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水利水电工程施工中不良地基处理技术分析
摘要:水利水电工程在施工中常面临不同类型的不良地基,如淤泥质软土、深覆盖层、坝基涌泉和强透水层等,这些地基问题可能对工程稳定性和安全性造成威胁。因此,采取科学有效的不良地基处理技术至关重要。本文通过对淤泥质软土、深覆盖层、坝基涌泉和强透水层等不良地基处理技术的分析,旨在为水利水电工程施工提供参考,确保工程质量和可靠性。
关键词:水利水电;不良地基;地基处理
引言
水利水电工程施工中,不良地基处理技术是确保工程稳定性和安全性的重要环节。淤泥质软土、深覆盖层、坝基涌泉和强透水层等地基问题的处理直接关系到工程的长期运行和维护。针对这些问题,工程师们通过排水固结法、置换法、振密、挤密法、化学加固法等多种手段进行处理。例如,对淤泥质软土可采用机械加固和地基改良,而对深覆盖层则通常采用挖土加固法。对于坝基涌泉问题,除了加固渗流路径外,防渗帷幕工程也是一种行之有效的方法。而强透水层的防渗处理则常通过注浆、灌浆和搅拌桩等手段实现。这些技术手段的合理应用,有助于提高工程的稳定性和可靠性。
1. 水利水电工程施工中不良地基的危害
1.1 造成土坡失稳
水利水电工程中,不良地基对土坡稳定性的影响极为显著,尤其在面对造成土坡失稳的危险时,问题更加突出。不良地基可能引发土壤的不均匀沉降和变形,直接威胁到土坡的稳定。在工程施工的过程中,如果地基缺乏足够的坚实支撑,土坡将面临来自自然力、水流冲刷以及施工挖掘等多重因素的影响。这些不利因素可能导致土坡发生滑坡、崩塌等严重灾害,严重危及施工现场的安全。更为严重的是,土坡失稳所引发的灾害可能波及周边环境,如河流的污染和道路的阻塞,对整个工程和周边生态环境造成严重影响。
1.2 降低地基承载力
水利水电工程中,不良地基的存在对地基承载力产生明显的负面影响,这是一个极具关键性的问题。地基承载力是指土壤能够承受的最大荷载,而不良地基的存在往往使得这一关键指标受到威胁。主要原因包括土壤松软和含水量过高等因素,这些因素直接导致了地基承载力的降低。在水利水电工程中,地基的承载力是维持工程整体稳定性和安全性的基石。因此,一旦承载力降低,工程结构就会面临着严重的崩溃和变形风险。这种潜在的风险威胁着整个工程的正常运行,可能对水利水电设施的安全性产生深远的影响。
1.3 导致地基沉降
不良地基引发的地基沉降问题在水利水电工程中显得尤为突出。地基沉降是指由于土层的挤压或压实而导致土地表面发生下沉的现象。这种沉降往往是不均匀的,可能引发工程结构的不平衡。在水利水电工程中,地基的沉降问题可能对水渠、水库、堤坝等设施产生负面影响。不正常的沉降可能导致工程设施的不平衡,影响其使用寿命和安全性。对于水渠而言,沉降可能导致流水方向的改变,进而影响灌溉效果;而对于水库和堤坝来说,沉降可能引发结构变形,增加工程的维护难度,甚至危及其稳定性。
2. 不良地基处理方法
2.1 排水固结法
排水固结法是一种常用的不良地基处理方法,主要适用于黏性土壤。通过设置排水系统,将地下水排出,减少土壤中的水分含量,从而提高土壤的固结性能。该方法主要包括水平排水和垂直排水两种方式。水平排水通过设置水平排水带,将水分引导到地表,减轻土壤压力;垂直排水则通过设置排水井等设施,迅速降低土壤中的孔隙水压,提高土壤的有效固结应力。排水固结法不仅可以改善土壤的工程性质,还能有效减轻地基沉降和提高地基的承载力。
