水利工程软土地基处理施工技术探讨

'水利工程软土地基处理施工技术探讨摘要：随着我国新农村建设和城镇化发展，水利工程基础设施建设越来越多。在水利工程施工中，地基处理十分重要，它不仅关系到水利工程的施工质量，也关系到建成后的安全运行。本文首先介绍了软土地基的特点，其次论述了软土地基的勘查技术，然后又重点结合实例分析了水利工程中软土地基处理的施工技术，最后阐述了软土地基处理时应注意的问题。关键词：水利工程；软土地基处理；施工技术中图分类号：TV文献标识码：A引言在农业发展中，水利工程是一个重要的研究课题，它是保障农业稳定发展的重要因素。在各类地基中，软土地基比较常见，也是质量安全管理的重点，因此我们要了解软土地基的特点，对其常用的施工技术进行深入的认识，掌握其施工工序，抓住其施工要点，进而科学合理的组织施工，保证水利工程的顺利运行。1软土地基的特点软土地基主要是指由淤泥或者类似淤泥性质的软土构成的地基，由于这些软土内部含大量水分，内部空隙多，凝固性差，承压能力低，容易变形等，导致了软土地基的牢固 度较差。软土地基不仅严重阻碍水利工程施工建设进度，而且会影响工程的质量。以陕西为例，常见的软土地基主要为湿陷性黄土，分布在陕北及关中两个区。陕北为II区，自重湿陷性黄土分布广泛，湿陷性黄土层厚度通常大于10m，地基湿陷等级一般为II级〜IV级，湿陷性较敏感。关中地区为III区，低阶地（黄土层厚度为5m〜20m）多属非自重湿陷性黄土，高阶地（50m〜100m）和黄土塬多属自重湿陷性黄土。地基湿陷等级一般为II级〜III级，自重湿陷性黄土层一般埋藏较深，湿陷发生较迟缓。软土强度很低，承受较大荷载时可能会导致地基局部破坏乃至整体滑动。在开挖深基坑时，就有可能出现基坑隆起或坑壁失稳等，因此，必须利用夯实。换填。排水。挤密。加筋。胶结等方法对地基土进行加以改良地基土的工程特性，降低地基的压缩性，提高地基的抗剪强度，改善地基的动力特性及透水特性，即改善特殊土的不良地质特性。2软土地基的勘查技术2.1地面测绘调查地面测绘调查要完成以下几个工作任务：第一，对软土地基分布地段的地形地貌进行分析；第二是对软土地基的成因、分布范围和深度以及地层的性质进行分析；第三是对软 土地基的砂夹层的厚度和组成及其排水性进行分析；第四是要对软土层的埋深及其与上下土层之间的性质进行分析；最后要对地下水的埋深、类型等情况进行分析。2.2确定勘查点和勘查手段勘查点的设置要根据地基所处的地形以及软土层的成因来决定，勘查点的间距设置一般为30m左右，如果土层的情况较为复杂，应适当增加勘查点，以避免遗漏个别土层的情况。勘查点的深度，要根据建筑物对地基的要求以及软土地基的性质来确定。勘查的手段主要包括原位测试、钻探式勘查和室内土工试验等。原位测试是软土地基勘查的重要手段，指在原位进行静力触探和十字板剪切试验等，直接获得软土地基的数据。钻探式勘查是划分土层的重要手段，利用钻探取样的方式对砂样进行分析，在操作的过程中要主要保护钻探对软土地基物理性质的改变，影响勘查数据的准确性。室内土工试验主要包括对软土地基的力学性质的实验和物理化学性质的实验。一般要求必须做固结不排水抗剪试验、无侧限抗压强度试验、固结以及直剪试验等。对于桥梁或者房屋等其他建筑中的软土地基，需要的数据要根据建筑物对地基要求的变化而变化。2.3软土地基的评价软土地基的评价，是指在勘查所得的数据基础上，对软 土地基的性质做出分析，主要包含以下几个方面：一是分析软土地基的均匀性，包括强度和压缩性的均匀性；二是软土的灵敏度高，结构易变化，因此选用合适的持力层至关重要，尽可能利用地表硬壳层来降低施工成本；三是对软土地基的承载能力进行综合评定；四是采用一维固沉降计算模式与地区经验系数相结合的方式来计算软土地基的沉降性能。测定完毕后，将地面测绘、勘探和室内试验的数据汇总，编制成表资料，提供施工图设计阶段工程地质勘查报告，在报告中做出工程地质评价与预测，以及给出对软土地基处理的有效措施。3水利工程中软土地基处理的施工技术分析3.1排水固结法3.1.1工程实例某市新区堤岸工程设计为100年一遇防洪潮标准，总长13.48km，既有在原有旧堤基础上加固重建又有新建海堤。