设所产生的压力是可以接受的并且还不会破坏自身的内部结构。但是如果地基基础不良则很容易导致地基基础承载力下降,地基基础难以承受上层建筑所施加的压力,破坏地基基础的平衡,很容易出现地基坍塌的情况。在这种情况下上方的建筑以及施工人员,他们的安全性都无法得到保障。基础沉降指的是地基基础内部结构缺乏稳定性,导致地基无法承担过多压力从而出现沉降,导致这一问题的原因有很多,比如施工技术不到位、不良地基处理效果不好、施工过程不符合施工标准等。

二、水利水电工程施工中不良地基处理技术研究

(一)强渗透层基础处理技术

强渗透层基础处理技术主要针对刚性坝的碎石或者是鹅卵石,这种类型的地基都属于强渗透层,因为碎石和鹅卵石之间存在较大的孔隙,透水性较好,所以叫做强渗透层1】。水利水电工程项目中处理强渗透层地基的方法为挖掘或者是直接移除,方法比较简单。以烁石为例,某水利水电工程项目地基由烁石组成,烁石地基透水性较强,很容易出现水分流失等情况,进而影响地下管道安全,影响上方建筑的整体稳定性。针对该问题可以选择使用黏土或者混凝土作为填充物,以此来填充或者建造截水墙。在烁石地基处理的过程中,工作人员需要使用冲击钻钻孔,回填混凝土材料并以此来形成防渗墙。施工人员还可以使用高压喷射灌浆的方法来设置防渗墙,以此来提高坝基的防渗能力,提高整体地基的稳定性和承载力。

(二)液化土层基础处理技术

液化土层指的是地基空隙水压力随着振动幅度的加大而不断上升,土层黏性的流失导致剪切土层的强度也随之消失,进而出现土层液化的情况。液化土层会导致地基基础结构不稳定,对上方建筑的安全有很大影响,针对这一问题常用的处理方法为开挖液化土层,替换成高强度材料作为填充物回填,或者是去除液化土层再回填。两种方法理念一致,都是要直接清除掉现有土层然后重新使用混凝土来浇筑新的地基基础。施工人员也可以选择不清除现有土层,改成将液化土层压实,限制液化土层的流动性,通过在液化土层中加设砂桩或者石灰土桩的方式来提高液化土层的整体稳定性,避免出现下沉或者滑动等情况。从保证水利水电工程地基质量的角度来看,挖除地基重新回填要优于压实液化土层2】

(三)淤泥软土地基处理技术

淤泥软土地基是一种比较特殊的地基基础类型,在水利水电工程项目中会经常遇到,常见于河流、海洋沿岸、内陆湖泊、多雨山区等。淤泥软土地基指的是地基内部软黏土居多,强度较低,压缩程度高,含有大量有机物。常用的淤泥软土地基处理方法有三种,分别是桩基法、换土法、灌浆法。桩基法主要用于淤泥软土地基土层较厚的情况,这时地基无法进行大面积深度处理,只能通过打桩的方法对其进行加固,早期常采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,但是目前很少使用,所以桩基法的应用频率也不高。换土法主要应对淤泥软土地基厚度较薄的情况,主要使用换填沙壤土、灰土、粗砂、水泥土或者采用沉井基础的方法来处理地基。值得注意的是换土法需要施工人员回填有较好压实特性的土壤,也就是在换土之后,施工人员要对土壤进行压实和夯实,以此来形成良好的持力层,从而达到提高地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力的作用。灌浆法主要是施工人员利用气压、液压以及电化学原理将固化的浆液注入地基基层之中,或者是注入建筑物与地基的缝隙部位,以此来达到夯实地基的目的。灌浆浆液的选择多种多样,常用的有水泥浆、水泥砂浆、黏土水泥浆、黏土浆或者是各类化学浆材,比如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等3】

