水利水电工程中基础工程施工技术探讨

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  【摘 要】 经济的不断发展,人们在生产生活中对能源的需求在不断的增大,这样就使得我国能源的供应成为了限制经济发展的重要因素,为了保证能源的供应,国家正在不断进行水利水电工程的施工,这是保证我国能源供应的重要手段。在水利水电工程施工时,基础施工是非常重要的施工部分,它的施工质量对整个施工工程的质量是有很大影响的,在水利水电工程中,一定要对施工的技术和方法进行不断的改进,使其更加能够满足施工的要求。本文对水利水电工程中基础工程施工技术进行了探讨。
  【关键词】 水利水电;基础工程;施工技术
  1、水利水电基础施工的新要求
  在进行水利水电基础施工前,一定对施工地点的实际情况进行了解,对当地的气候环境进行了解,同时对施工地点的地质情况进行一定的勘察,再对地质情况进行勘察以后再进行施工图纸的绘制。在施工图纸绘制完成以后,要对施工地点进行土方的挖掘。在土方挖掘以前要对施工区域内可能会影响施工的障碍物进行处理。如果水利水电工程是在山区进行施工,应该对山区的地层情况进行研究,然后对山区施工可能会出现问题进行预防,在山区施工最有可能发生的问题就是山区非常容易发生山洪和滑坡,一旦发生自然灾害对施工的影响将是非常巨大的。在施工前,一定要对可能出现的灾害实施预防措施。在施工中,施工机械和车辆是必不可少的设备,在使用这些设备的时候,一定要确保施工中,施工机械在施工地点可以顺利的通行,不会影响施工工程的顺利进行,同时对有些大型施工机械在施工地点,一定要保证地面可以承受,不然一定要进行地面的加固。在施工前,在施工现场进行放线也是非常重要的施工部分,施工现场在施工的时候,是以事先放线的位置进行施工的,这样就使得,施工中,一旦放线的位置不准确,对整个施工工程带来的影响将是非常大的。在施工前对施工现场进行平整也是非常重要的。施工现场要根据设计的要求进行排水设施的施工,在进行排水施工的时候也一定要保证其坡度不要太高。
  2、水利水电基础施工的新方法
  在进行水利水电的施工中,基础施工方法也在不断的进行创新,在基础施工中的新方法主要表现在两个方面。一个方面是在进行基础施工的时候,施工的基础是非常浅的情况时,如果在施工前是不需要进行防坡的话,那就要进行另外的基准线的设置,在进行测量的时候,可以划分出一个槽边的轮廓线,对以后的施工可以进行保障。在对排水设施进行建设的时候,要结合当地的地下水位的情况以及地质的情况来进行综合的分析,一定要保证地基的结构不被破坏。另一个方面是,在施工中地基和基础施工的强度对施工工程的质量影响是非常大的,地基和基础施工的强度要可以承受建筑工程的全部结构的荷载,为了达到这一条件,对基础的耐久性和耐腐蚀性都是很大的考验,在进行施工材料的选择时,一定要确保施工材料的质量,进一步确保基础施工的强度。在施工中,对地基出现变形的情况也要进行充分的考虑,地基一旦出现变形,对建筑物的质量影响是非常大的,情况轻的是导致建筑物出现开裂的情况,重则会导致建筑物出现倾斜的情况。
  3、不良地基处理的新技术
  不良地基是指由于地基的天然性能缺陷,不能满足水利工程建筑物稳定对地基的要求。对于水利水电工程建筑物来说,不良地基对建筑物的影响主要表现在基础的沉陷量过大或不均匀性,基础渗漏量或水力坡降超过容许值。
  地质条件差,抗滑稳定安全系数就会小于设计规定值。地基内为无粘性土粉细砂层因振动可能产生液化,造成建筑物失稳破坏,或因震陷造成建筑物破坏几等个方面。在这里我们将讨论几种不良地基的处理方法,尤其详细讲述软弱夹层地基的处理方法。
  3.1、强透水层的防渗处理
  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。坝前粘土或混凝土铺盖,延长渗径,帷幕后排水减壓,设置反滤层。
  3.2、可液化土层的处理
  可液化土层是指无粘性土层或少粘性土层在静力或振动力作下,孔隙水压力上升,抗剪强度瞬时消失的土层。土层的液化可使地基沉陷、滑移失稳、危及上部建筑物的安全。常用处理的方法是:(1)将可液化土层开挖清除,置入其他强度较高、防渗性能良好的材料。(2)振冲挤密或分层振动压实。(3)四周用混凝土围墙封闭,防止其向四周流动。(4)穿过可液化土层设置砂桩或灰土桩,或设置砂井。
