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[摘 要]水利工程基础开挖质量的评价及处理至关重要,在基础开挖过程中如遇不良土层,往往易给工程施工造成很大困难,如处理不当将影响施工质量,造成施工隐患。本文着重探讨了如何从基础承载强度、基础沉陷变形稳定、基础抗滑稳定、基础水文地质四个方面对水利工程基础开挖质量进行评价,同时从不良基础处理、边坡失稳防治处理两个方面对水利工程基础开挖处理提出了几点意见。
[关键词]水利工程 基础开挖 稳定 评价 处理
中图分类号:TV 文献标识码:TV 文章编号:1009―914X(2013)34―0491―02
0 引言
水利工程基础开挖质量评价与处理工作十分重要,俗话说:“万丈高楼从地起”。因为建筑物的基础不仅承受着自身的压力,而且还承载着剪力,抗滑力以及各种有关的应力等。建筑物基础质量的好坏,直接涉及到整个建筑物质量的好坏。因此,在建筑物施工的基础开挖过程中,随着基础内地质情况逐步揭露时,就应结合建筑物设计的要求,及时对基础的工程地质条件进行分析研究,评价基础质量。基础开挖完成后,及时做好验收工作。
1 基础质量评价
基础质量评价的目的是:根据基礎地质勘探编录的资料,结合建筑物的结构特征和基础的荷载条件,研究分析及评价已开挖的基础是否能满足建筑物的设计要求,据以修定设计开挖的深度、宽度,开挖形式和不良地基问题的处理要求等。现对岩石基础质量内容和方法以及基础验收时,提出几点意见。
在建筑基础开挖过程中,一些施工单位往往基础开挖到了岩石,就盲目认为可以满足了,不加以分析,评价和研究,不考虑建筑物基础可承担的强度,沉陷变形,稳定和抗滑稳定等各种应承受的应力,是否满足设计的要求。所以,随着基础开挖揭露的岩体情况,应从以下几个方面分析,研究和评价:
1.1基础承载强度方面
建筑物基础必须处于新鲜基岩上,才能达到(客)承载强度,为确保基础的承载强度和稳定性,在基础验收中应特别注意检查基础是否挖出挖出新鲜岩体,表面有无松动岩石,局部破碎岩石,放炮后的松动裂岩石及呈藻先状岩石,爆破震裂脱离体的岩石,以及锤断发哑声的岩石等都应全部清除干净。
1.2基础沉陷变形稳定方面
建筑物基础可承担的强度应该是均匀的,如果基础岩石的软硬分阶梯宽度,高差悬殊过大,或坡度过陡等,基础达到设计(客)承载力随时都将会造成基础沉陷变形。所以基础的沉陷变形的稳定性,包括两个内容;基础的绝对沉陷和基础不同部位的沉陷差值都应该在设计范围内。
基础沉陷量的大小,除上部荷载及结构条件有关外,主要决定于基础岩石的弹性(变形)性能,通常经设计计算来确定。基础的沉陷差值决定于基础的均匀性,一般要求基础开挖宜于平整,高差悬殊不可太大。
在基础验收时,应注意检查基础有无突出的梭角、岩包、尖峰、棱角以及基础坡度、分阶宽度、分阶高度、分阶方向并有无斗坡等,都应符合设计要求。
1.3基础抗滑稳定方面
建筑物基础的抗滑稳定性,应结合上部结构特点及承载条件综合研究评价。一般都根据施工地质可编录的资料,按下面步骤评价基础的抗滑稳定性。一是复核稳定控制建筑的可能滑动形式,滑移的边界条件以及深部滑移时结构面的组合形态。基础的滑移通常分为三种形式,即沿混凝土与基岩接触面的表部滑移;沿风化隐蔽裂隙或软弱岩石的浅部滑移;沿地基岩体中某些软弱结构面的深部滑移。基础滑移的边界条件是指:控制性滑动面,滑移体切割面及临空面。二是与试验设计人员一起共同评价鉴定组合滑动面抗剪指标和控制抗滑稳定的边界条件。