(四)弱夹层地基处理技术

弱夹层地基的主要构成有淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土等,这一类型的地基基础很少会受到地质变动或者地形的影响,也不会受到地震等自然灾害的影响,更不会受到土颗粒间化学作用的影响。软夹层地基是水利水电工程项目中不良地基的典型代表,因为软夹层地基的稳定性极差,强度很低,但是压缩性较高,经常出现液化的迹象,很容易出现大幅度沉降等问题。由此可见,在水利水电工程建设初期,施工人员以及技术人员就需要充分考虑弱夹层地基变形以及稳定等问题,防止因为地基强度不够或者出现变形等情况而无法满足工程要求,造成工程质量弱化。软夹层地基的处理方法有很多,比如土壤置换法、捣固法、灌浆法、排水固结方法、土工合成材料加固方法等。土壤置换法指的是弱夹层地基局部基础粉土层厚度较低,施工人员可以通过不断挖掘的方式来去除原有土层,然后将水泥土、粗砂回填,下沉基础做地基处理。捣固方法指的是施工人员借助机械设备的力量来不断捣固弱夹层地基,常用于处理淤泥和混凝土等地基。值得注意的是,施工人员需要根据现场施工情况以及地基尺寸来选择合适的锤头尺寸,然后根据捣固标准选择合理的捣固力度,从而达到夯实地基,均匀分布上方建筑压力,减少塑性剪切破坏的目的4】。这种方式目前被常用于水利水电工程不良地基处理中,具有较好的应用效果,可以极大程度的提高地基的承载力和分布荷载力。灌浆方法与上文所叙述的灌浆方法类似,唯一不同的是浆体的选择不同,弱夹层地基最好使用混合液化水泥砂浆,通过将该浆体注入弱夹层的方式来提高地基强度。这一类型的桩体具有较强的养护能力,可以有效加强地基基础。施工人员在处理弱中间层时,可以根据弱区的倾角将其分为平缓倾斜软区和高中间倾斜软区。如果是处理软浸渍区,则可以使用整体挖掘并回填混凝土的方式。排水固结法主要应用于解决弱夹层的沉降问题,主要理论是将地基内多余的水分排出,以此来增强地基基础的结构稳定性,这种方式处理效果较好。土工合成材料加固法指的是通过增加土工合成材料的方式来加固地基,以此来均匀分布荷载力,减少塑性剪切破坏的可能性。

(五)深覆盖地基处理技术

深覆盖地基处理技术指的是地基基础厚度过大的地基,针对这一类型的地基,传统的挖掘方式作用并不明显,效果较差。这一类型的地基虽然具有较深的厚度,但是深覆盖层内部具有较大的孔隙以及较强的渗透性,很容易出现泄漏、压缩变形等问题,对上方建筑的安全有很大影响。针对这一问题的处理方法主要有振动压实法、设置混凝土截水墙等几种,振动压实法指的是通过振动设备来粉碎大型石块,然后进行压实,缩小孔隙,以达到稳定地基的目的。除了上述几种方法施工人员还可以设置摩擦桩、重桩、采用高压喷涂法、帷幕灌浆法等方式,这些方法均可以提高地基基础的稳定性5】

(六)膨胀土地基处理技术

膨胀土一般都是由亲水性质的矿物组成的,也就是土壤本身具备非常强的吸水能力,导致土壤膨胀,随着水分流失,土壤也就会自然收缩。膨胀土地基普遍存在水利水电工程项目中,因为水利水电工程项目大多离水源较近,膨胀土地基居多。膨胀土地基会导致地基内部结构出现变形,甚至会出现结构性裂缝,十分影响工程质量。常用的膨胀土地基处理方法主要有换土:这是一种常用的地基处理方法,也就是将膨胀土挖掉,回填非膨胀土,也就是砂、石土、灰土等;化学处理:水泥、石灰拌和法可以将膨胀土破碎,然后在其内部加入适量的水泥、熟石灰,然后再回填夯实,这种方法主要利用了水泥与膨胀土之间的阳离子交换,以此增加了土壤强度;预浸水法:指的是通过人工干预的方式来增加地基土含水量,以此来使得膨胀土层膨胀,以此来减少膨胀变形量;补偿垫层法:主要针对特殊的膨胀土地基,主要为了调整基础的地基膨胀变形,为其起到补偿的作用;墩基或柱基:对于出现膨胀土地基问题的建筑物,可以采用这种方法,其原理是通过在建筑物周围建立支撑结构,来减轻地基的膨胀变形;桩基;通过打入桩基的方式来提高膨胀土地基的稳定性;沉降控制:在处理膨胀土地基时来控制地基沉降,避免因为频繁膨胀、冷缩导致地基稳定性遭到破坏6】

