水利工程施工中土壩軟土地基的處理措施

司全章

(新疆昌吉州阜康市白楊河水庫建設(shè)管理處，新疆昌吉 831500)

1 水利工程施工中土壩軟土地基的處理背景

我國興建水利工程已經(jīng)有多年的歷史，在這樣一個(gè)開發(fā)和建設(shè)的過程中，一些水文條件比較好或者是地質(zhì)條件優(yōu)越的地段在早期的開發(fā)和建設(shè)過程中就已經(jīng)被充分的開發(fā)，因此隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水利工程的不斷開發(fā)和建設(shè)，發(fā)展到現(xiàn)今階段對于水資源的需求量就更大，而現(xiàn)有的水利工程是無法達(dá)到這樣一種要求的，這也就意味著我們需要進(jìn)一步的進(jìn)行水利工程的開發(fā)和建設(shè)。但是鑒于上文所述狀況，現(xiàn)今環(huán)境條件下的水利工程開發(fā)建設(shè)更多的時(shí)候就需要在水文或者是地質(zhì)條件不好的基面上來進(jìn)行，也就是我們通常所說的不良地基，不良地基指的是地基本身存在著天然性的缺陷，使得這樣一種地基本身不適合與水利工程的開發(fā)和建設(shè)，當(dāng)水利工程必須要在這樣一種地基上進(jìn)行建設(shè)時(shí)，就必須要在建設(shè)之前對其進(jìn)行必要的處理，使其各方面的標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)到要求以后才能夠開展后續(xù)的開發(fā)和建設(shè)工作。

不良地基會對水利工程造成不良影響:①一般情況下，不良地基對于水利工程建設(shè)的不利影響因素主要是基礎(chǔ)的不均勻沉降或者是沉降量過大;②基礎(chǔ)自身的滲透量過大或者是坡降超過穩(wěn)定安全系數(shù)的話也不利于水利工程的建設(shè);③地質(zhì)條件不足導(dǎo)致的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)過小;④地基內(nèi)的無黏性粉細(xì)砂層可能會因?yàn)檎駝佣a(chǎn)生液化并最終造成構(gòu)筑物的失穩(wěn)。

土壩本身對于基礎(chǔ)的要求特別高，屬擋水建筑物;土石壩建設(shè)的核心在與擋水、穩(wěn)定、防滲。土壩以其自身建設(shè)投資省、施工過程簡便易行以及取材方便等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用到了水利水電工程當(dāng)中，但即便是這樣，在進(jìn)行建設(shè)的過程中是要先對地基進(jìn)行安全穩(wěn)定處理后再進(jìn)行建設(shè)，以免在后續(xù)的工程中給總體的水利工程建設(shè)留下不利的安全隱患。本文正是在這樣一種基礎(chǔ)下針對于水利工程中土壩軟土地基的處理方法和措施展開分析和說明。

2 軟土地基的特性

軟土地基就是指一些強(qiáng)度比較低且壓縮性比較差的軟弱土層。軟土地基有4種基本特性:①黏粉粒的含量相對而言比較高，在此基礎(chǔ)上天然含水率也比較大，因此在實(shí)際的地基環(huán)境下通常都是以流塑的狀態(tài)存在，空隙率比較大且干容重小;②軟土地基的滲透性微乎其微甚至是沒有;③軟土地基具有較高的塑性和壓縮性，靈敏度比較高但是固結(jié)系數(shù)小;④軟土地基的強(qiáng)度通常都是非常低的。

在這里我們所關(guān)注的是軟土地基對于水利工程施工的影響，因此結(jié)合軟土地基自身的特點(diǎn)以及水利工程施工的工程要求提出以下注意事項(xiàng):①軟土地基強(qiáng)度低和穩(wěn)定性差的問題會影響到水利工程的建設(shè)，這主要是因?yàn)檐浲恋鼗目辜魬?yīng)力不足以承受整個(gè)土壩時(shí)，就會使得整個(gè)的地基發(fā)生較為嚴(yán)重的坍塌和失穩(wěn);②軟土地基的沉降性能也會在很大程度上影響到水利工程的建設(shè)施工，這是因?yàn)楫?dāng)軟土地基在上部荷載或者是外部載荷的作用下會發(fā)生較大的沉降變形，這對于土壩地基的穩(wěn)定性無疑是有著較大的影響的，尤其是在一些較為嚴(yán)重的大規(guī)模不均勻沉降發(fā)生時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致水利工程基面破裂的狀況發(fā)生，這樣一種狀況對于水利工程構(gòu)筑物而言基本上就是致命的，不僅會導(dǎo)致通道凹陷、沉降縫拉寬、基面漏水等，還有可能使得整個(gè)土壩基面變緩而引起較為嚴(yán)重的積水狀況，這對于整個(gè)水利工程建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性無疑也是有著重要的影響的。

3 軟基土壩的基礎(chǔ)處理

3.1 基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

軟基段土壩基礎(chǔ)中所夾淤泥質(zhì)的黏土范圍一般比較廣且埋藏深度較大，在這樣一種狀況下如果想將其全部挖出的話無疑在工程量以及資金的投入上有著較大的不足，且會很大程度的延長工期，除此之外，在某些實(shí)際的施工現(xiàn)場也有可能本身就沒有可以堆放挖除物的位置，因此，才需要給出一個(gè)更加合理有效的方案來，在這里要提出的就是以砂井排水固結(jié)為主表層淤泥清除為輔的處理方案。