为正确评价基础的抗滑稳定条件,在施工地质编录资料及基础验收中应注意以下几个问题:
(1)为保证混凝土与基岩的良好结合,开挖基础不得留有大片的光滑面,如有光滑岩石,应按开挖标准规定进行齿毛处理。
(2)注意观察研究滑移体结构面(特别是控制性软弱结构面)的连续性,起伏差等情况,分析其对抗剪性能的影响。
(3)注意观察软弱结构面充填的形状,分析其对工程的影响。
(4)再根据实验资料,选定抗剪指标时,要注意试验条件,试件或试点的代表性,取值标准等对抗剪标的影响。
(5)注意阻滑体(抗力体)对抗滑稳定性的影响,以及切割面和临空面的状况等。
1.4基础水文地质方面:
基础水文地质评价,包括对填基(育)防渗处理的工程地质条件的评价和对建筑基面的水文地质评价两个方面。
对填基(育)防渗处理的工程的地质条件评价内容和要求,一般根据勘测阶段地质勘测试验资料进行地质评价。
对基础面水文地质评价条件的,主要是根据基坑地下水活动的特点,评价其对建筑物浇注和稳定性影响。地基验收时应注意检查基坑地下承出入点的排引或封堵情况。
2 不良基础处理
不良基础系指对建筑物基础防渗、抗滑、承压、均匀变形、防震等产生不利影响的岩石软弱带及可能失稳定的边坡等。当基础的承载力不足以支承上部结构的自重以及外荷载时,基础就会产生局部或整体剪力破坏。当基础上部结构的自重及外荷载的作用下,产生大的变形时,会影响结构物的正常使用,特别是超过结构物可能允许的不均匀沉降时,结构物可能开裂破坏。沉降量大时,不均匀沉降往往也较大。当基础的渗透量超过允许值时,会发生不良损失,导致发生事故。当基础存在上述问题之一时,必须采取相应的地基处理措施,以保证建筑物的结构安全与正常使用。
对岩石不良基础的处理:除建筑物基础的正常开挖外,一般均须作专门处理,采取加深开挖或进行衬砌加强防渗加固等措施。在基础验收中应注意检查以下内容:
(1)对不良基础应采取加深或扩大开挖,其规格必须符合设计要求。
(2)不良基础当采用混凝土塞填处理时,刻槽两侧的基岩应较为完整。 (3)对缓倾角软弱夹层进行开挖处理时,软弱夹层上部保留基岩应较为完整,不得有松动。
(4)对不良基础的岩体,在固结灌浆,铆固等处理时一定要达到质量要求。
(5)对基础有岩溶洞孔应封堵,必须达到防渗要求。
3 邊坡失稳防治处理
边坡失稳,造成滑坡,将会促使工程开裂或垮蹋,带来严重的经济损失。因此,在水利工程建设施工期间,必须对不稳定边坡进行防治处理,不稳定边坡通常有两种情况:一是由于自然因素,天然边坡已潜在失稳问题须进行防治处理;二是由于人为因素,施工开挖后,破坏了天然平衡条件,引起或可能引起边坡失稳,须进行防治处理。
边坡失稳防治处理的目的是:消除引起或可能引起边坡失稳的因素,提高边坡岩体的完整性和抗剪强度,改善边坡的稳定条件。
3.1影响边坡失稳的人为因素
影响边坡失稳的人为因素一是由于不恰当的洞室大爆破或深孔爆破,造成边坡开裂、变形,爆破后边坡出现崩塌和滑坡。二是由于施工方法不当,例如,斗坡开挖,排水不良,不恰当的水力冲洗等,造成岩质边坡失稳塌滑:因排水方法不当,土质边坡出现管涌流土,引起基坑边坡失稳等。三是由于对岩体结构的特点考虑不够,在人工削坡时切断了控制岩质边坡稳定的主要结构面,而引起边坡塌滑或由于对土质边坡松散砂土体的特性研究不够,加之受地下水的影响,因削坡过陡而引起边坡滑动。四是由于工程修建,改变了自然条件,破坏了边坡的原有稳定平衡状态,而造成边坡换稳。