堤岸地基软土深厚，根据实际情况综合应用排水固结法进行软基处理，其中堤前主要采取堆载预压、堤后采取真空预压或真空联合堆载预压。经检测验证，软基处理迗到了预期目的，可以为类似工程提供借鉴。3.1.2排水固结法技术特点通过排水固结法对软土地基进行处理能让软土地基里 的水分排出，以便使超静孔隙水压以及孔隙比减小，从而使土体变形固结，让土体的沉降速率提前完成，通过使土体的抗剪强度和有效应力提升，最终迗到提升地基承载力的目的。下面主要以工程中出现的三种方法进行分析：(1)对不含透水层的软粘土地基，可使用真空预压法，它通过先将砂井铺设在软土地基里，然后再在地面上铺设砂层，接着覆盖密封膜让大气和砂层隔绝，再用真空装置将砂层里的气体抽出，从而形成负压，使土体固结。电渗法是指将有电流通过的金属电极通入土体中，让土中的水分可以流进阴极，从而形成电渗。(2)对透水性很低的软粘土便可使用砂井法，此法运用地基成孔来灌注砂土，将砂垫层或砂沟铺设在砂井上从而对排水管进行固结，通过提升排水速度让地基能稳定牢砂井法的用料省、连续性好以及施工方便等特点，因而在软土地基处理中应用广泛。近年来，塑料排水板作为垂向排水通道，在沿海地区得到了不断推广和应用。(3)对软粘土地基可以使用排水固结法中的堆载预压法，但它所需期限较长。在建构建筑物之前，对填土材料、砂石进行加载预压，从而使软粘土地基沉降得以完成，快速固结稳定软粘土地基，在撤除荷载之后再建构建筑物。在实行堆载预压法之时，需将加载的速度控制好，进行分级加载， 从而避免预压导致地基稳定性丧失。3.1.3排水固结法的施工要点(1)在对真空预压法加以使用之时，一定要确保真空预压边缘比建筑物基础大，如此一来，在进行预压之时，每边增加量要大于3m，要想使预压效果达到就要增大预压压力，与此同时，因为密封模大小会对真空预压效果产生可直接影响，因此在使用中一定要使真空度尽可能的增大，如此才能确保排水固结效果。(2)在地下水含量小的软土地基加以处理之时，可以使用降水预压法，当然使用此法便需要施工前对地质勘查数据加以收集，如此才能确保制定的降水预压细致可靠，从而使排水固结时效性得以增强。(3)在对堆载预压法进行使用之时，不仅需要通过建筑物自重来达到加压的目的，同时还可在施工之时采取预压措施，此外，还可通过部分超载预压形式来进行排水固结，但具体使用何种形式还要根据固结值和残余沉降量来决定。3.2换填加固法3.2.1工程实例某市北堤防护工程白沙防洪堤(白沙排水间穿堤涵处)的软土加固。2007年白沙排水闸穿堤涵施工时，开挖基础到设计深度时，发现有约20m长的基础夹有含水量高、强度低 和压缩性大的软粘土层，最大厚度约3m，为防止堤基不均匀沉陷，增强堤防的稳定性，对该20in作为垫层法换填粗砂加处理。并为了提高基础的防渗能力及进一步提高基础承载力，在防洪堤建成后，对换填的粗砂进行了旋喷法加固处理，布孔沿穿堤涵两侧各布置1排，间距1.5m，孔深插入粗沙层下2m，共28孔。目前该处堤防没有明显的不均匀沉降现象，表明处理效果良好。3.2.2换填加固法的技术特点所谓换填处理法就是挖去基础地面之下浅范围内软土层，然后用其他材料来进行填充，所选择材料要有以下特点：质地硬、性能稳定、强度高以及能够抗侵蚀，主要选择的材料有素土、碎石以及矿渣等，在进行填充的同时要利用人工或者是机械方式来对其分层进行夯、压以及振动，使其密度能够迗到所需要的要求，从而使其成为优良地基。当软土地基土层较薄并且其上部荷载也较小时，可以通过人工或者是机械方式来对其表层进行振动以及压等一些密实处理，这样也能迗到同样效果.换填法在处理浅层地基方面比较适合，可以对淤泥质土、回填土以及杂填土等一些土质地基进行处理，还可以处理暗沟、暗道以及暗塘等一些低洼地区。3.2.3换填加固法的施工要点在水利工程施工过程中，为了能够便其施工需求得到满 足，换填土一般情况下要有三层，即砂与砂垫层、矿渣与砂石垫层以及灰土与素土垫层。