水利工程建設中不良地基處理方法研究-建筑論文發(fā)表
摘要:隨著水電事業(yè)的快速發(fā)展,很多工程需要建立在地質(zhì)條件復雜、軟弱的地基上,如基礎軟弱帶、膨脹土、喀斯特巖溶地貌等,應根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的地基處理方法。
關(guān)鍵詞:地基處理 膨脹土 基礎軟弱帶
1 概述
近年來,我國水利水電建設快速發(fā)展,建設項目的數(shù)量和規(guī)模達到了前所未有的水平。隨著地質(zhì)條件較好的工程項目的不斷開發(fā),有的新建工程需要建在地質(zhì)條件復雜、軟弱的地基上。
通常將不能滿足建筑物要求的地基,統(tǒng)稱為軟弱地基或不良地基,主要包括:軟粘土、沖填土、飽和粉細砂、濕陷性黃土、膨脹土、多年凍土、巖溶等。對于水利水電工程建筑物來說,不良地基對建筑物的影響主要表現(xiàn)在如下方面:
(1) 山區(qū)地基條件比較復雜,主要表現(xiàn)在地基的不均勻性和場地的穩(wěn)定性兩方面,山區(qū)基巖表面起伏大,且可能有大塊孤石,這些因素常會導致建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。地質(zhì)條件差,不能滿足上部結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定的要求,地基可能產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。
(2) 基礎的沉陷量過大或不均勻性,地基產(chǎn)生這樣的原因主要是由于巖(土)層本身的承載能力不足以滿足建筑物的要求,或因地基基礎巖(土)強度不一,分布不均勻或巖石地基中有軟弱破碎帶分布,在外荷載作用下,沉陷值或不均勻沉陷值超過容許值。
2 地基處理方法的選擇
在選擇地基處理方案前,應完成下列工作:
(1) 收集詳細的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及地基基礎設計資料等;
(2) 根據(jù)工程的設計要求和采用天然地基存在的主要問題,確定地基處理的目的、處理范圍和處理后要求達到的各項技術(shù)經(jīng)濟指標等;
(3) 結(jié)合工程情況,了解本地區(qū)地基處理經(jīng)驗和施工條件以及其他地區(qū)相類似的場地上同類工程的地基處理經(jīng)驗和使用情況等。
地基處理方法的確定可按下列步驟進行:
(1) 根據(jù)擬建物性質(zhì),結(jié)合場地工程地質(zhì)條件,初步選定幾種可供考慮的地基處理方案;
(2) 對初步選定的各種地基處理方案,分別從加固原理、適用范圍、預期處理效果、材料來源及消耗、機具條件、施工進度和環(huán)境的影響等方面進行技術(shù)經(jīng)濟分析和對比,選擇最佳的地基處理方法;
(3) 對已選定的地基處理方法,應進行現(xiàn)場試驗或試驗性施工,并進行必要的測試,以檢驗設計參數(shù)和處理效果,如達不到要求時,應查找原因采取措施或修改設計。
3 不良地基一般處理方法
地基加固或處理,按其原理和做法的不同可分為以下四類:
(1) 排水固結(jié)法:利用各種方法使軟粘土地基排水固結(jié),提高土的強度。
(2) 振密、擠密法:采用各種措施,如振動、擠密等,使地基土體增密,提高土的強度。
(3) 置換及拌入法:以砂、碎石等材料置換軟土地基中部分軟土,或向地基中注入化學藥液產(chǎn)生膠結(jié)作用,形成加固體,達到提高地基承載力的目的。
(4) 加筋法:在地基中埋設強度較大的土工聚合物,以達到加固地基的目的。
3.1基礎軟弱帶的處理
軟土在我國沿海地區(qū)分布較廣,長江三角洲、珠江三角洲、渤海灣等沿海地區(qū)都有大面積的軟土。這些地區(qū)的軟土層以海相沉積為主,其固體成分主要為有機質(zhì)和礦物質(zhì)的綜合物,厚度為數(shù)米至數(shù)十米。
地基基礎軟弱帶按其傾角大小可分為高中傾角軟弱帶(傾角一般大于30 o)和緩傾角軟弱帶(傾角一般小于30 o),其對建筑物的影響是不同的,處理的方法也不一樣。
