水利工程施工中地基处理技术探讨

2015-07-22 124 0

   1.软土基础的特性
 
  1.1低抗剪强度。当出现外部荷载时,如果软土是处于软塑-流塑的状态,就会大大降低软土的抗剪性。随着逐步增加的有效压力,如果软土层本身包含排水出路,软土层会逐步形成固结。相反的,倘若软土层的排水出路很差的话,一旦增大荷载,也会大大衰减强度。
 
  1.2低透水性。因为软土层含水量很高,当渗透系数k≤1(mm/d)时,就会严重影响到软土层的透水性。因此,当荷载作用过强时,就会增高孔隙水压力,进而严重影响到地基的压密固结性能。
 
  1.3空隙比例大,天然含水量较高。在我国,软土天然孔隙比e通常是在1和2区间,而淤泥和淤泥质土的天然含水量w则是在50%到70%之间,这样通常会超出液限很大一部分,最高可以超出200%。
 
  2.地基处理方法的选择
 
  在选择地基处理方案前,应完成下列工作:
 
  2.1收集详细的工程地质、水文地质及地基基础设计资料等;
 
  2.2根据工程的设计要求和采用天然地基存在的主要问题,确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等;
 
  2.3结合工程情况,了解本地区地基处理经验和施工条件以及其他地区相类似的场地上同类工程的地基处理经验和使用情况等。
 
  3.施工时具体操作方法
 
  3.1在拟开挖面上铺筑1m厚的块石层,挖掘机在块石层上后退进行开挖作业,块石层跟随开挖进度不断下沉,至设计的基面高程后,将杉木砖从块石缝隙中压入基底。
 
  3.2在拟开挖基面四周采用长6m,稍径20cm的杉木桩,按间距30cm进行支护,开挖边坡1:5以上,随着开挖深度的增加,木桩支护相应降低。
 
  3.3开挖施工采用斗容为0.8m3的挖掘机一台,其后根据开挖土堆放的距离安排相应台数的挖掘机甩运,将开挖土倒运至安全地点。
 
  4.强透水层的防渗处理
 
  就大坝而言,砾石、刚性坝基砂、卵属于强透水层,通常情况下采取的清除方法都是开挖,由于土坝坝基砂、卵、砾石的透水性比较强,所以,对于水的流失量较大,而且容易造成管涌,扬压力不断增大,给建筑物的稳定性带来影响,对于这种现象都采用防渗处理。其方法包括:
 
  4.1通过帷幕后排水减压进行反滤层,铺盖坝前混凝土或者粘土,使渗径延长。
 
  4.2对水泥或者粘土进行帷幕灌浆。
 
  4.3修筑水泥防渗墙,可采用高压喷射灌浆方法。
 
  4.4防渗墙的修筑还可采用回填粘土活混凝土的方法。
 
  4.5截水墙的构筑可首先开挖清除掉透水层的砾石、卵、砂然后进行混凝土活粘土回填。
 
  5.处理软弱地基之方法
 
  在日程时间中我们主要通过排水固结法来稳固淤泥软粘土地基,具体的施行措施为:
 
  5.1换土法。此种措施的关键点在于对淤土层的换土操作。也就是说,当淤土层地基厚度不能够满足建筑设计要求时,可以换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等措施来稳固地基。
 
  5.2强夯法。此种措施的关键点在于对地基的夯实操作,主要适用于河流冲积层、滨海沉积层,或者由黄土、粉土、泥炭、杂填土等构成的地基,具体的操作方法为,将一定重量的夯锤挂在适宜的高度,让锤做自由落体运动,达到夯实土质的目的。
 
  5.3旋喷法。具体操作措施为:当旋喷机的特殊喷嘴进行预先放置于土层的预定结构中,然后缓缓的将喷嘴提升,此时喷嘴内就会产生高压,在高压的作用下,水泥与固化浆液与土体之间的结合将会更为紧密,进而能够达到提高地基强度与密度的作用,从而有效的控制了地基渗水问题。
 
