水利工程不良地基处理技术探究

2021-08-29罗兵广东华迪工程管理有限公司

珠江水运 2021年15期

罗兵广东华迪工程管理有限公司

1.工程概况

某水利工程以水力发电为主要业务，并具有旅游、水产养殖等附加产值。该工程修建区域河床高度为495m，河面宽度为80m，水深约2～4m。

1.1 地质情况

根据施工现场勘探结果显示，该水利工程地基内岩质属于第四纪岩及白垩纪泥岩。地基内土层为典型松花江漫滩相地貌单元结构，岩土分布较分散，各区间土质差异大，地基表层主要属于杂填土土质，地基上部土质组成结构主要为粉细砂，中部岩层富含黏性土，下部基岩主体结构为白垩纪泥岩。

1.2 水文环境

该水利工程河域径流主要来源为大气降水。年径流变化量与年降雨变化量基本相同，趋于稳定，但年径流量季节性明显，其中汛期径流量约占年径流量的84.7%，枯水期径流量仅占年径流量的15.3%，因此该水利工程河域径流量具有汛期径流量大、枯水期径流量小的明显特征。根据勘测结果显示，地基河床地下水种类主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

1.2.1 第四系松散岩类孔隙潜水

松散岩类孔隙潜水主要分布于地基及河床处，该区域的岩层性质为含砾粉质黏土，通常情况下厚度为1～3m，岩层透水性较差，厚度偏薄，富水率低，水分来源为大气降水、基岩裂隙水补给，有明显的季节性和时段性，雨水天气快速向低洼处排放或补充基岩裂隙水，水质通常较好。

1.2.2 基岩裂隙水

基岩裂隙水属于构造裂隙水，该岩层性质属于中元古界双桥山群变质砂岩夹板岩。根据水文勘测结果，该工程地基构造裂隙水含水量较少。由于该水利工程河床高地高，河谷割切距离深，导致基岩裂隙水会通过降水补给进行循环排水，通过片流或者管流的形式流动到河谷等低洼位置。

1.3 不良地基

该水利工程不良地基问题主要表现为该水利工程地基压缩性强，承受过高压力易产生形变，渗水性差，易导致地面沉降，属于软弱黏土地基。

2.不良地基处理技术探究

由于该水利工程项目施工区域存在大量不良地基，对项目施工有较大影响。如果不对不良地基进行科学、合理的施工处理，可能会严重影响该水利工程的施工进度，无法充分保障该工程项目的质量水平。为保证有效处理该水利工程施工区域的不良地基，本文重点探究不良地基处理技术。

2.1 强夯施工技术

强夯施工技术在水利工程不良地基施工中应用广泛。强夯施工技术成本低、对不良地基的加固质量高、应用范围广，合理运用强夯施工技术可以有效加固不良地基。在进行实际操作时，地基强夯施工技术分为三个阶段：第一次单夯，第二次单夯，第三次满夯。第一次单夯强度控制在2500kN·m左右，第二次单夯强度在2000kN·m左右，第三次满夯强度为1000kN·m。同时规定第一、二次单夯间隔为3天。在进行强夯施工前，先确定不良地基中第一次单夯施工位置，并计算出夯锤到夯点的铅垂线距离，确认夯锤到达指定高度后能自由下落，并对夯点进行夯击，夯击结束后，将夯坑填平，同时注意第二次单夯施工应与第一次单夯施工时间间隔三天。在完成三次强夯施工后，将夯坑填平，并构建0.3m厚的夯坑保护层，确保地基的稳定性。完成夯实施工后，相关技术人员须对夯坑中心偏移量进行检测，若偏移量过大，应及时用碎石对夯坑进行换填施工，控制偏移量，以确保施工效果。夯坑中心偏移允许偏差检测表如表1所示。

表1 夯坑中心偏移允许偏差检测表

按照该强夯施工技术，并严格控制施工参数对不良地基进行处理后，技术人员通过标准贯入法对不良地基承载性能及液化指标进行静力触探检测，通过检测结果分析得出，该水利不良地基承载性能已超过250KPa，地基表层土体不存在液化情况，地基中下部土体存在中度液化情况，符合水利工程不良地基处理要求。同时施工单位要严格监控不良地基的夯实程度，保证不良地基加固质量符合施工标准。在对不良地基进行实际施工时，工作人员须结合地基的实际情况，预测不良地基的深度和密度，严格控制单次夯实强度。在水利工程不良地基处理施工作业中，施工单位须根据土壤结构合理选择夯实方法，增加不良地基土壤密度，以提高水利工程总体质量。

2.2 注浆技术

由于该水利工程不良地基质量较差，因此在施工过程中，施工人员向不良地基间隙中注入适量的硬性凝胶质浆体，使不良地基结构紧密地凝固在一起，以此增加不良地基的稳定性。同时在不良地基的间隙中搭建隔离层，防止不良地基被河流侵蚀，以便增加不良地基的承载性，避免路面沉降、坍塌。在不良地基处理施工过程中，根据土壤性质计算出钻孔深度为7m，并保证孔径大小位于60～95mm之间,然后向钻孔内插入射管，需要注意的是射管直径必须严格小于钻孔直径，并在射管外包好管套，来保护射管在后续施工中不被磨损。最后施工人员要严格遵照施工要求，按照一定比例配置水泥浆，保证水泥浆能够通过射管直接注入不良地基间隙，以达到固结土壤的目的。

2.3 排水固结法

排水固结法是不良地基处理施工的常用技术之一。该项技术可以有效提高不良地基的稳定性，保证水利工程施工的顺利进行。技术人员将塑料排水管道安插在不良地基中，组建出简易高效的排水系统，通过管道把不良地基中的多余水分排出，有效增加土壤固结速度。具体施工流程如表2所示。

表2 排水固结处理技术施工流程

在水利工程不良地基实际处理施工中，施工人员需要根据实际情况，合理处理地基表层，制定合适的塑料管道安插方案，通过实地勘察判断管道安插方向。同时由于不良地基表层的黏土厚度较薄，工作人员通过制作砂垫，加入到不良地基的表层黏土中，以此增加地基厚度，预防地基沉降，保证地基正常排水。

2.4 预应力管桩技术

预应力管桩技术对不良地基有着很好的加固效果。将预应力管桩埋入不良地基中，可以有效解决不良地基的土质松软问题。在进行预应力管桩施工前，须根据管桩编号及桩位对桩机进行适当调整，保证钻头中部与桩位对齐，并通过水平尺将桩机调至水平，保证钻杆位于铅垂线，在桩机准确定位并确保处于铅锤状态后，启动钻头，旋转钻进至施工要求深度，并标记清楚钻孔深度及位置，便于后续查验。同时严格按照设计好的水泥浆浓度配合比，控制好水泥、水和外加剂的用量，并充分搅拌浆液，在将浆液装入储浆斗前测定水泥浆的浓度，保证水泥浆质量符合工程要求，并将标准水泥浆用量精确标记在浆桶内壁。保证钻头达到设计要求深度同时钻具管理通畅后，反转传送装置并将其启动，对钻孔进行输浆并搅拌，确保每米喷浆量满足工程要求，当钻头提升至设计高程时，停止搅拌，再次反转传送装置，从停浆面向下进行喷浆搅拌作业，并插入预应力管桩形成桩体。