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在水利工程软土地基施工中,对于软土地基的施工量是必须要进行考虑的一点,只有了解清楚施工量的多少,才能合理的安排出相应的方案,最终保证好软土地基施工的效率。比如,在较大型的水利施工中,就不会使用替换法来进行软土地基的解决,因为,使用替换法来解决就需要大量的人力、财力,这样将造成水利工程的造价大幅度上升,所以,在水利工程施工中,对施工量的控制是尤为重要的。
2.在软土施工中对环境因素的把握
环境对水利工程的软土地基施工也同样有着不小的影响。同样的工程在不同的环境中,施工的标准也是肯定不一样的,根据施工环境,选取不同的软土地基处理方法,进行合理的施工,只有这样才能有效的保证水利工程软土地基的处理质量。若是不考虑环境因素对施工的影响,在不同的环境中仍然采取同一种软土地基处理方法,将造成水利工程施工的造价变得更高,施工质量难以得到保证,严重影响软土地基施工的正常进行。
3.水利工程施工中软土地基的解决方法
3.1砂垫层排水解决法
砂垫层排水解决法是解决软土地基最为重要的方法。砂垫层排水法主要是利用淤泥质粉土、淤泥质粘性土、泥炭等土质进行排除废水,让土质的压缩性减慢,强度增大。在处理中时常是在软土地基的底端先铺上一层渗透性良好的砂垫,使其在水利工程施工中产生的水分能够及时的通过砂垫渗透出去,这样将有效的增强软土地基的结固。如果下方地下水太多,就必须在砂垫上设立隔水性能较强的粘土层。而砂垫层主要是确保透水,所以,多数使用鹅卵石、粗砂等有着高缝隙的透水材料。在铺垫中,主要注意将砂垫层材料均匀搅拌,再用以铺垫,并且及时的最好引水槽,将渗透的水分快速的引流出去。
3.2替换解决法
在软土地基的解决方法中替换法是最为常用的方法,替换法就是使用达到水利施工要求的土质来替换掉软土。首先应用大型挖土设备将软土地基中的软土全部挖出,再根据相对应的要求加入达到标准的水利工程地基要求的土质,并且对填充的地基进行加固。在一般情况下,都是选择粗砂、碎石等坚硬度较大的材料来进行软土地基土质的替换,而为了确保替换土质地基的稳定性,都会选择多层填充。第一层主要是为了增加地基的透水性,多选择碎石、矿渣来填充,让地基拥有较高的透水性,也保证地基质量;第二层对垫层在平衡桩体与桩间土的荷载情况有着非常重要的作用,它保护着地基的平衡,较多采用石灰和素土来填充;第三层是使用砂和砂垫的填充,让淤泥土质中的气体与水得到充分的排放,从而增强土质强度,让软土地基的承受力更高。
3.3旋喷解决法
旋喷解决法在水利工程施工中同样是最基本的软土地基处理法。旋喷法通常都是把喷头直接放入软土地基的最底部,在使用合适的提升速度进行,在其高速旋喷过程增加浓度相当的加固物,最终形成一个旋喷桩,从而使软土地基的切向硬度得到很大程度的提高,对预防软土地基的横向扭动起到了不可忽视,也从面上对软土地基的强度进行了加强。
3.4固结解决法
在水利工程施工中一般的解决方法都无法有效进行时,并可以采用固结法来对软土地基改善。使用相应的化学材料对软土地基实现改造、填充,让软土地基的强度增加、压缩性减慢、承受能力加大,这样让软土地基达到水利工程的建筑要求。在固结法中最常用的多为灌浆、硅化加固、人工合成材料加筋加固等方法。运用电化学原理、气压来对软土基地进行灌浆、填充就是灌浆法。灌浆材料多为石灰石等化学材料,对软土地基中的淤泥质的土地有着很好的加固作用,让软土地基可以承受更大的压力。而硅化加固则是针对氯化钙和硅酸钠的化学反应,对软土地基的土地进行黏合,让软土的硬度增大,进而达到水利工程的建筑要求。人工合成材料加筋加固方法,就是把韧性好、强度高的人工合成材料添加到软土地基中。利用高压使软土与人工合成材料结合起来,增强软土质的韧性和强度,从而形成对软土地基的变形得到保障[3]。另外,人工合成材料还可以有效的减慢和阻止软土地基的沉降与断裂,让软土地基更加的稳固。
4.结语
1道路桥梁工程软土地基施工处理前的准备工作。道路桥梁工程软土地基处理前的准备工作主要包括以下几个方面:
1.1现场勘查。软土地基的现场勘查工作主要包括:首先,现场的测绘调查,分析软土地基分布区域的地貌、地形等,同时分析软土地层的成因、范围、深度以及性质等;其次,选择科学的勘查点以及勘查手段,常用的勘查手段包括原位测试法、钻探式勘查法、室内土工试验法等;再者,软土地基评价,当获得了软土地基施工现场的相干参数之后,对各种数据进行分析和计算,获得软土地基的沉降性、均匀性、灵敏度以及承载能力等。