3.2 基礎(chǔ)處理結(jié)果

在上述基礎(chǔ)處理實(shí)驗(yàn)完成以后，要在實(shí)際施工過程中來對整個(gè)土壩進(jìn)行三期的鉆探取樣檢測試驗(yàn)，這樣3個(gè)檢測試驗(yàn)在施工的過程中也需要有準(zhǔn)確有效的定點(diǎn)位置，從前往后依次是砂井施工完成以后、壩體填筑至一定高程以后以及壩體填筑至新的給定高程以后。在檢測的過程中需要用到多種檢測手段，主要是包括鉆探、原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。經(jīng)過施工實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，經(jīng)上述設(shè)計(jì)處理以后，采用砂井排水固結(jié)法對于軟基的處理效果是非常明顯的，再者就是能夠一定程度的改善軟土的性質(zhì)。

3.3 軟土處理的計(jì)算

壩基的總體沉降量實(shí)際上就等于單向壓縮分層的總和，這樣一個(gè)總和在計(jì)算的過程中有具體的計(jì)算公式來對其進(jìn)行確定。在實(shí)際的水利工程施工中，沉降達(dá)到穩(wěn)定所需要的實(shí)際時(shí)間是非常長的，因此在施工的過程中就有必要給出填土過程中擬定加荷的過程曲線，這主要是希望能夠?qū)Τ两惦S時(shí)間的變化得到一個(gè)量化的認(rèn)識和把握。一般情況下，壩軸線位置的基地隨著地基的固結(jié)能夠達(dá)到的最大沉降量保持在1.4 m左右。除此之外，還在計(jì)算的過程中得出以下3個(gè)方面的結(jié)論:①軟基地段的填土過程完成以后，其地基沉降基本上就能夠達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài);②壩基沉降過程和填土過程是息息相關(guān)的，在每級進(jìn)行加載的時(shí)候，沉降曲線比較陡的話，這一級的荷載在結(jié)束以后就會逐漸的趨近于平緩，趨近于平緩這一過程的時(shí)間長短就會隨著基土固結(jié)的性狀而有所不同，一般情況下，固結(jié)系數(shù)大則固結(jié)的時(shí)間會比較短，而固結(jié)系數(shù)小的話則固結(jié)的時(shí)間反而會比較長;③計(jì)算結(jié)果基本上與實(shí)際觀察到的結(jié)果是一致的，這也就是說，這種參數(shù)計(jì)算和確定的方法是能夠較好地反應(yīng)出土基的實(shí)際狀況的。

4 施工期間土壩軟基段裂縫的形成原因和處理

4.1 裂縫的形成原因

在對裂縫的形成原因進(jìn)行分析時(shí)至少需要經(jīng)過兩個(gè)最為基本的步驟:①要進(jìn)行鉆探取樣檢測，在檢測的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，采用砂井排水固結(jié)法對于軟基的處理無疑是有著非常顯著的作用和效果的，但是軟土本身則還是處于流塑狀態(tài)的;②電測探法的檢測，也就是在試驗(yàn)的過程中采用三級電測深剖面法來檢查該裂縫的走向。

4.2 裂縫的處理

在進(jìn)行裂縫的處理時(shí)要充分考慮到蓄水和防滲方面的要求，在此基礎(chǔ)上來集中施工人力、物力進(jìn)行處理，一般都是先進(jìn)行施工墻的施工再進(jìn)行強(qiáng)度材料的回填。在壩基沉降穩(wěn)定以后再對裂縫進(jìn)行有效的充填灌漿施工。通過上文的分析可見，在施工環(huán)境下雖然說裂縫在短時(shí)間內(nèi)并不會對整個(gè)的壩體產(chǎn)生威脅或者是不良影響，但是在施工前期如果壩基的軟土固結(jié)沒有進(jìn)行到一定程度的話，就很難在后期的工程施工中加以彌補(bǔ)和解決。

5 結(jié)語

在水利工程施工環(huán)境下采用排水固結(jié)法對壩基進(jìn)行處理是比較可靠的，這種方法除了和軟土本身的特性相關(guān)以外還取決于排水本身是否通暢。還要注意的是要在施工的過程中對軟土地基的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，并了解在不同的填筑高度下壩基軟土的固結(jié)狀況，以此來進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核。本文就是在此基礎(chǔ)上，首先對水利工程施工中土壩軟土地基的施工背景狀況進(jìn)行了分析和說明，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述軟土地基的定義和性質(zhì)，重點(diǎn)闡述的是如何在實(shí)際的水利工程條件下來對土壩的軟土地基進(jìn)行有效的施工處理。

［1］戴建龍，毛地衛(wèi).淺析水利工程施工中土壩軟土地基處理方法［J］.價(jià)值工程，2010(12):21.

［2］謝永強(qiáng).不良基礎(chǔ)在水利水電工程中的影響及處理方法［J］.今日科苑，2008(22):75.

［3］陶忠平.水利水電工程建設(shè)中不良地基基礎(chǔ)處理方法研究［J］.水利水電技術(shù)，2007(12):27－29.