试论水利水电不良地基的处理方法论文_滕超

试论水利水电不良地基的处理方法论文_滕超

唐村水库管理处

摘要:多年的水利水电开发建设,水文地质条件工程地质条件较为优越的坝址,均已被优先开发或已建成,然而随着国民经济建设发展需求,还需不断地开发建设新的水利水电项目,今后将会遇到更多的不能满足建筑物要求的不良地基。所谓不良地基,系指由于地基的天然工程地质缺陷,不能满足上部建筑物稳定要求的地基。

关键词:水利水电工程;不良地基;处理方法

一、不良地基的常见类型

在水利水电工程建设过程中,不可避免的会遇到一些不良地质条件的区域,在此类区域中的地基基本都属于不良地基,大体上可将常见的不良地基分为以下几种类型:

1、透水性极强的地基基础。这种不良地基基础主要是由砂、砾石和卵石等物质组成,其透水性较强,并且还容易产生管涌和潜渗,通常会直接对建筑物的稳定性造成影响。

2、膨胀土地基基础。这种不良地基是由带有膨胀性的亲水粘性土构成,它在外界环境温湿度变化时会产生出非常强烈的胀缩变形,若是处理不当,会使其上的建筑物受到严重破坏。

3、软弱夹层地基基础。这种不良地基又可分为高倾角和缓倾角两种类型,其中高倾角软弱带地基的倾角通常大于30度,缓倾角软弱带地基的倾角则小于30度,由于两者的倾角不同,所以对建筑物的影响也各不相同。

4、淤泥质软弱土地基基础。这种不良地基主要是由淤泥土、腐泥土、泥炭土以及含水量较高、抗剪强度低、承载能力弱、压缩性较大的土质组成。由于地基本身的土质相对较软,从而非常容易形成高压缩变形、滑移或是挤出等情况,由此会使其上的建筑失稳,若是土坝坝基,则会因为排水困难而造成长期不稳定的情况。

5、可液化土地基基础。这种不良地基是由少粘性或是无粘性的土层或是砂层所构成的,当土体受到静力或是振动力的作用时,由于孔隙水压力突然升高,从而造成土层的抗剪强度丧失形成液化,当地基被液化后,原本的承载力也会随之丧失,最终便会引起地陷和滑移失稳的情况。

6、深覆盖层地基基础。这种不良地基具体是由厚度相对较大的泥石堆积层、碎石、洪积层、砂、卵石等组成,由于地基较为松散,并且空隙率较好,所以非常容易产生变形和渗漏,同时这种地基中有时还会夹杂软弱土层,抗滑稳定性非常差。

二、影响水利水电工程建设中不良地基因素分析

1、地质条件差, 抗滑稳定安全系数小于设计规定值, 产生原因主要是由于岩石与混凝土、岩石与岩石, 或其他影响抗滑稳定的结构面, 如不同倾角的断层带、软弱夹层、破碎带、古风化壳、溶蚀带等的抗压强度低, 不能满足上部结构抗滑稳定的要求, 地基基础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, 地基基础产生这样的原因主要是由于岩(土)层本身的承载能力不足以满足建筑物的要求, 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、地基内为无粘性土粉细砂层因振动(机械振动、地震等)可能产生液化, 造成建筑物失稳破坏,或因震陷造成建筑物破坏。

三、水利水电工程建设中不良地基基础的有效处理方法

水利水电工程建设过程中,不良地基的处理非常重要,其直接关系到上部建筑结构的安全性和稳定性。为此,必须针对不同类型的不良地基采取相应的处理方法。

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1、强透水层地基的处理方法

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、淤泥质土地基的处理方法

淤泥质软土主要是指天然水含量高、抗剪强度低,承载力低,压缩性大的土,如淤泥质土、泥碳、腐泥,它们多呈软塑及流塑状态。因其质软,在荷载作用下容易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出,从而威胁上部建筑物的安全。对其采用的办法是开挖清除后置换砂层,或采用抛石挤淤的方法将其排除,对于开挖清除或抛石挤淤有困难的淤泥质软土,也可以考虑采用控制加荷使其缓慢排水的方式进行,必要的情况下可以扩大建筑物基础或者采用桩基的办法,避免淤泥质软土对上部建筑造成影响。

3、软弱夹层地基的处理方法

由于软弱层的倾斜角度不同,可将其分为高中倾角软弱带和缓倾角软弱带。对于高中倾角软弱带,先要挖开软弱土层,在其中填入混凝土,形成混凝土塞。挖掘深度是软弱土层1~1.5倍的宽度,两侧边坡度为1∶1~1∶0.5.当软弱土层比较宽且较为松散时,可以使用混凝土柱或混凝土拱让上部负荷传导、分散到两侧岩体。对于坝基软弱带,可先清除一部分软弱带,再填入黏土或混凝土,形成阻水隔板。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、传力框架来进行预应力锚固。对于重力坝破碎岩体坝肩,当破碎岩体的自身稳定性没有问题时,可以在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。对于缓倾角软弱带,可将软弱带挖开后用高压喷射装备清除软弱物质,然后回填混凝土砂浆。如果上盘岩体坚硬、完整,全部开挖工作量过大时,可以利用平硐或竖井开挖清除软弱带,再回填混凝土或钢筋混凝土,并做好回填灌浆固结的工作。另外,也可以沿着软弱带设置钢筋混凝土抗剪键,或穿过软弱带设抗剪桩。

4、深覆盖层地基的处理方法

对于此类不良地基可采用以下方法进行处理:其一,采用强夯法或是震动碾压夯实法将土体覆盖层夯实,借此来增强土体的整体稳定性;其二,对地基进行固结灌浆或是帷幕灌浆;其三,可在覆盖层上铺设防渗复合土工膜,这样既可以起到防身效果,又能达到加固的目的。

5、可液化土地基的处理方法

液化地基会导致地面下陷、滑移,影响水利建筑的稳定性。因此,在处理这种情况时,要清除可液化层,注入高强度、防水性能好的材料,用分层振动的方式压实或用冲振方式来紧密地基。同时,还可用混凝土加固、密封四周围墙,在液化层内设置灰土桩、砾石桩和砂井。

6、膨胀土地基的处理方法

由于膨胀土会随着外界气候条件的变化而变化,所以在对此类不良地基进行处理时,应当及时回填,以此来减少冰冻、暴晒以及积水等情况对地基基础稳定性的影响,这有助于提高土层的稳定性。若是采用回填法进行处理后,效果并不理想时,则可采用桩基础,并使混凝土穿过膨胀土层,这样便可以达到地基加固的目的。

四、结束语

不良地基基础在工程建设中是经常遇到的难题,也是人们采取各种办法希望解决的问题。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,而且各种不良地质因素对建筑物的影响程度也有区别,因此处理的方法自然也不尽相同。一般说来,在选用不良地基基础处理方法时,必须认真分析研究资料,确定不良地质现象的部位、规模、特性等,最终采取合理的处理方法。

参考文献

[1]王延清.浅谈水利工程中土坝坝基渗漏的控制与处理[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2011

[2]尤立新.刘勇.我国振冲技术的发展及在水利水电工程中的应用[A].水利水电地基与基础工程论文集 [C].2012

[3]焦红波.土挤密桩法在湿陷性黄土地基处理中的应用[J].水利水电科技进展.2011

论文作者:滕超

论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期

论文发表时间:2018/10/1

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