三、水利水电工程施工中不良地基处理技术注意事项

(一)做好不良地基处理技术准备工作

为了加强水利水电工程施工中不良地基处理效果,施工团队需要在施工正式开始前做好准备工作,准备工作包括但不限于现场勘探、技术分析、特殊情况处理方法、效果评估等。施工团队在选择处理技术之前,应进行现场勘探,了解不良地基的实际情况,包括地质构造、土质、地形地貌等,以便全面分析并确定合适的处理方案。技术分析指的是施工团队需要对各种地基处理技术进行综合分析,包括技术实现所需的材料、机器设备、应用条件、施工成本等。同时,要充分考虑不同处理技术的优缺点,选择最优方案。在水利水电工程不良地基处理过程中很可能会遇到特殊情况,为了合理应对特殊情况,施工团队需要在准备阶段对特殊问题进行预判。每一种不良地基处理技术都有其特殊性,因此在处理过程中,需要结合实际情况,尽量降低处理技术的负面影响,避免对工程造成二次伤害。效果评估工作指的是施工团队在完成不良地基处理工作之前,应安排专业人员进行效果评估,提前发现问题并制定解决方案,以确保处理效果能够满足工程要求,保障水利水电工程建筑的稳定性和安全性。此外,在进行不良地基治理过程中,应尽量避免对环境造成二次污染,采取环保措施,确保施工的可持续性。

(二)软土地基承载力的测量方法

在水利水电工程建设当中,多数类型的不良地基都属于软土地基,这不仅仅是水利水电工程面临的问题,同时还是诸多项目工程都有的烦恼。在软土地基承载力测量工作中,软土地基内部水的压力很大,密度很高,在此地基上建造的建筑物需要具备较强的耐水性抗击打能力。为此在处理软土地基承载力的过程中,施工团队需要检查该地区近几年来是否发生过严重的自然灾害,然后检查周边地形和土壤土质,将这些信息充分记录下来,并根据所记录的信息来制定对应的测量方案,测量过程可以用计算机测量,该方法较为精准7】

(三)制定合理的处理计划

水利水电工程项目规模较大,工程内容较多,涉及的地基范围也比较广泛,所以不良地基处理工作需要制定合理的处理计划,以此来保证地基处理工作可以做到井然有序。水利水电工程负责人需要制定严格的工作流程和工作规划,落实工作责任,综合考量地质勘探结果、水质勘探结果,制定出最有效、最可行的地基处理方法,以此来保障地基质量符合施工要求。

结束语:

综上所述,水利水电工程主要是为了综合利用处理水资源,有着水力发电、抗洪减灾等多方面能力。水利水电工程地基处理工作决定着水利水电工程建设质量,同时也影响着工程项目的建设速度和施工人员的安全问题,因此做好水利水电工程不良地基的处理工作对水利水电工程的未来发展很有意义。在社会不断进步与发展的背景下,水利水电工程施工技术需要不断完善,施工人员需要做好前期调研工作,做好数据统计和现场勘查工作,根据不同的地基类型来选择不同的处理方法,以此来全面保障水利水电工程项目的基础质量,以此来促进水利水电工程实现可持续稳定发展。

参考文献:

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[7]刘云,卯虎平.水利水电基础工程施工中不良地基的处理技术[J].居舍,2021,(11):59-60+76.

 


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