2.2 置换法
置换法是通过将不良地基土替换为更适宜的土质,来提高地基的稳定性和承载力。这种方法通常使用砂石等坚实的材料进行填充,以替代原有的不坚实或不稳定的土壤。在水利水电工程中,置换法常常应用于基础较浅或不良土层较薄的情况。通过将不适宜承载的土壤替换为更为坚实的土壤,可以有效降低地基沉降风险,提高工程的稳定性。
2.3 振密、挤密法
振密、挤密法是通过机械振动或挤压的方式改善地基土的工程性质。在振密法中,通过振动设备对土壤进行振实,增加土颗粒之间的密实度,提高土壤的承载力和稳定性。而挤密法则是通过应用持续的挤压力,使土壤颗粒重新排列,减少孔隙空间,从而提高土壤的密实度。这两种方法可根据具体工程情况选用,对于一些疏松或可压缩的土壤,振密、挤密法是一种有效的处理手段。
2.4 化学加固法
化学加固法是通过注浆或深层固化剂的方式改良地基土质。这种方法通过向土壤中注入化学固化剂,使土壤颗粒结合更为紧密,增加土壤的抗压和抗剪强度。注浆可以用于填充土壤中的孔隙空间,提高土壤的密实度。化学加固法通常适用于需要加固深层土壤的情况,例如地下水位较深或土壤较深厚的区域。
3. 水利水电工程施工中不良地基处理措施分析
3.1 淤泥质软土的处理
在水利水电工程中,淤泥质软土是一种常见的不良地基类型,其处理是确保工程稳定的关键。针对淤泥质软土,常采用的处理措施包括机械加固和地基改良。机械加固通过振实和加固土体,提高土壤的承载力和稳定性。地基改良则可以采用掺入固化剂、填充砂石等方法,改善土壤工程性质,降低地基沉降风险。在实际工程中,需要根据淤泥质软土的具体性质和工程要求选择合适的处理方法,以确保工程的安全和可靠性。
3.2 深覆盖层处理
深覆盖层是指在工程地基下存在的一层较为坚实的土层,而上层土质较差。对于深覆盖层的处理,一种常见的方法是采用挖土加固法。通过将上层较差的土层挖掉,然后在深覆盖层上进行适当的地基处理,如振实、加固等。这样可以确保地基承载力的合理传递,减小上层土壤对工程的不良影响,提高整体的地基稳定性。
3.3 坝基涌泉处理方法
坝基涌泉是水利水电工程中常见的问题,可能对坝体的稳定性和工程安全造成威胁。涌泉通常由坝基中的地下水通过渗流路径流出,形成水流。处理坝基涌泉的方法主要包括加固渗流路径、封堵渗流通道以及降低地下水位。通过在涌泉区域注浆、灌浆等方式,可以减缓渗流速度,减小涌泉流量。另外,设置防渗帷幕、加固坝基等方法也可以有效控制坝基涌泉问题,确保工程的稳定性和安全性。
3.4 强透水层的防渗处理
在水利水电工程中,强透水层可能导致水库的水位降低,影响水源的储备和供应。对于强透水层的防渗处理,一种有效的方法是采用防渗帷幕工程。防渗帷幕是通过在地下注浆、灌浆等方式形成一层不透水的屏障,阻止地下水的渗流。此外,也可以采用搅拌桩、搅拌墙等技术,加强强透水层的土体,提高其密实度,减小渗透性。这些防渗处理方法能够有效保障水利水电工程中强透水层的防渗要求,确保工程的可靠性和安全性。
4. 结语
综合而言,水利水电工程施工中的不良地基处理技术是多方面因素综合考虑的结果。通过对淤泥质软土、深覆盖层、坝基涌泉和强透水层等不同地基问题采取科学有效的处理手段,不仅可以确保工程的长期稳定运行,还能提高工程的经济效益。在今后的水利水电工程施工中,需要结合具体工程情况,选择适当的不良地基处理技术,以确保工程的顺利进行和安全运行。
参考文献
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