水利工程的建设对经济社会发展具有很大的影响,而且,近年来的水利工程施工数量也在不断增多,水利工程施工遍布全国,面临的施工条件也存在着很大的不同,很多的施工要在软土地基上进行施工,为了保证施工质量,对软土地基要进行处理,这样才能保证工程的使用效果。对水利工程中的软土地基进行很好的处理,要对具体的施工条件进行分析,制定软土地基的处理原则,选择合适的处理技术。
1、水利施工中软土地基的特点与危害
1.1土质分布不均
软土地基土层结构比较复杂,会有多种成分的土壤混杂,按照土层深度排布,各层之间会有明显的性能差异,土质密度并不均匀,不同土质的承载性有差异,会对地基构造产生不同的影响,如果在施工前未对软土地基加以处理,会导致基础工程的强度不达标,上部水利工程在施工后期会出现不规则塌陷,影响水利工程的质量和安全。
1.2强度较低
水利工程对于水利的使用年限以及质量都有很高的要求,但是由于软土地基自身组成成分特性的限制,含水量较高且结构松软,因而软土地基强度比较低,早期沉降可能不明显,如果出现外力干扰或者在上部荷载的长期持续施压过程中,在地基所承受的压力不断变化的情况下会表现出较高的压缩性,稳定性变差,易发生形变,出现裂缝以及坍塌等事故,特别是在地震等自然灾害期间,安全隐患加大,严重影响水利工程的使用。
1.3透水性差
水利工程的软土地基本身含有淤泥成分,因而含水量较高,还具有一定的黏性,这也导致其透水性非常差,表层水无法向下渗透,地基积水严重,直接影响到软土地基的稳固性和安全性,而且上部水利工程设施与雨水长期接触易受到侵蚀损坏,水利工程的使用性能和寿命降低,因此在进行软土地基处理时需要投入大量的人力和物力来做好排水工作,使得施工时间和成本都有一定的增加。
1.4沉降频率高
水利工程建设周期较长,而软土地基又具有较强的压缩性,部分软土地基在建设之后也一直处于不明显的沉降状态中,此外本身软土地基的强度就较低,土壤承载力有限,随着工程推进,在软土地基上部荷载、外部荷载的共同作用之下,软土地基承受压力不断地增加,将无法承受水利工程建筑结构的自重,沉降速度也会越来越快,当沉降值超出工程安全标准就会出现倾斜、失稳以及坍塌等问题,从而严重影响水利工程的建设质量以及进度,威胁水利工程建筑结构的稳定性。
2、软土地基施工技术
现阶段我国水利工程施工过程中一旦遇到软土地基,水利施工技术人员较为常用的处理方法有以下几大类:
2.1填垫层技术
填垫层技术主要适用于软土厚度在2~3cm之间,在施工过程中需要将表面软土层去除,更换为稳定性以及固体强度较高的材料。所选用的填垫层材料主要包括砂石、卵石等材料,此类材料具有自身密度高、强度高、透水性良好以及压缩性小等特点,能够最大程度提升软土地基的承载负荷,降低地基沉降的幅度,推动软土层排水固结的效率。此外,对于土层的膨胀以及冻胀有着较为明显的作用。当填垫层更换完成后,需要对处理后的地基进行夯实,确保地基具备良好的承载力和持久力,提高地基的稳定性以及抗压性。如果在填充过程中,发现材料之间空隙较大,可以采用透水性较好的材料进行排水,加快软土地基的快速凝结,进而防止冻胀现象的发生。在砂石换填层技术施工过程中,需要注意以下几个要点:①选择合理的施工材料,诸如砂砾、粗砂以及碎石等材料,通过人工优选出最顶级的砂砾,用做填层材料,并将周围的杂草等物质清理干净。②施工前准备事项。将换填层内的杂革、枯枝清理干净,通过排水技术将坑内多余的积水排出,并做好地基的固定工作。③在地基施工过程中,需要遵循相应的标准流程,并且在填充材料时,通过夯实、碾压等方法,加强地基的稳固性。
2.2深层水泥搅拌技术
深层水泥搅拌技术是当前软土地基处理的主流方式,多适用于与泥土以及粉土的处理,将水泥作为固化剂,并同地基的软土混合,再与其搅拌,以此来提升软土的硬度、稳定性,以及软土地基整体的强度。在进行水泥搅拌桩施工前,首先应将施工现场的杂物清理干净,选择固化效果较好的水泥,并确保机械设备运转情况良好。在施工过程中,不仅需要遵循相关工艺制作流程,同时需要保障管道畅通,勤加检查,保证搅拌桩能够正常运转。
2.3排水固结法施工注意事项
排水固结法能够有效改变软土地基稳定性不足的问题,防止地基过快沉降,是当前较为常见的处理方法。排水固结系统由排水系统和加压系统组成,排水系统能够利用软土地基的透水性能,达到排水的效果。此外,由于加压方式的差异,排水固结法可以分为不同的形式,诸如真空预压法、超载预压法以及降水预压法等,其中真空预压法较为常用。真空预压法需要在软土地基表层铺设砂砾,埋设排水管道,并使用薄膜包裹起来,通过真空装置抽取内部气体,形成真空地带,以此来增加地基的负载力;超载预压法相较于其他处理方法,对软土地基的处理效果较为明显,但是时至今日,超载预压的阈值仍然未能得到有效解决。在水利工程施工过程中,可以根据工程的实际情况,选择合理的施工技术,最大程度保障工程的施工质量。
2.4化学固结法技术
化学固结法技术是软土地基处理技术中最后一个步骤,有着至关重要的作用,其中主要包括灌浆法、高压喷射注浆法以及深层搅拌法。灌浆法主要是利用气压以及液态压强等原理,将固化的浆液注入缝隙中进行填充,促使软土固化,提升地基的稳定性;高压喷射注浆法同灌浆法原理相仿,唯一不同的是通过高压气流将浆液注入自然或者人为造成的裂缝中进行填充;深层搅拌法是将固化剂融入软土地基中,提升软土负载能力。上述三种方法均是将软土硬化,以此来提升软土地基的负载能力,减少软土地基沉降,确保建筑物的生命周期。相较于其他的固结法,化学固结法中的技术需要承担的施工成本较高,但是取得的效果较为理想,能够最大程度减少软土地基的沉降。
3、结语
地基是水利工程建设的基础工作,软土地基是地基中较为常见的一种,施工单位应该根据软土地基的实际特点选择合适的地基处理方式。在进行软土地基处理的过程中,必须对地基的实际情况以及周边的客观环境进行全方位考虑,可以使用多种施工技术相结合的处理方式,尽可能地提高地基的承载能力,保证水利工程建设的顺利实施。
参考文献:
[1]杨路平.论水利工程施工中软土地基处理技术[J].建材与装饰,2015(13):223—224.
[2]金梁瑜,王飞.水利工程施工中软土地基处理技术[J].城市建设理论研究(电子版),2014(4):22—23.
[3]穆桂月.试论水利工程施工中软土地基处理技术[J].创新科技,2014 (22):110.
[4]郭自发.浅析水利工程施工中软土地基处理技术[J].建筑工程技术与设计,2014 (27):506.