(1)高傾角軟弱帶處理。
①挖出軟弱帶回填混凝土,作成混凝土塞,開挖深度一般為軟弱帶寬度的1~1.5倍,兩側(cè)開挖邊坡1:0.5~1:1。
②軟弱帶與庫水相通的上游端,開挖防滲井回填混凝土或設置防滲齒墻。
③當高傾角軟弱帶位于壩肩,可設置混凝土傳力墻、傳力框架或進行預應力錨固。
④當壩基裂隙帶密集發(fā)育時,可清除松散體回填混凝土或設置防滲齒墻。
(2)緩傾角軟弱帶處理。
①將軟弱帶開挖清除回填混凝土。
②設置穿過軟弱帶的防滑齒墻。
③高壓噴射清除軟弱物質(zhì)回填或灌注水泥漿及砂漿。
④穿過軟弱帶時進行預應力錨固。
⑤沿軟弱帶設鋼筋混凝土抗剪鍵,或穿過軟弱帶設抗剪樁。
3.2膨脹土的處理
膨脹土土層中的粘粒成分主要由強親水礦物組成,在環(huán)境的溫度和濕度變化時可產(chǎn)生強烈的脹縮變形,多呈硬塑狀態(tài),吸水后膨脹,土層產(chǎn)生較大膨脹力,失水后收縮,因而使建筑物變形,沉陷。
膨脹土地基的處理原則主要是防止水對地基的影響,其處理的方法一般是:地基開挖后注意及時保護,防積水、暴曬或冰凍;采用截水墻或阻水帷幕,截斷外界因素(主要是水)對地基的影響;采用穿過膨脹土層,樁端置于非膨脹土層的樁基。
3.3可液化土層的處理
飽和粉細砂及部分粉土,雖然在靜載作用下具有較高的強度,但在地震力的反復作用下有可能產(chǎn)生液化,地基會因液化而喪失承載能力。常用處理的方法是:(1)將可液化土層開挖清除,置人其他強度較高、防滲性能良好的材料。(2)振沖擠密或分層振動壓實。(3)四周用混凝土圍墻封閉,防止其向四周流動。(4)穿過可液化土層設置砂樁或灰土樁。
3.4淤泥質(zhì)軟土的處理
淤泥質(zhì)軟土包括淤泥質(zhì)土、泥碳、腐泥、以及其他含水量特高,抗剪強度低、承載力低、壓縮性大的土。由于其質(zhì)軟,易產(chǎn)生高壓縮變形、側(cè)向膨脹、滑移或擠出,影響上部建筑物的穩(wěn)定
(1) 樁基法
淤土層較厚,難以大面積進行深處理時,對中小型水工建筑物,可采用打樁的辦法進行加固處理。
(2) 換土法
當淤土層厚度在4m以內(nèi)時,采用挖除淤土層,換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土。1999年,在某縣大套一站排灌閘施工中,就地利用廢河堤上的粉砂土,同水泥按9:1配比拌成水泥土,換填了3m厚的淤泥土層,效果很好,工程至今安全運行。
3.5喀斯特地基處理
喀斯特又稱巖溶,它是石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、大理石、巖鹽、石膏等可溶性的巖層受水的化學和機械作用而形成的溶洞、溶溝、裂隙等。
水利水電工程喀斯特地基大體上可分為兩種類型,一是在建筑物區(qū)喀斯特洞穴、溶隙強烈發(fā)育,形成交叉溶蝕網(wǎng)絡,此類地基強度不均勻,透水性強,且易出現(xiàn)管涌,影響建筑物穩(wěn)定。二是個別或少數(shù)較大的洞穴,溶蝕管道分布于壩基,形成主要漏水管道,此種洞穴管道有時充填或半充填,使局部地基承載力降低,破壞了地基巖體的均一性,易產(chǎn)生不均勻沉陷。兩種類型的喀斯特地基,處理的方法亦不同。前者以清除置換、截斷滲水、降低揚壓力,提高溶蝕破碎帶的力學強度和完整性為主。后者以防滲堵漏為主,并清除或處理充填物,以提高其力學強度。
4 結(jié)語
不良地基在工程建設中是常見的難題,不良地基處理的方法很多,由于不同建筑物對地基基礎強度的要求不同,而且各種不良地質(zhì)因素對建筑物的影響程度也有很大的區(qū)別,因此處理的方法自然也不一樣。
這里值得一提的是,各種處理方法都有其局限性和一定的適用范圍,同一方法不可盲目套用,根據(jù)具體工程綜合考慮,優(yōu)先選用適合于本工程具體條件、便于就地取材、技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、又能滿足施工進度要求的處理方法。
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