探析不良地基处理技术在水利工程施工中的应用

探析不良地基处理技术在水利工程施工中的应用

黑龙江省依安县防汛抗旱服务指导站

摘要:在对水利建设的过程中难免会遇到不良地基等问题。不良地基,主要是指地基的天然状况不好,存在很多先天不足,如地质硬度、承载力问题,不能够满足上部构筑物稳定性问题等。本文对不良地基处理技术在水利工程施工中的应用进行了分析。

关键词:水利工程不良地基处理技术

前言

在水利工程建设中不良的地基基础是经常遇到的,其处理的方法有很多,但由于不同建筑物对地基基础的要求不同,而且各种不良地质因素对不同建筑物的影响程度也有很大的区别,因此处理的方法自然也不一样。这里需要注意的是,各种处理方法都有其局限性,要根据具体工程综合考虑,优先选用适合于本工程具体条件、便于就地取材、技术上可靠、经济上合理、又能满足施工进度要求的基础处理方法。

一、水利工程的基本状况

随着水利水电项目不断地开发、建设,在对水利建设的过程中难免会遇到一些不能满足基础建设的问题,例如不良地基等问题。不良地基,主要是指地基的天然状况不好,存在很多先天不足,如地质硬度、承载力问题,不能够满足上部构筑物稳定性问题等。水利工程构筑物的不良问题主要表现在,地质条件不是很好,抗滑能力比较差,地质稳定性和安全反应系数都存在一定的问题。以上问题的主要原因是岩石和混凝土,由于不同倾角的断层带、节理裂隙带、软弱夹层、破碎带、古风化壳、溶蚀带等抗压强度低,无法满足上部的建筑物抗滑和稳定的要求。由于不均匀性产生或是沉陷过大,地基基础也有可能局部或是整体受到一定影响。此外,岩层本身是无法承受建筑的基本需要,加之强度不一,分布不均匀,在荷载不断作用下,出现超过容许值的沉陷现象。

二、不良地质基础一般处理方法

1强透水层的防渗处理

以大坝为例,刚性坝基砂、卵、砾石都属于强透水层,一般都加以开挖清除,土坝坝基砂、卵、砾石层因透水强烈,不仅损失水量,且易产生管涌,增大扬压力,影响建筑物的稳定,一般都加以防渗处理。处理的方法是:将透水层砂、卵、砾石开挖清除回填粘土或混凝土,构筑截水墙。利用冲抓钻或冲击钻机作大口径造孔,回填混凝土或粘土形成防渗墙。利用高压喷射灌浆方法修筑水泥防渗墙。水泥或粘土帷幕灌浆。坝前粘土或混凝土铺盖,延长渗径,帷幕后排水减压,设置反滤层。

2可液化土层的处理

可液化土层是指无粘性土层或少粘性土层在静力或振动力作下,孔隙水压力上升,抗剪强度瞬时消失的土层,土层的液化可使地基沉陷、滑移失稳、危及上部建筑物的安全。常用处理的方法是:

(1)将可液化土层开挖清除,置入其他强度较高、防渗性能良好的材料。

(2)振冲挤密或分层振动压实。

(3)四周用混凝土围墙封闭,防止其向四周流动。

(4)穿过可液化土层设置砂桩或灰土桩,或设置砂井。

3软弱夹层基础的处理

地基基础软弱带按其倾角大小可分为高中倾角软弱带和缓倾角软弱带,其对建筑物的影响是不同的,处理的方法也不一样。

(1)高倾角软弱带处理。挖出软弱带回填混凝土,做成混凝土塞,开挖深度一般为软弱带宽度的1—1.5倍,两侧开挖边坡1:1—1:0.5。当软弱带较为疏松,且宽度较大时,可采用混凝土梁或混凝土拱,以使上部荷载传至两侧完整岩体。对土坝坝基软弱带,为防止渗流淘刷坝身填土,可清除部分软弱带后回填混凝土或粘土,形成阻水盖板。软弱带与库水相通的上游端,开挖防渗井回填混凝土或设置防渗齿墙。当高倾角软弱带位于坝肩,特别是拱坝坝肩时,可设置混凝土传力墙、传力框架或进行预应力锚固;对重力坝破碎岩体坝肩,当破碎岩体自身稳定没有问题,可在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。当坝基裂隙带密集发育时,可清除松散体回填混凝土或设置防渗齿墙。

(2)缓倾角软弱带处理。

将软弱带开挖清除回填混凝土,若上盘岩体尚坚硬完整,且全部开挖工作量过大时,可利用平硐或竖井开挖清除软弱带回填混凝土或钢筋混凝土,并做好回填固结灌浆。设置穿过软弱带的防滑齿墙。高压喷射清除软弱物质回填或灌注水泥浆及砂浆。穿过软弱带时进行预应力锚固。沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键,或穿过软弱带设抗剪桩。