  3.3、软弱夹层基础的处理
  软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土结构组成的地基,其承载能力很低,一般≤50kN/m2,不易满足水工建筑物地基设计要求,故需进行处理。
  3.3.1.软土基础的特性
  (1)大孔隙比,高天然含水量。淤泥和淤泥质土的天然含水量w一般介于50%-70%之间。相比而言,我国软土的天然孔隙比e则一般介于1-2之间。一般情况下,这就会远远的大于液限,最高的时候,甚至可能达到200%。
  (2)低透水性。由于高含水量,在渗透系数k≤1(mm/d)的时候,透水性能就非常的差。这样,在承受强荷载作用后,孔隙水压力就会变高,地基的压密固结性能也会深受影响。
  (3)低抗剪强度。通常,软土会呈现出软塑—流塑的状态,这样在有外部荷载的时候,抗剪性能就变得极差。
  3.3.2.处理软弱地基之方法
  (1)排水固结法。作为解决淤泥软粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥软粘土地基稳定的有效方法,由加压和排水两部分系统组成。
  (2)换土法。当淤土层厚度较薄时,把不能满足设计要求的淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理。   (3)强夯法。将80KN夯锤,起吊到高达6m-30m的地方,让锤作自由下落运动,通过这样的运动夯实土质。如果地基是河流冲积层、滨海沉积层,或者由黄土、粉土、泥炭、杂填土等构成,使用强夯法就容易达到目的。
  (4)旋喷法。旋喷法主要用于地基防渗工作的开展,通过利用旋喷机具将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定浓度,而后对其予以提升。在这个时候喷嘴会以一定速度作旋转动作,这样就会产生高压,高压挤迫水泥固化浆液与土体混合,经过凝固硬化结成桩子,以达到提高地基防渗的目的。
  (5)振动水冲法。由于振动和冲击荷载的作用,地基中会先成孔,而后在孔内予以填充砂、碎石,进而分层振实或夯实,这样使地基将得以加固。
  (6)土工合成材料加筋加固法。其手段是平摊荷载于地基,在可能出现塑性剪切破坏时,平铺于地基表面地土工合成材料将可以对面形的破坏起到组织作用。
  (7)灌浆法。将水泥砂浆、水泥浆、粘土浆、粘土水泥浆及各种化学浆材(比如木质素类、聚氨酯类、硅酸盐类)予以液化。这个过程中会用到相关的气压、液压或电化学原理,而后将其注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位,从而达到加固淤泥软土地基的效果。
  (8)加筋法。加筋法是为了减少整体变形,并且同时达到增强整体稳定的性能的目的。土工合成材料,因为其抗拉能力非常之强,会被埋置于土层中,这样在土颗粒和拉筋之间就会产生摩擦力,土也会与加筋材料形成一个完整的整体。这样的话,地基强度就会被提高。
  (9)桩基法。如果淤土较厚,含水率较高,孔隙也比较大,这样要想对其予以大面积的深处理的话就比较困难,这时打桩法就是一个不错的加固处理方法。
  3.3.3.地基基础软弱带按其倾角大小可分为高中倾角软弱带和缓倾角软弱带,其对建筑物的影响是不同的,处理的方法也不一样。
  (1)高倾角软弱带处理。挖出软弱带回填混凝土,做成混凝土塞,开挖深度一般为软弱带宽度的1-1.5倍,两侧开挖边坡1:1-l:0.5。当软弱带较为疏松,且宽度较大时,可采用混凝土梁或混凝土拱,以使上部荷载传至两侧完整岩体。对土坝坝基软弱带,为防止渗流淘刷坝身填土,可清除部分软弱带后回填混凝土或粘土,形成阻水盖板。软弱带与库水相通的上游端,可开挖防渗井回填混凝土或设置防渗齿墙。对重力坝破碎岩体坝肩,当破碎岩体自身稳定没有问题,可在破碎岩体中设置混凝土防渗墙。当坝基裂隙带密集发育时,可清除松散体回填混凝土或设置防渗齿墙。
  (2)缓倾角软弱带处理。将软弱带开挖清除回填混凝土,若上盘岩体尚坚硬完整,且全部开挖工作量过大时,可利用平硐或竖井开挖清除软弱带回填混凝土或钢筋混凝土,并做好回填固结灌浆。穿过软弱带时进行预应力锚固。沿软弱带设钢筋混凝土抗剪键,或穿过软弱带设抗剪桩。