3.2边坡失稳防治处理方法
边坡失稳的防治,包括失稳前的预防和失稳后的整治处理。一般常用的方法有:
(1)对破碎岩体采取固结灌浆,以加固岩体的结构强度,提高岩体的完整性,该办法一般适用于节理裂隙较发育,切割深度不大,裂隙较细微的情况。
(2)对不稳定岩体采用铆杆加固或预应力铆固处理,该办法一般选用于裂隙分布不多,但切割较深,软弱结构面明显的情况。
(3)在结构上采取防滑抗滑措施,可在不稳定的坡脚修建挡土墙,亦可沿软弱滑动结构面修建抗滑齿键,打抗滑椿等以提高不稳定岩体的抗滑能力。
(4)在不稳定边坡的顶部和周围以及不稳定边坡区域设置排水沟槽,一般采用明沟,间亦有暗沟,排除流向不稳定边坡的地表水流,以免除地下水往下渗透,湿润并软化结构面,因而降低边坡的抗滑强度。
(5)排除地下水,降低地下水位,以消除边坡变形区地下水渗出造成的动水压力和静水压力,可以采用地下水排水沟、排水沟等办法解决。
(6)设置混凝土护面防护层,以防止边坡表层岩体的风化,以保护边坡。
(7)开挖清除边坡不稳定的岩体或将坡顶一部份岩石开挖清除,以减轻人工边坡的坡顶荷载,保持开挖后人工边坡的平衡。
(8)对不稳定边坡,在施工中可研究施工程序和方法,以保证边坡开挖的安全。
在施工中对可能失稳的边坡进行防治处理时,应注意:在坝肩永久性边坡应着眼于长期运行安全,对可能危及坝肩安全的不稳定边坡,宜在施工开挖期间彻底清除。在土质边坡开挖的弃土应堆放在沿一定距离以外,防止因坡顶附加荷载过大造成边坡变形。在边坡开挖的施工程序或爆破规模,都应首先对边坡的地质条件进行研究分析的基础上,保证边坡稳定的前提下研究确定,防止破坏边坡的稳定性。
4 结语
总之,对水利工程的基础评价与处理工作,千万不能草率多事,必须认真对待。在施工过程中,基础开挖所揭露出来的地质情况,一定要认真进行分析,研究的评价,按照设计要求提出正确的处理方案,保证建筑物的基础万无一失,安全可靠。
[关键词]水利工程 基础开挖 稳定 评价 处理
中图分类号:TV 文献标识码:TV 文章编号:1009―914X(2013)34―0491―02
0 引言
水利工程基础开挖质量评价与处理工作十分重要,俗话说:“万丈高楼从地起”。因为建筑物的基础不仅承受着自身的压力,而且还承载着剪力,抗滑力以及各种有关的应力等。建筑物基础质量的好坏,直接涉及到整个建筑物质量的好坏。因此,在建筑物施工的基础开挖过程中,随着基础内地质情况逐步揭露时,就应结合建筑物设计的要求,及时对基础的工程地质条件进行分析研究,评价基础质量。基础开挖完成后,及时做好验收工作。
1 基础质量评价
基础质量评价的目的是:根据基礎地质勘探编录的资料,结合建筑物的结构特征和基础的荷载条件,研究分析及评价已开挖的基础是否能满足建筑物的设计要求,据以修定设计开挖的深度、宽度,开挖形式和不良地基问题的处理要求等。现对岩石基础质量内容和方法以及基础验收时,提出几点意见。
在建筑基础开挖过程中,一些施工单位往往基础开挖到了岩石,就盲目认为可以满足了,不加以分析,评价和研究,不考虑建筑物基础可承担的强度,沉陷变形,稳定和抗滑稳定等各种应承受的应力,是否满足设计的要求。所以,随着基础开挖揭露的岩体情况,应从以下几个方面分析,研究和评价:
1.1基础承载强度方面