1.2选择合适的施工处理方案。根据现场勘查获得的相关数据资料,对比各种软土地基处理方法之间的优劣性,选择合适的施工处理方案,可以是某种施工处理方法,也可以是多种软土地基处理方法的组合,同时还应该评估施工技术、机械、环节、工期以及材料工程等各种印象因素,综合各种因素选择科学的施工方案。
2道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施。目前,道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施主要包括以下方面:
2.1灌浆处理技术。灌浆处理技术是通过利用电化学原理、高压旋喷法、粉喷法等将能够改善软土地基性质的浆液注入到地基裂缝中,灌浆浆液可以是水泥砂浆、水泥浆,还可以是化学材料,例如硅酸盐等,灌浆处理技术能够有效的改善软土地基的性质。粉喷桩处理技术是最常用的灌浆处理技术,该种灌浆处理技术的应用优势在于施工机械简单,操作方便,加固效果好等,在采用粉喷桩处理技术时,应该严格的控制钻机的位置,保证钻机按照既定的设计要求进行就位,桩的孔位置必须和设计图纸的位置完全吻合,垂直方向的偏差不能超过1.5%,通常不超过50mm,严格的控制水泥喷入量、停粉时间以及喷粉时间,以此保证粉喷桩的长度和质量,同时还应该做好施工日志,全面、详细的记录水量、孔深、孔位等信息。
2.2强夯处理技术。强夯处理技术是目前使用最广泛的软土地基处理技术之一,也称之为动力固结法,该种软土地基处理技术的工作原理表现为:将具有一定重量的重锤提升至一定的高度,然后由重锤自由降落,通过重锤的重力作用对地面产生巨大的冲击,以此起到加固地基的作用。强夯处理技术具有施工周期短、费用低、设备简单等应用优势,该种软土地基处理技术适用于低饱和粘土、杂填土、黄土、粉土、沙土、素填土等软土地基,但是不适用于饱和度相对较高的软土地基。因此,道路桥梁施工队伍在采用强夯施工处理措施时,应该充分的考虑施工现场的地质构造。
2.3排水固结处理技术。排水固结处理技术是最常见的软土地基处理技术之一,主要包括袋装沙井法、沙井法、砂垫层法等:砂垫层法指的是在软土地基的顶层铺设足够量的砂石,通过填土荷载将软土地基中多余的水分排出,该种排水固结处理技术能够实现排水固结和路基填筑的同步进行,达到在填筑过程中保证路基排水效果的目的,同时又不会承受过大的荷载被破坏;沙井加固处理技术指的是在采用钻探器械在软土地基上进行钻孔施工,然后选取足量的砂石灌入,吸收软土地基中的水分,以此实现排水固结的效果;袋装沙井加固处理技术指的是选取足量的满足施工要求的砂,将其装入到透水性良好的编织袋中,然后用专用的机械设备将沙袋打入到软土地基中,该种排水固结处理技术具有节省材料、费用低、施工效率高等优点,致使其在道路桥梁工程的软土地基施工中得到广泛的应用。
2.4换填加固处理技术。换填加固处理技术指的是根据勘察所获得的数据,选用强度高、稳定性好的石灰、砂石等置换原来的软弱土质,以此改良原有地基或者形成双层地基,达到加固地基、控制地基沉降等效果。在采用换填加固处理技术时应该注意以下几个方面:其一,根据道路桥梁工程的具体状况选择符合相关设计要求的换填材料;其二,在进行置换的过程中,应该进行分层换填、加固和压实,通常采用机械碾压进行处理,保证地基的压实度满足相关的施工要求,;其三,精确的计算换填的深度以及面积,保证换填施工能够顺利的进行。
二结束语
1.1软土工程勘察的基本内容
软土勘察包括:对软土固结状况进行勘察,分析总结其变形、强度特征及伴随应力变化的整体规律,并掌握其结构破坏对变形与强度的影响程度;勘察软土的层理特征、形成方式、表层硬壳厚度、立体分布的均匀性、底部硬土层状况、分布与发展规律、埋藏深度及渗透性能等;了解地下水埋藏状况,探讨软土对安全保护措施、施工材料级周围环境的影响;勘察软土内包含的地形地貌差异、河道与填土的分布深度及范围等。
1.2软土地基勘察的工作准备
(1)等级确定:岩土工程勘察应依据工程形成,按照干岩土工程勘察规范在对地基复杂程度、地基设计、现场场地复杂状况分析的基础上,与工程实践相结合开展等级划分,如若某软土工程依照规范设定为二级,则场地等级与复杂程度等都应依据二级标准,也就是场地中包含灰色粉质土、杂填土、中粗砂、粉质土、粉质粘土及细砂等土质成分,所以工程勘察等级定为乙级。
