水利工程地基处理方法探究

2015-07-22 107 0

   1软弱地基分类
 
  1.1软粘土
 
  软粘土既软土,主要特点是粘粒含量比较多,含有机质、水量比较高,一般大与40%,空隙比较大,在1.0—2.0之间,由于这些特性,所以其强度比较抵,压缩性高,渗透性差,灵敏度高。
 
  由于渗透系数小,凝固速率慢,有效应力增长缓慢,从而容易导致沉降稳定慢,在水利工程施工中,由于其承载力低,强度增长缓慢,加荷后易变形并且不均匀,这些特点严重制约地基处理起效时限和工程质量。
 
  1.2杂填土
 
  杂填土是人们生活和生产中被遗留或堆放的垃圾土,主要分为建筑类、生活类和工业类。主要特点是堆放乱、成分复杂、性质各异、厚薄不均匀、规律性差,无法确定其化学性质。其机构复杂,压缩性和强度差异性大,易造成不均匀沉降,导致地基变形,影响低级上层建筑。
 
  1.3冲填土
 
  冲填土是人为用水力冲填方式形成的积土,属于天然地基。主要特点是含水量较高,呈流动状,由于粗颗粒先沉积,所以冲填土在深度方向存在层理。冲填土早期强度低,压缩性高,但当静置一段时间,由于表面自然蒸发,而逐渐达到正常固结状态。
 
  1.4膨胀土
 
  膨胀土的矿物质成分主要是蒙脱石,具有很强的亲水性,一吸水就容易导致体积膨胀,而失水时体积收缩,变化性强,难以把握,在雨季与晴朗交换频繁的时节如夏季,施工难度大,土壤变化快,容易导致建筑物损坏。
 
  1.5山区地基土
 
  由于地基不均匀或场地稳定性差,易形成山区地基土,在自然环境和地基土的生长条件下,极有可能在地基中存在大孤石,存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良现象,对地基上层建筑造成威胁。
 
  2不良地基对水利工程建筑的影响
 
  (1)山区地基条件比较复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性两方面,山区基岩表面起伏大,且可能有大块孤石,这些因素常会导致建筑物产生不均匀沉降。地质条件差,不能满足上部结构抗滑稳定的要求,地基可能产生局部或整体剪切破坏。
 
  (2)基础的沉陷量过大或不均匀性,地基产生这样的原因主要是由于岩(土)本身承载能力不满足建筑物的要求,或因地基基础岩(土)强度不一,分布不均匀或岩石地基中有软弱破碎带分布,在外荷载作用下,沉陷值或不均匀沉陷值超过容许值。
 
  3地基处理前期准备工作
 
  一、收集详细的工程地质、水文地质及地基基础设计资料。
 
  二、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。
 
  三、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。
 
  地基处理方法的确定可按下列步骤进行:
 
  (1)根据拟建物性质,结合场地工程地质条件,初步选定几种可供考虑的地基处理方案。
 
  (2)对初步选定的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度和环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳处理方法。
 
  4不良地基改善措施
 
  4.1改善剪切特性
 
  地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够,使结构失稳或土方开挖时边坡失稳,使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此,为了防止剪切破坏,就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。
 
  4.2改善压缩特性
 
  地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大,因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。
 
  4.3改善透水特性
 
  地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏,基坑开挖过程中产生流沙和管涌。需研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施。
 
  3.4改善动力特性
 
  地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉。需要研究和采取防止地基土液化,并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施。
 
  4水利工程地基处理方法
 
  4.1换填法
 
  当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时,常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去,然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等,并夯实至密实。
 
  4.2预压法
 
  预压法是一种有效的软土地基处理方法。在建筑物或构筑物建造前,先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载,使土体中孔隙水排出,孔隙体积变小,土体密实,提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右,真空预压法处理深度可达15m左右。
 
  4.3强夯法
 
  4.3.1化学加固法
 
  通过压力灌注或搅拌混合等措施,使化学溶液或胶结剂进入土层,使土粒胶结。所用浆液主要有:高标号硅酸盐水泥和速凝剂配制成的水泥浆液;以水玻璃为主加氯化钙配制成的水玻璃浆液;以丙烯酸氨为主的浆液;以重铬酸盐木质素浆等纸浆液为主的浆液。
 
  4.3.2硅化加固法
 
  此法是在渗透性较强的土层,利用一定的压力,把浆液通过下端带孔的管子注入土中,使土粒胶结起来。其加固效果同所用的化学溶液浓度、土壤渗透性和注液压力有关。对于渗透系数每分钟小于10-6米的粘性土,压力注入的硅酸钠溶液要依靠电渗作用,才能进入土层空隙,此法加固作用快,工期短,还可用来制止流砂、堵塞泉眼,也可用于加固已建工程。
 
  4.4振冲法
 
  振冲法是振动水冲击法的简称,按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用,置换后填料形成的桩体与土组成复合地基;在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达10m左右。
 
  4.5深层搅拌法
 
  深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械,在地基中将水泥和土体强制拌和,使软弱土硬结成整体,形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙,处理深度可达8~12m。施工过程:定位—沉入到底部—喷浆搅拌(上升)—重复搅拌(下沉)—重复搅拌(上升)—完毕。
 
  4.6加筋法
 
  该方法是运用强度较大的土工聚合物埋入土层中,以增加水利地基的承载力,从而减小或者消除地基的沉降量,提高建筑物的稳定能力和最大载荷能力。
 
  预应力混凝土管桩施工方法有锤击法和静压法两种,其中锤击法沉桩具有施工工期短,工程质量优等特点,静压管桩施工法主要是在不借助外力的情况下,利用压桩机的自重和配重,通过合理的工程压梁或压柱,向管桩顶部或通过侧面夹子夹住管桩本身,以便向管桩施加重压力,将管桩压入土(岩)层中。
 
  5膨胀土处理
 
  膨胀土土层中的粘粒成分主要由强亲水矿物组成,在环境的温度和湿度变化时可产生强烈的胀缩变形,多呈硬塑状态,吸水后膨胀,土层产生较大膨胀力,失水后收缩,建筑物变形,沉陷。
 
  膨胀土地基的处理原则主要是防止水对地基的影响,其处理的方法一般是:地基开挖后注意及时保护,防积水、暴晒或冰冻;采用截水墙或阻水帷幕,截断外界因素(主要是水)对地基的影响;或采用穿过膨胀土层,桩端置于非膨胀土层的桩基。
 
  6淤泥质软土处理
 
  (1)桩基法。淤土层较厚,难以大面积进行深处理时,对中小型水工建筑物,可采用打桩的办法进行加固处理。
 
  (2)换土法。淤土层厚度在4m以内时,采用挖除淤土层,换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土,根据笔者工作经验,在排灌闸施工中,就地利用废河堤上的粉砂土,同水泥按9:1配比拌成水泥土,换填了3m厚的淤泥土层,效果很好,工程至今安全运行。
 
  参考文献
 
  [1]赵存星.浅谈软弱地基处理方法[J]水利水电技术.2010(04)
 
  [2]彭少强.水利工程不良地基处理方法研究[J]中国高新技术产业.2008(03)

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