  3.4、淤泥质软土的处理
  淤泥质软土包括淤泥质土、泥碳、腐泥、以及其他天然含水量特高。抗剪强度低、承载力低、压缩性大的土,多呈软塑及流塑状态。由于其质软,易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出,影响上部建筑物的稳定。土坝坝基的淤泥质软土排水困难,长期难于稳定。常采取的处理办法是:(1)开挖清除。(2)置换砂层,或砂垫层排水。(3)砂井排水。(4)抛石挤淤。(5)控制加荷速率,使其缓慢排水固结。(6)扩大建筑物基础或采用桩基。(7)预留沉陷量。(8)用板桩墙封闭和在底部侧向填砂、砾石阻滑。
  3.5、深覆盖层处理
  当地基处河流冲积层砂、卵、砾石层、碎石层、坡残积层洪积或泥石堆积层或其他原因形成的冲积堆积层厚度较大时,不便于全部开挖清除时,因其松散,孔隙率大,渗透性强,易产生压缩变形和渗漏,有时因其中夹有软弱夹层,不利于抗滑稳定。一般常用的处理方法是:
  (1)用强夯法或振动碾夯实或压实土体表层。
  (2)对地基进行固结灌浆和帷幕灌浆。
  (3)设置混凝土截水墙或用高压喷射灌浆构筑防渗墙。在水利工程建设中不良的地基基础是经常遇到的,其处理的方法有很多,但由于不同建筑物对地基基础的要求不同,而且各种不良地质因素对不同建筑物的影响程度也有很大的區别,因此处理的方法自然也不一样。这里需要注意的是,各种处理方法都有其局限性,要根据具体工程综合考虑,优先选用适合于本工程具体条件、便于就地取材、技术上可靠、经济性合理、又能满足施工进度要求的基础处理方法。
  4、水利水电工程进行施工质量控制的一些相关建议。
  4.1、对于原材料进行质量控制
  原材料的质量与水利水电工程的质量有着很大的关系,比如水泥的强度就和混凝土的强度有着直接关系,而且石子的直径也会直接影响到骨料总数的变化,导致配级问题出现变化,并且让新生成的混凝土易度以及强度发生改变。想要做好水利水电工程质量控制工作,不仅仅是要在质量方面严格把关,并且还要在常规检查外,了解其变化规律以及未来发展趋势,并且做出与之相对应的调整。如果发现了有的原料超标,应该立即向上级部门上报,及时的对其进行处理,从而实现原材料质量的提升。
  4.2、提升水利水电单位员工素质,保证施工质量与安全
  在水利水电工程施工当中,人是施工的主体,那么施工质量必然和工作人员有着极大的联系,当下大多数水利水电工程施工建设时候发生的事故,都和施工人员的职业素养密切相关,对此,水利水电工程在施工之前对于施工人员的选择必须要严格谨慎,对于施工人员的自身素质必须要有一定要求,不仅仅是要求施工人员具有一定的专业素质,并且还要施工人员有一定的安全意识,另一方面还应该对施工人员进行定期的相关培训,增强其自身素养,建立起来人才数据库。安全部门对于施工人员素质应当进行规范。并且实施激励制度与岗位责任制,对于一些表现较好的员工给予一定奖励。并且在单位内部做好安全意识的宣传工作,强化广大一线员工对安全意识与施工质量重要性的认识。将其绩效工作和其考核联系在一起,从而达到激励员工的效果。
  4.3、依法进行水利工程管理
  对于水利水电工程施工的管理要有完善的规章制度,做到有法可依、有理可凭,从根本上改变那些没按照规矩进行的施工习惯和方法,纠正过去只注重施工,而放松管理的情况,并且在施工建设的过程当中,务必要严格执勤,仔细检查,及时的发现以及消除质量问题,从用行政方式管理转变成依靠法律手段进行管理。
  5、结束语
  在水利水电的施工过程中,基础施工的技术水准对于整个施工的整体的质量水平有着很大的帮助,所以对于基础施工的每一个施工环境都要进行严谨的处理,培养使用专业水平最合适的技术人员,加强对于施工过程中每一个详细步骤的监督,在这样的基础上,保证整个水利水电过程的安全性以及稳定性。
  参考文献:
  [1]张志良.水利水电基础工程与地基处理技术的现状和展望[J].水利水电施工,2008,2.
  [2]陶忠平.水利水电工程建设中不良地基基础处理方法研究[J].水利水电技术,2007,12.
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