4淤泥质软土的处理

淤泥质软土包括淤泥质土、泥碳、腐泥、以及其他天然含水量特高,抗剪强度低、承载力低、压缩性大的土,多呈软塑及流塑状态。由于其质软,易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出,影响上部建筑物的稳定。土坝坝基的淤泥质软土排水困难,长期难于稳定。常采取的处理办法是:

(1)开挖清除。

(2)置换砂层,或砂垫层排水。

(3)砂井排水。

(4)抛石挤淤。

(5)控制加荷速率,使其缓慢排水固结。

(6)扩大建筑物基础或采用桩基。

(7)预留沉陷量。

(8)用板桩墙封闭和在底部侧向填砂、砾石阻滑。

(9)用镇压层法,如反压护堤平台。

5深覆盖层处理

当地基处河流冲积层砂、卵、砾石层、碎石层、坡残积层洪积或泥石堆积层或其他原因形成的冲积堆积层厚度较大时,不便于全部开挖清除时,因其松散,孔隙率大,渗透性强,易产生压缩变形和渗漏,有时因其中夹有软弱夹层,不利于抗滑稳定。一般常用的处理方法是:

(1)用强夯法或振动碾夯实或压实土体表层。

(2)对地基进行固结灌浆和帷幕灌浆。

(3)设置混凝土截水墙或用高压喷射灌浆构筑防渗墙。

(4)坝前铺盖防渗。

(5)采用沉重桩或摩擦桩。

(6)扩大基础。

6坝基涌泉处理方法

坝基涌泉或来自基岩裂隙、松散土层或来自喀斯特管道,可能造成土坝的管涌流土破坏造成坝身不稳定。也给混凝土浇筑带来困难,甚至形成漏水通道,因此必须妥善加以处理,处理原则是能堵则堵,能排则排。涌泉处理一般常采取的办法如下:

(1)对基岩涌泉,能封堵者予以混凝土封堵,涌水量大者,引水入集水坑,回填砾石,并预埋灌浆管,然后抽水并回填混凝土封堵,后期再进行回填灌浆。作为土坝基础,于混凝土盖顶上再铺筑粘土。

(2)在涌泉出口安装活动逆止阀门,使其可向库内涌水,但不能使库水漏失。

近几年,水文地质条件好的坝址早已争相被人们开建,但是大多数新建的水电项目依然是无法满足国民经济建设发展的总需求,所以将有更多在建筑物要求方面不达标的地基产生。导致拦河坝变形、渗漏、或者破坏。吸取其他工程的教训和经验,得出以下整改方案:

1挖出软弱带回填混凝土,作成开挖深度为软弱带宽1.5倍、两侧开挖边坡1∶1的混凝土塞,。软弱带由于疏松且度大,用混凝土梁代替,削减上部荷载到两侧完整岩体。

2软弱带与库水联通的上游端,可以设置防渗齿墙开挖防渗井。

3重力坝破碎岩体坝肩中破碎岩体自身很稳定,因而可以把混凝土防渗墙安放在破碎岩体内。

4采取清除松散体回填混凝土的办法来解决坝基裂隙带密集发育问题。上述针对不良地基的具体措施验证了经验在工程中的决定性作用。

结束语

在工程建设中为了获取更多的水利资源,有时需要充分利用不良地基来进行工程建设。不良地基基础在水利水电工程建设中是经常遇到的难题,也是人们采取各种方法希望解决的问题。不良地基基础处理的方法很多,由于不同建筑物对地基基础强度的要求不同,各种不良地质因素对建筑物的影响程度也有区别,因此处理不良地基的的方法也自然不尽相同。不良地基抗滑稳定安全系数低于设计规定值,地质条件较差,不良地基会因震陷造成建筑物破坏或因振动造成建筑物失稳破坏等诸多问题,只有经过有效处理,才能进行水利水电基础工程建设。对不良地基基础的处理方法进行探索,并在水利水电工程建设中推广使用,具有极大的现实意义。

参考文献:

[1]吕中东.水利水电地基工程施工技术探讨[J].陕西水利.2010(03)

[2]周进春,李刚.刍议重力坝地基处理[J].黑龙江水利科技.2009(01)

[3]穆志江.黄土湿陷性的施工处理措施[J].中国水运(下半月).2009(05)

[4]穆志江.不良地质条件下水利水电工程处理措施分析[J].今日科苑.2009(12)

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