  5.4灌浆法。此种方法就是利用建筑材料混合浆液的固化特性,结合气压、液压以及电化学的原理,将混合浆液注入到建筑物得地基介质中,从而达到地基加固的目的。建筑混合浆液一般是由泥砂浆、水泥浆以及各种化学浆材构成。
 
  5.5硅化加固法。采用化学材料注入的方式,促使所注入的化学材料与地基发生化学反应,使其产生强度高的物质。此种措施中所采用的化学材料为硅酸钠(Na2O·nSiO2)溶液与氯化钙(CaCl2)溶液。
 
  6.地基基础软弱带处理的方法
 
  6.1高倾角软弱带处理
 
  开挖出宽度为1~1.5倍的软弱带,两侧边坡开挖比例为1:1~1:1.5之间,做成混凝土塞。当软弱带具有较大宽度且较宽松时,可以使用混凝土拱或者混凝土梁,通过这种方法可使两侧完整岩体有效分担上部荷载。对于土坝坝基软弱带,可采用阻水盖板的方法,可清除部分软弱带后回填粘土活混凝土以防止渗流淘刷坝身填士。通过设置防渗齿墙或者开挖防渗井回填混凝土的方法,防止软弱带与库水相通的上游端发生渗流。可采用设置预应力锚固、传力框架或者混凝土传力墙的方法来应对高倾角软弱带位于坝肩特别是拱坝坝肩时的情况。而当破碎岩体自身稳定性没问题时,可采用设置混凝土防渗墙的方法防止重力坝破碎岩体坝肩渗流。
 
  6.2缓倾角软弱带处理
 
  采用混凝土填补方式清除软弱带的影响。如果遇到软弱带上层岩体不易粉碎破除,或是整体开挖的情况下易造成工作量过大的情况,可选用下面两种工作方式来完成相应的挖除及填补灌浆操作:1)平硐;2)竖井。选用平硐或竖井的工作方式时,因采用高压喷射方式排除软弱物质,所以需穿过软弱带设置防滑齿墙。而在回填或灌注过程中,为加强建筑物的牢固程度,应预先对软弱带所在位置的填充物进行锚固处理。即在穿过软弱带的位置钻孔或挖井,以钢筋混凝土填充,增强和后续填充物的连接,以加强填充物整体应力。
 
  7.淤泥质软土影响的解决方法
 
  淤泥和淤泥质土等统称为淤泥质软土,外观多为软塑状及流塑状。其工程特性表现为天然含水量高于液限,孔隙比大于等于10、不易渗透,抗剪强度低、承载力差、变形量大等。因其兼具触变、流变、不均匀性等性质,所以容易在高压情况下出现压缩变形、侧向膨胀等情况,这些都会造成建筑物失稳。在水坝坝基建造过程中,针对淤泥质软土的处理常采用下列方法:(1)封闭并固化淤泥质软土,减小压缩变形;(2)预留沉陷量;(3)排水固结;(4)扩大基础面积或采用其他基础形式;(5)抛石挤淤;(6)砂井排水;(7)软基砂垫层置换;(8)开挖清除;(9)镇压层法,提高稳定性,解决失稳,边坡坍塌问题。
 
  8.结束语
 
  水利水电工程地基大体上可分为两种类型,一是在建筑物区喀斯特洞穴、溶隙强烈发育,形成交叉溶蚀网络,此类地基强度不均匀,透水性强,且易出现管涌,影响建筑物稳定。二是个别或少数较大的洞穴,溶蚀管道分布于坝基,形成主要漏水管道,此种洞穴管道有时充填或半充填,使局部地基承载力降低,破坏了地基岩体的均一性,易产生不均匀沉陷。以防渗堵漏为主,并清除或处理充填物,以提高其力学强度。
 
  参考文献
 
  [1]黄之历.高压旋喷连续防渗墙在广慈水库工程大坝地基处理中的应用[J].水利建设与管理,2010,(02).
 
  [2]朱录才.浅谈深层搅拌防渗墙在水库除险加固中的应用[J].中国科技信息,2011,(02).
 
  [3]水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008).

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