论述水利工程施工中地基处理技术
时间：2022-07-20 02:25:45
摘要：随着我国的经济迅猛的发展，我国的水利工程建设获得了很大的发展，目前，越来越多的水利工程随之建立。由于我国的地势西高东低，导致大的河流的流向都是由西向东，之间的落差又比较大，也正因如此蕴藏着很大的水利资源。水利工程则是目前水利资源的特别重要的解决方法，所以国家对水利工程的建设是特别重视的。而地基是在水利工程建设中的一项基础工作，它决定着整个水利工程的质量，决定着地基上面的建筑物是否稳定，可以看出，地基在整个水利工程中起着决定性作用。文章主要是针对水利工程地基施工的新技术和处理措施进行了分析。
关键词：水利工程；地基处理技术；处理措施
中图分类号：TV文献标识码： A
一、水利工程施工的特点
一般情况下，由于水利工程施工的周边的地基土体环境接近于河流湖泊，这就导致水利工程施工的周边的地基土体环境比普通地基可压缩性能高、土体承载能力低、土壤环境含水量大。一般情况下，水利工程周边的地基环境是呈现出软塑到流塑状态之间的土体环境特点，地基主要构成是饱和粘土，其一般分布在湖泊河流的周围地区，其主要存在着以下几个方面的特点：首先，水利工程周边的地基环境在承受巨大的压力之后，容易破坏地基环境的基本组成结构，从原先的固体土体状态转变成为稀释流动状态，相应的土体承载能力也大大降低；其次，水利工程周边的地基环境的水渗透性能很差，甚至可以认为软土地基并不能够渗水，针对这样的情况，就导致在水利工程设施周边的土体环境的排水过程往往会持续很长时间，在这一过程之中，水利工程设施会有很大的沉降距离；最后，水利工程周边的地基环境具有很强的压缩性能，这就导致水利工程周边的地基环境在承受较大压力的时候（一般是在指的垂直压力0.1兆帕以上时），会发生形变，导致水利工程设施产生沉降问题。
（一）换填土处理技术
换填土处理技术是水利工程处理软体地基最常用的技术之一，其工作的原理表现为:用机械设备将不符合地基施工要求的软土土质全部都挖出，将符合要求的土质，例如鹅卵石、粗砂、碎石等土质，代替软土土质，可以用矿砂、碎石等进行垫层，然后填入素土、灰土、砂垫层、等，然后对这些换用的土质进行夯实，以此增强加固地基的可靠性和稳定性，显著的提高软土地基的承载能力与透水能力，以此保证水利工程的其他施工工序能够顺利的进行。该种软土地基处理技术通常在某一地段或者某一点出现软土地基时应用，并不适合在大范围软土地基中采用，即在水利工程施工中起到辅助的作用。
（二）强夯处理技术
软土地基通常是由黄土和砂土构成的软土，可以通过采用夯锤对软土进行夯实处理，起到加固地基、提高软土承载能力的作用。以某水利工程为例，该水利工程某渠道地基属于粘砂多层结构，渠道底板主要位于中壤土、重砂壤土、细砂土中，其中细砂土质和重砂壤土不均，重砂壤土具有地震液化潜势，综合考虑各种因素，该工程施工单位决定采用强夯处理技术对软土地基进行处理，该施工单位选择单击夯击能300kN・m夯击四次，前三次夯锤的落距为14m，第四次时满夯的落距降低为5m，经过处理之后，对夯区进行土样室内试验分析，试验结果表明，采用了强夯处理技术之后，有效的消除了地震液化问题，处理质量能够满足水利工程的相关设计要求。
（三）井点降水处理技术
井点降水处理技术，是针对地下水位相对较高的地基的处理技术，其优势在于降水效果非常好，并且施工成本相对较低、施工周期相对较短，其缺点在于当水利工程的桥涵相对较多时，需要设置众多井点，导致投资成本的增加。井点降水处理技术的原理表现为:在地下水较高的地方增设一定数量的井点，然后设置一定数量的设备进行抽水施工，然后按照一定的程序降低软土地基土质中的水分含量，该种方法需要对水电、设备等进行详细的检查，防止在抽水的过程中出现抽水不到位或者抽水设备损坏等问题导致抽水施工间断。此外，还应该时刻观察周围环境变化对抽水效果的影响，并根据实际状况合理的调节抽水流量的大小，当施工完成之后应该将井点系统拆回并回收。
（四）排水处理技术
排水处理技术主要包括塑料排水板法、矿井排水固结法、挤密砂桩法等，排水处理技术主要适用于软土层过厚的土壤或者是路堤高度相对较高的软土地基中。排水处理技术的工作原理表现为:对于矿井排水固结方法，主要是对于表面的淤泥进行清除，以此增强软土的坚固性;对于砂井排水法，主要是用预压砂井对软土地基进行处理，以此加快排水固结，促使地基能够快速的沉降，该种软土地基处理技术的施工效果非常明显，但是想要实现完全固结，需要耗费的时间相对较长。