建筑物基础必须处于新鲜基岩上,才能达到(客)承载强度,为确保基础的承载强度和稳定性,在基础验收中应特别注意检查基础是否挖出挖出新鲜岩体,表面有无松动岩石,局部破碎岩石,放炮后的松动裂岩石及呈藻先状岩石,爆破震裂脱离体的岩石,以及锤断发哑声的岩石等都应全部清除干净。
1.2基础沉陷变形稳定方面
建筑物基础可承担的强度应该是均匀的,如果基础岩石的软硬分阶梯宽度,高差悬殊过大,或坡度过陡等,基础达到设计(客)承载力随时都将会造成基础沉陷变形。所以基础的沉陷变形的稳定性,包括两个内容;基础的绝对沉陷和基础不同部位的沉陷差值都应该在设计范围内。
基础沉陷量的大小,除上部荷载及结构条件有关外,主要决定于基础岩石的弹性(变形)性能,通常经设计计算来确定。基础的沉陷差值决定于基础的均匀性,一般要求基础开挖宜于平整,高差悬殊不可太大。
在基础验收时,应注意检查基础有无突出的梭角、岩包、尖峰、棱角以及基础坡度、分阶宽度、分阶高度、分阶方向并有无斗坡等,都应符合设计要求。
1.3基础抗滑稳定方面
建筑物基础的抗滑稳定性,应结合上部结构特点及承载条件综合研究评价。一般都根据施工地质可编录的资料,按下面步骤评价基础的抗滑稳定性。一是复核稳定控制建筑的可能滑动形式,滑移的边界条件以及深部滑移时结构面的组合形态。基础的滑移通常分为三种形式,即沿混凝土与基岩接触面的表部滑移;沿风化隐蔽裂隙或软弱岩石的浅部滑移;沿地基岩体中某些软弱结构面的深部滑移。基础滑移的边界条件是指:控制性滑动面,滑移体切割面及临空面。二是与试验设计人员一起共同评价鉴定组合滑动面抗剪指标和控制抗滑稳定的边界条件。
为正确评价基础的抗滑稳定条件,在施工地质编录资料及基础验收中应注意以下几个问题:
(1)为保证混凝土与基岩的良好结合,开挖基础不得留有大片的光滑面,如有光滑岩石,应按开挖标准规定进行齿毛处理。
(2)注意观察研究滑移体结构面(特别是控制性软弱结构面)的连续性,起伏差等情况,分析其对抗剪性能的影响。
(3)注意观察软弱结构面充填的形状,分析其对工程的影响。
(4)再根据实验资料,选定抗剪指标时,要注意试验条件,试件或试点的代表性,取值标准等对抗剪标的影响。
(5)注意阻滑体(抗力体)对抗滑稳定性的影响,以及切割面和临空面的状况等。
1.4基础水文地质方面:
基础水文地质评价,包括对填基(育)防渗处理的工程地质条件的评价和对建筑基面的水文地质评价两个方面。
对填基(育)防渗处理的工程的地质条件评价内容和要求,一般根据勘测阶段地质勘测试验资料进行地质评价。
对基础面水文地质评价条件的,主要是根据基坑地下水活动的特点,评价其对建筑物浇注和稳定性影响。地基验收时应注意检查基坑地下承出入点的排引或封堵情况。
2 不良基础处理
不良基础系指对建筑物基础防渗、抗滑、承压、均匀变形、防震等产生不利影响的岩石软弱带及可能失稳定的边坡等。当基础的承载力不足以支承上部结构的自重以及外荷载时,基础就会产生局部或整体剪力破坏。当基础上部结构的自重及外荷载的作用下,产生大的变形时,会影响结构物的正常使用,特别是超过结构物可能允许的不均匀沉降时,结构物可能开裂破坏。沉降量大时,不均匀沉降往往也较大。当基础的渗透量超过允许值时,会发生不良损失,导致发生事故。当基础存在上述问题之一时,必须采取相应的地基处理措施,以保证建筑物的结构安全与正常使用。
对岩石不良基础的处理:除建筑物基础的正常开挖外,一般均须作专门处理,采取加深开挖或进行衬砌加强防渗加固等措施。在基础验收中应注意检查以下内容:
(1)对不良基础应采取加深或扩大开挖,其规格必须符合设计要求。