在实际施工过程中，使用换填法时要根据施工的实际需要来选择相应材料，只要这样才能够达到其要求效果。但在进行选择时应当注意，任何一种材料的选择都是以增大地基抗剪强度为最终目的的，降低其压缩性能从而使地基承载力得到提升。在实际使用过程中，一般都要有一定孔隙留于填土层中，为增强地基强度，要采取一定措施来对孔隙水进行排水，从而使低温冻涨得到防治以及使固结加快。3.3化学固结法3.3.1化学固结法的技术特点在建筑工程中使用化学固结法是指通过在各种作用力之下掺进水泥、石灰和水泥砂浆等化学材料，以此迖到对软土进行固结的目的，从而形成复合地基，让地基整体强度以及地基承载力得以提高。(1)灌浆法。灌浆法实质是对气压、液压或电化学原理加以应用，将某些能固化的浆液注入天然以及人为的裂缝或孔隙土石体中，让土石体能充分固结，从而使地基沉陷程度得以减少，使地基承载力得以提高。对含水量较高的软土地基来说，此法还能起到防渗、堵漏的功效。通常情况下，建筑企业会将灌浆法在粘土地基、砂土地基、岩基加固中使 (1)水泥土搅拌法。水泥土搅拌法能将水泥和原有基土强行通过搅拌机搅拌在一起，让它们产生物理化学反应，从而形成加固体，以此来使地基强度提升。此种搅拌法的加固深度能保持在5m，在使用此法之前，应对土质采取配比强度试验，从而将最佳水泥掺和量加以确定。此法被广泛的应用在含水量高、沉积厚度达、抗剪性低的软土地基里。(2)旋喷法。旋喷法这是一种通过旋喷设备形成旋喷桩来提高地基承压能力的方法，特别适用于冲填土、软粘土等土质的加固。旋喷法的原理为旋喷桩上面设置了一个能够发挥特别功能的注浆管，将这个注浆管放在土层中一定的深度后，缓缓提升，喷嘴将按一定的速度转动，在强压力作用下喷出的水泥固体浆液与土体融合。浆液凝固后即可形成旋喷桩，加固软土地基，有效防止渗水。需要注意的是，在采用旋喷方法之前，一定要认真核查土体成分，如果土体中有机质成分多，则不宜采用该加固方法，特别是塘泥土、泥炭土等，应该尽量避免使用。3.3.2化学固结法的施工要点通过化学处理形式使地基承载力和硬度增强，以此减少沉降量，从而达到软基处理的目的，此种形式能使处理之后地基边坡稳定性得到很好的保障。在对其进行具体应用之时，作为施工单位一定要对地基和水泥之间的化学反应加以 控制，并对相关的物理加固举措加以管理，从而确保处理之后地基固化的速度加快。在运用高压喷射浆法之时，应注意压力大小，避免在施工之时出现不均匀沉降和起包问题。4水利施工中软土地基处理时应注意的问题3.1注意施工准备工作在进行水利施工软土地基处理前，要做好施工设备的检修工作，确保施工设备的正常工作；做好施工场地的清理工作，便于施工的顺利进行；做好施工材料的检查工作，保证高水平的施工质量。4.2注意水利工程的相关要求在进行水利工程施工时，要根据相应的水利工程的实际用途以及规划的建设级别，选取性价比最高的建设方案进行施工建设。我国水利工程通常按照实际用途的不同，有不同的质量标准以及施工等级，在进行国家级水利工程建设（如小浪底水利工程、三峡水利工程）时，要制定高质量的施工标准，在软土地基处理中，尽量做到完美施工。4.3注意软土地基的施工质量在进行软土地基处理过程中，要充分考虑到软土地基的施工量，根据工作量大小的不同，选取不同的处理方案，以确保软土地基的高效施工。例如在进行大型工程时，通常不会采用换填管理法进行软土地基处理，因为这需要大量人 力、物力的支持，从而使得工程造价成本提升，通常会采用砂垫层法，铺平软土地基。结语总而言之，在水利施工中对软土地基进行处理时，要对其物理、化学、力学的性质进行勘查，同时分析软土地基的实际情况，选择适宜的施工技术方法，进而提高软土地基的强度，增强软土地基承载能力，保障工程的建设质量，发挥水利工程的有效作用。参考文献：[1]邹岫桦，王雷.浅谈水利施工中软土地基处理的方法[J].科技与企业，2012,21:198.[2]席霞.试论水利工程项目软土地基处理技术[J].山西建筑，2012,34:82-83.[3]冯是明，邹福华.水利工程施工中软土地基处理技术[J].水科学与工程技术,2013,02:78-80.'