水利工程通常是建筑在河、湖、海等湿度相对加大的地方,可以说水利工程通常都是建筑在软土地基上的,软土地基具有强度低、空隙大、含水率高、承载能力差等特点,如果不能采取有效的措施对软土地基进行处理,将会导致周围地面出现变形或者沉降,给水利工程埋下严重的安全隐患.因此,水利工程施工中的软土地基施工处理技术至关重要,应该引起相关部门的重视.
1 软土地基的定义与特点
( 1) 软土地基的定义.软土地基主要是由粉土、粘土等细微颗粒含量相对较多的空隙大的有机质土、松软土、松散砂以及泥炭等土层构成,稳定性相对较差并且容易发生沉降.
( 2) 软土地基的特点.软土地基的特点主要包括以下几个方面:①不均匀性,软土地基的主要成分是高分散的颗粒与微细的颗粒,并且两者的密度存在一定的差异,如果建筑物的受力状况存在差异,沉降时的受力状况也存在一定的差异,这种不均与性导致软土地基上的建筑物会出现不一致的裂缝,严重的威胁建筑物的安全; ②沉降速度快,软土地基上的建筑物的沉降速度与负荷相关,负荷越大软土地基的沉降速度越快,并且在相同的地基条件下,建筑物越高沉降的速度也相对越快; ③压缩性高,软土地基在高压的影响下,压缩系数的数值也相对较大,软土地基上的建筑物很容易发生严重的沉降,如果垂直的压力超过0. 1MPa,地基会因为压缩产生严重的变形,导致建筑物出现较大的沉降; ④透水性低,虽然软土地基的含水量相对较大,但是其透水性非常差,在进行施工时需要花费大量的时间与精力进行排水施工; 其五,触变性,触变性指的是软土在没有受到破坏之前,通常会呈现为固态的形态,当软土地基受到破坏之后,就会从固态转变成为流动状态.
2 软土地基的施工处理技术在水利工程中的应用
( 1) 换填土处理技术在水利工程中的应用.换填土处理技术是水利工程处理软体地基最常用的技术之一,其工作的原理表现为: 用机械设备将不符合地基施工要求的软土土质全部都挖出,将符合要求的土质,例如鹅卵石、粗砂、碎石等土质,代替软土土质,可以用矿砂、碎石等进行垫层,然后填入素土、灰土、砂垫层、等,然后对这些换用的土质进行夯实,以此增强加固地基的可靠性和稳定性,显着的提高软土地基的承载能力与透水能力,以此保证水利工程的其他施工工序能够顺利的进行.该种软土地基处理技术通常在某一地段或者某一点出现软土地基时应用,并不适合在大范围软土地基中采用,即在水利工程施工中起到辅助的作用.
( 2) 强夯处理技术在水利工程中的应用.软土地基通常是由黄土和砂土构成的软土,可以通过采用夯锤对软土进行夯实处理,起到加固地基、提高软土承载能力的作用.以某水利工程为例,该水利工程某渠道地基属于粘砂多层结构,渠道底板主要位于中壤土、重砂壤土、细砂土中,其中细砂土质和重砂壤土不均,重砂壤土具有地震液化潜势,综合考虑各种因素,该工程施工单位决定采用强夯处理技术对软土地基进行处理,该施工单位选择单击夯击能 300kN·m 夯击四次,前三次夯锤的落距为 14m,第四次时满夯的落距降低为 5m,经过处理之后,对夯区进行土样室内试验分析,试验结果表明,采用了强夯处理技术之后,有效的消除了地震液化问题,处理质量能够满足水利工程的相关设计要求.
( 3) 井点降水处理技术在水利工程中的应用.井点降水处理技术是针对地下水位相对较高的软土地基的处理技术,其优势在于降水效果非常好,并且施工成本相对较低、施工周期相对较短,其缺点在于当水利工程的桥涵相对较多时,需要设置众多井点,导致投资成本的增加.井点降水处理技术的原理表现为: 在地下水较高的地方增设一定数量的井点,然后设置一定数量的设备进行抽水施工,然后按照一定的程序降低软土地基土质中的水分含量,该种方法需要对水电、设备等进行详细的检查,防止在抽水的过程中出现抽水不到位或者抽水设备损坏等问题导致抽水施工间断.此外,还应该时刻观察周围环境变化对抽水效果的影响,并根据实际状况合理的调节抽水流量的大小,当施工完成之后应该将井点系统拆回并回收.
( 4) 排水处理技术在水利工程中的应用.排水处理技术主要包括塑料排水板法、矿井排水固结法、挤密砂桩法等,排水处理技术主要适用于软土层过厚的土壤或者是路堤高度相对较高的软土地基中.排水处理技术的工作原理表现为: 对于矿井排水固结方法,主要是对于表面的淤泥进行清除,以此增强软土的坚固性; 对于砂井排水法,主要是用预压砂井对软土地基进行处理,以此加快排水固结,促使地基能够快速的沉降,该种软土地基处理技术的施工效果非常明显,但是想要实现完全固结,需要耗费的时间相对较长.
( 5) 排水砂垫层技术在水利工程中的应用.排水砂垫层技术的工作原理表现为: 在地基底部地面铺设一层砂层,其作用在于为软土层增加一个排水层面,随着填土施工的进行,软土层的承载负荷不断的增加,促使软土层不断的排水固结,排出的水从砂垫层中流走,这样能够增强软土层的固结效果.通常状况下,为了保证砂垫层具有良好的排水性能,需要应用渗水性相对较高的砂土,将砂垫层的厚度控制在0. 6m - 1. 0m 之间,同时为了增强砂垫层的排水效果,还应该在砂垫层上铺设一层具有隔水性能的粘土层,防止已经排出的水返渗到基层面.
( 6) 添加剂处理技术在水利工程中的应用.添加剂处理技术的工作原理表现为: 在软土层处理的过程中,在土层中加入水泥、生石灰等能够改变软土土质的结构成分的添加剂,将软土变成高强度土或者可凝固土,以此提高软土地基坚固度、稳定性以及承载能力的一种施工处理技术.水利工程在采用添加剂处理技术的过程中,应该控制好土壤和添加剂成分之间的配比度,既不能使土壤的水分含量过高,也不能使土壤过于干燥,否则都会影响地基的稳定效果.
3 结束语
总而言之,水利工程中的软土地基的施工处理技术相对较多,施工难度与成本也有所不同.因此,水利工程在具体的施工过程中,应该根据水利工程软土地基的实际状况,选择相应的软土地基的施工处理技术,以此获得更高的经济效益和社会效益.
参考文献
[1]席霞. 试论水利工程项目软土地基处理技术[J]. 山西建筑,2012,38( 34) : 82 - 83.
[2]徐艳云. 浅谈水利施工中软土地基处理的方法[J]. 中国水运,2013,13( 10) : 213 - 215.