(2)不良基础当采用混凝土塞填处理时,刻槽两侧的基岩应较为完整。 (3)对缓倾角软弱夹层进行开挖处理时,软弱夹层上部保留基岩应较为完整,不得有松动。
(4)对不良基础的岩体,在固结灌浆,铆固等处理时一定要达到质量要求。
(5)对基础有岩溶洞孔应封堵,必须达到防渗要求。
3 邊坡失稳防治处理
边坡失稳,造成滑坡,将会促使工程开裂或垮蹋,带来严重的经济损失。因此,在水利工程建设施工期间,必须对不稳定边坡进行防治处理,不稳定边坡通常有两种情况:一是由于自然因素,天然边坡已潜在失稳问题须进行防治处理;二是由于人为因素,施工开挖后,破坏了天然平衡条件,引起或可能引起边坡失稳,须进行防治处理。
边坡失稳防治处理的目的是:消除引起或可能引起边坡失稳的因素,提高边坡岩体的完整性和抗剪强度,改善边坡的稳定条件。
3.1影响边坡失稳的人为因素
影响边坡失稳的人为因素一是由于不恰当的洞室大爆破或深孔爆破,造成边坡开裂、变形,爆破后边坡出现崩塌和滑坡。二是由于施工方法不当,例如,斗坡开挖,排水不良,不恰当的水力冲洗等,造成岩质边坡失稳塌滑:因排水方法不当,土质边坡出现管涌流土,引起基坑边坡失稳等。三是由于对岩体结构的特点考虑不够,在人工削坡时切断了控制岩质边坡稳定的主要结构面,而引起边坡塌滑或由于对土质边坡松散砂土体的特性研究不够,加之受地下水的影响,因削坡过陡而引起边坡滑动。四是由于工程修建,改变了自然条件,破坏了边坡的原有稳定平衡状态,而造成边坡换稳。
3.2边坡失稳防治处理方法
边坡失稳的防治,包括失稳前的预防和失稳后的整治处理。一般常用的方法有:
(1)对破碎岩体采取固结灌浆,以加固岩体的结构强度,提高岩体的完整性,该办法一般适用于节理裂隙较发育,切割深度不大,裂隙较细微的情况。
(2)对不稳定岩体采用铆杆加固或预应力铆固处理,该办法一般选用于裂隙分布不多,但切割较深,软弱结构面明显的情况。
(3)在结构上采取防滑抗滑措施,可在不稳定的坡脚修建挡土墙,亦可沿软弱滑动结构面修建抗滑齿键,打抗滑椿等以提高不稳定岩体的抗滑能力。
(4)在不稳定边坡的顶部和周围以及不稳定边坡区域设置排水沟槽,一般采用明沟,间亦有暗沟,排除流向不稳定边坡的地表水流,以免除地下水往下渗透,湿润并软化结构面,因而降低边坡的抗滑强度。
(5)排除地下水,降低地下水位,以消除边坡变形区地下水渗出造成的动水压力和静水压力,可以采用地下水排水沟、排水沟等办法解决。
(6)设置混凝土护面防护层,以防止边坡表层岩体的风化,以保护边坡。
(7)开挖清除边坡不稳定的岩体或将坡顶一部份岩石开挖清除,以减轻人工边坡的坡顶荷载,保持开挖后人工边坡的平衡。
(8)对不稳定边坡,在施工中可研究施工程序和方法,以保证边坡开挖的安全。
在施工中对可能失稳的边坡进行防治处理时,应注意:在坝肩永久性边坡应着眼于长期运行安全,对可能危及坝肩安全的不稳定边坡,宜在施工开挖期间彻底清除。在土质边坡开挖的弃土应堆放在沿一定距离以外,防止因坡顶附加荷载过大造成边坡变形。在边坡开挖的施工程序或爆破规模,都应首先对边坡的地质条件进行研究分析的基础上,保证边坡稳定的前提下研究确定,防止破坏边坡的稳定性。
4 结语
总之,对水利工程的基础评价与处理工作,千万不能草率多事,必须认真对待。在施工过程中,基础开挖所揭露出来的地质情况,一定要认真进行分析,研究的评价,按照设计要求提出正确的处理方案,保证建筑物的基础万无一失,安全可靠。