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水闸下软土地基处理六大法

076水利工程2021-07-15 10:51:40


 水闸下软土是指滨海、沼泽、河滩沉积的天然含水量高、空隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土地基主要是由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、空隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。在基础处理之前首先要判断水闸是否为软弱基础。仅仅由地基条件不能判断是否为软土地基,而是应当充分研究地基填方的构成种类,规模,地基特性的基础上判断是否按软土地基处理。

水闸地基处理的方法多种多样,它们的作用主要有以下三个:(1)增加地基的承载力,保证水闸的稳定;(2)消除或减少地基的沉降;(3)防止地基因渗透而变形。

目前水闸软弱地基处理的方法有很多,使用较多的主要有以下几种:置换拌入法、排水固结法、灌浆法、振密或挤密法、加筋法和桩基法等。下面分别先容这几种处理方法。

1、置换拌入法

因置换方法不同又分为换土垫层法、震冲置换法、高压喷射注浆法、石灰桩法等。换土垫层法适用于淤土层厚度较薄时。施工方法为:采用淤土层换填沙壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理。由于换砂不利于防渗,而且工程造价较高,所以一般就地取材,以换填泥土为宜。换土垫层法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实, 形成良好的持力层, 从而改变地基承载力特性, 提高抗变形和稳定能力。施工时应注意坑边稳定, 保证填料质量, 填料应分层夯实。
振冲置换法是指利用一个产生高能水平向振动的振冲器在高压水流( 气流) 下边振边冲,在软弱粘性土地基中成孔,再在孔内分批填入碎石等坚硬材料制成的一根根桩体,和原来的粘性土构成复合地基。利用振冲器加固地基的方法有两种。其一是振密法,适用于砂土地基,另一种为振冲置换法,适用于粘性土地基。
高压喷射注浆法的原理是以高压喷射直接冲击破坏土体,使水泥浆液与土体拌和,凝固后成为拌和桩体。此法加固地基主要用于软弱土层,对砂类土、粘性土、黄土和淤泥均能进行加固,效果较好,该法设备简单、轻便、施工噪音小,可用于水工建筑物或建筑物基坑支护结构的防渗止水。但是此法也有局限性:当地层含有过大的砾卵石、块石影响喷射效果,地层有空隙或漏浆通道造成浆液漏失,砂层中喷射过程中孔内坍塌造成沉砂抱管,淤泥层缩径造成插管偏离形成孔斜,地层中地下水丰富,喷射的水泥浆液被稀释运移而无胶结。这些都是会影响施工的因素。
石灰桩法是在软弱地基土中用机械成孔,填入生石灰块压实形成桩体,利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用和土与石灰的离子的交换反应,凝硬反应等作用,桩体周围土体的物力力学性质得以改善,石灰桩和周围被改善的土体一起组成复合地基,达到加固地基目的。此法多采用打入、振入、压入的灌注桩机施工。

2、排水固结法

解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题主要采取这种方法,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下,土中孔隙水缓慢排出,孔隙比减少,地基发生固结变形,同时随超静水压力逐渐消散,土中有效应力增大,地基土强度逐渐增长。排水固结法又分为堆载预压法、砂井法、真空预压法。
堆载预压法适用于软弱的正常固结或轻度超固结的粉土,粘土或有机质土等地基。技术方法是在建造建筑物之前,在建筑场地上堆放土料或块石等预压荷载(地质条件适宜的也可降低地下水位的办法来加荷)以使地基加固,等固结已达到要求后,卸除预压荷载,修建建筑物。
砂井法是在地基中埋设排水砂井,使土中水既能在铅直向,也能沿水平辐射向流动,流入排水砂井流出,以达到加速预压地基的加固,缩短预压工期的目的。从前常在排水井钻孔后填入砂土而成砂井,近年来随着新材料的发展已用塑料芯板外包滤水纤维布制成,也有用细长的纤维布袋装砂埋入钻孔制成砂井,施工较方便。
真空预压法利用大气压力作为预压荷载,如果条件允许也可在场地埋设井点系统来降低地下水位,一方面可加速排水,另一方面使土的自重增大,起到预压作用。该法是在土体中总应力保持不变的条件下,通过孔隙压力逐渐降低而使总应力逐渐转化为有效应力的方法。

3、灌浆法

灌浆法是利用压力或电化学原理将可以固化的浆液注人地基中或建筑物与地基的缝隙中。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材,如聚氨醋类、木质素类、硅酸盐类等。

4、振密或挤密法

这种方法的原理是用振动或者挤压的方法减小地基土体空隙比,提高强度,采用的方法有重锤夯实法、强夯法、振冲挤密法。
重锤夯实法是利用重锤自由下落时的冲击能来夯实非饱和的表层填土及杂填土地基,使其表层形成一层较为均匀的硬壳层。施工时把重锤提升到一定高度, 使锤脱钩自由落下,如此多次反复夯实地基,取得加固效果。重锤夯实的效果与锤重、锤底直径、落距、遍数,夯实土的种类及其含水量有关,合理选取以上参数才能取得较好的夯实效果。

5、加筋法

加筋法是利用拉筋由于位移与土颗粒产生一定的摩擦力,使加筋材料与土形成一个整体,减少整体变形和增强整体稳定。某一围垦工程采用打设塑料排水板的方法,以加速淤泥层排水固结,提高地基强度,又采用砂垫层中铺设土工织物,由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。

6、桩基法

这种方法常用于沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础以及竖向荷载大而集中的结构,桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法分可分为预制桩和灌注桩两大类。
预制桩特点是具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点。预制桩还可以抵抗由水闸水压力产生的水平荷载,达到水平稳定作用。
灌注桩法事将灌注桩打至硬土层作承载台,灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩,但这两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。

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