(2)工作量与勘察手段确定:工程勘察前应先估算工作量,初步确定需用的勘察技术手段;如对建筑周围的勘察点不知,孔深与间距确定及钻孔数量计算,由此整理汇总为整体工程所需的工程量及总采样数量;整理完成后制定恰当的工程流程并选用有效勘察手段。
(3)取样数量:在前期土壤勘察基础上可相应的制定试验取样位置与数量,以保证在标准时间内完成样品检测;取样数量的设定还要以工程量为依据,明确勘察试验的具体时间流程,以确保试验充分。
(4)工程水文状况:勘察过程中应及时了解工程周围的水文状况,如掌握地下水的排泄、径流情况等。由于地下水对软土地基影响较大,地下水的波动可能会造成勘察失误,所以应根据地下水状况实行有效的勘察及试验手段,以防止周期性地下水波动干扰勘察试验结果。
2软土地基工程勘察技术要点
2.1调查测绘
调查测绘中需注意的要点包括:软土层厚度、埋深与层间性质类型;软土分布范围、形成方式与基地低层类型;地下水排泄与补给状况及其与地表水的水利联系;软土内砂夹层的颗粒成分、厚度及透水性能;软土地基上已完成建筑对于地基变形及强度的影响;软土地基分布路段的地貌、地形及第四纪地层沉积联系。
2.2勘探点布置及深度
(1)勘探点应以建筑周边线及角点为依据进行布置,对于地基的主要受力层或下卧层起伏过大的部位应加设勘探点以探测其变化过程;对于单栋高层建筑,需符合地基均匀性评价标准,勘探点布置应在4个以上;对于建筑密集区域,勘探点可适当减少,但应保证各栋建筑含有1个控制性勘探点;
(2)勘探孔深度应能控制地基主要受力层,若基础底面宽度在5m以下时,勘探孔的深度对独立柱基础应大于基础底面宽度的1.5倍,对条形基础应大于基础底面宽度的3倍,且均应在5m以上;当存在大面积软弱下卧层或地面堆载时需适当调整控制性勘探孔深度;高层建筑的一般性勘探孔深度应为基底下基础宽度的0.5~1倍,且应深入至稳定地层。
2.3钻探
钻探是进行岩土工程土层划分的关键环节,其主要用于探测软土颜色、厚度、层位、状态,掌握地下水的排泄条件、径流方式及埋入深度,了解岩土层的基本物理学性质指标等。钻探技术要点包括:
(1)对于软土的取样应尽量使用薄壁取土器静压法,由取样到试验的整体过程都应采取有效保护措施,以避免样品收到水分流失、变形及扰动等外界环境条件影响;
(2)对于铁路或高速公路软土地基岩土工程的勘察,为防止软粘土收到扰动和地层性质受到破坏,通常采用干钻法;若需选用泥浆护壁回转钻进时,应采取保护措施以保证软土地基结构变化不会对土层原始物理力学性质造成影响;
(3)钻孔数量与质量应符合施工方案标准,钻孔深度需满足变形与应力设计计算要求;钻探时各项深度数据都通过丈量采集,累积测量误差应控制在5cm以下。
2.4测试
(1)原位测试:①剪切波速测试应在沿线选取具有样本代表性的地段开展,以保证软土震陷评价的有效性和地基刚度、岩土动力学参数、阻尼比计算的准确性;合理划分建筑场地搞震设计类别,对于场地地基的卓越周期计算要以样品性质为依据;②十字板剪切测试应选取代表性路段沿深度方向对地基稳定性存在不同程度影响的软土层进行测定,勘察在无排泄条件下土层的参与抗剪强度、抗剪强度及灵敏性指标;准确计算地基承载力以确定软土地基临界高度,分析软土固结历史;测试点的安设间距应符合各代表性路段的每段软土低层内都存在大于两组的有效现场剪切标准;③静力触探可利用贯入阻力的变化探查软土在垂直和水平方向上的状况,并可依据勘探资料和土层划分状况,分析软土的变形模量、承载力、类别等其他力学性能指标;其触点间距可依据场地环境类型进行确定。
(2)软土剪切试验:若软土的卸载和加载频率过高,其内部水产生的空隙水压消散速率同时出现变化,此时应选用自重压力预固结德尔不固结排水三轴剪切试验;对于透水性能较差的粘性土质可选用无侧限的压强度试验或十字板剪切试验;对于可能出现较大突变项目的土体在探测其残余剪切强度时可采用动态扭剪切试验、蠕变试验和动态三轴试验;对于软土排水速率快但施工精度较慢可采用直接剪切试验或固结不排水三轴剪切试验。
(3)室内测试:为有效评估地下水对建筑材料的腐蚀影响,应对地下水开展水质化学分析试验;对于力学试验中的加荷标准与级别、应力及路径条件、试验边界条件确定等应以工程现场地质环境作为主要参考,并结合运营期、预压期、施工工期等进行综合分析判定;试验项目也能够包含前期固结压力、酸碱度、有机物含量、天然快剪、压缩系数、液限、粒径成分、天然密度、固结快剪、天然含水量等。
3结束语