（五）排水砂垫层技术
排水砂垫层技术的工作原理表现为:在地基底部地面铺设一层砂层，其作用在于为软土层增加一个排水层面，随着填土施工的进行，软土层的承载负荷不断的增加，促使软土层不断的排水固结，排出的水从砂垫层中流走，这样能够增强软土层的固结效果。通常状况下，为了保证砂垫层具有良好的排水性能，需要应用渗水性相对较高的砂土，将砂垫层的厚度控制在0.6m-1.0m之间，同时为了增强砂垫层的排水效果，还应该在砂垫层上铺设一层具有隔水性能的粘土层，防止已经排出的水返渗到基层面。
（六）添加剂处理技术
添加剂处理技术的工作原理表现为:在软土层处理的过程中，在土层中加入水泥、生石灰等能够改变软土土质的结构成分的添加剂，将软土变成高强度土或者可凝固土，以此提高软土地基坚固度、稳定性以及承载能力的一种施工处理技术。水利工程在采用添加剂处理技术的过程中，应该控制好土壤和添加剂成分之间的配比度，既不能使土壤的水分含量过高，也不能使土壤过于干燥，否则都会影响地基的稳定效果。
三、水利工程地基基础的处理措施
（一）水泥粉煤灰碎石桩的应用
在水利工程地基改造中使用最多的就是水泥粉煤灰碎石桩，主要材料是水泥、粉煤灰及其碎石，它的特点就是具有很强的粘结度。是用水泥煤粉灰碎石桩、褥垫层和桩间组合而成的复合地基。地基上面的建筑物压力很大，会使地基变形，将压力分给水泥粉煤灰碎石桩和桩间土，使地基受力均匀些，与此同时，水泥粉煤灰碎石桩的承受能力由于挤密作用而提升，并强化了受力能力。由于水泥煤粉碎石桩的成本低，所以在应用中很广泛。以下是水泥煤粉灰碎石桩、桩周土和褥垫层的原理进行细致的分析，具体如下。
（二）对地基上有一定的挤密作用
针对散填土、松散粉细砂和粉土，因为振动沉管水泥粉煤灰碎石桩的振动原因和侧向的压力致使桩间的土孔隙变小，其中的水量也有大幅度地减少，增大了土的干密度和内摩擦角，同时也改善了土的物理学性能，直接的提高了桩间土的承受压力的能力。
（三）桩体的排水作用
水泥粉煤灰碎石桩复合地基在成桩前期，由于桩孔内和周边填充了过滤性很好的粗颗粒，形成了渗透性比较好的通道，对于防止振冲产生的超孔隙水压力升高的问题，还能提高地基排水速度，它不仅不会降低桩体强度，还能使土体强度增强。
（四）桩的预震效应
水泥粉煤灰碎石桩复合地基成桩时，振冲器加速激振土体，不仅能提高相对密实度，而且还能有很强的预震作用，有效的增强了砂土的抗液化能力。
（五）桩的置换作用
水泥粉煤灰碎石桩是水泥经过水解和水化反应及其与粉煤灰的凝硬反应，生成了一种不能溶于水的结晶化合物，它不仅增强了桩体的抗剪强度，而且还提高了变形模量，因此，在载荷的作用之下，水泥粉煤灰碎石桩的压缩性要小于桩间土的压缩性。地基的附加应力，跟随地层的变形将其压力集中到了桩体上，而大部分的压力是由桩周和桩端来承载，桩间的应力就减少了，所以，符合地基的承载力有显著的增加。
（六）预应力管桩
预应力混凝土管桩主要分为先张法、后张法预应力管桩。其中，先张法预应管桩是应用的先张法预应力的工艺和离心成型法制作而成的空心筒体细长混凝土预制构件，先张法预应管桩是由圆筒形的桩身、端头板及其钢套箍三个部分。我国目前常用的管桩沉桩的方式主要是：锤击法、静压、震动、预钻孔法等，其中，静压法是被工程上最常采用的方法之一。打桩的时候震动很大、噪音也很大，影响了居民生活，所以目前我国启用了大吨位的静力压装机，静力压桩机分为顶压式和抱压式两种，其中，抱压式是依靠摩擦力大于阻力的原理工作的，一般情况下，静力压桩机的最大压桩力为5000-6000KN，甚至可以将直径50-600mm的预应力管桩压到持力层，推动了预应力管桩在工程上的使用。预应力混凝土管桩常用的使用方法是分为捶击法和静压法两种。捶击法沉桩是优点是速度快、质量高，静压管桩施工法是通过压装机的自身重量及配重的重量，经过科学的压梁，用管桩侧面夹子夹住管桩，然后将其压入土中。预应力管桩施工结束之后，要检查管桩，工程上常用桩基高应变法和低应变法两种方式对单桩的承载力进行监测，影响预热力管桩承载力的因素有桩端极限阻力和极限侧摩擦力。目前，水利工程中基础处理方法就是预应力管桩，尤其沿海地带应用广泛，保障了水利工程管桩基础处理的质量，还为整体工程的安全性提供可很大的保障。
结束语：水利工程施工过程往往会出现土体沉降问题，相比较于正常地基，水利工程周边的地基环境达到沉降稳定的时间也相对较长。随着水利工程施工技术的不断提升，越来越多的水利工程设施逐渐的出现在人类社会的各个角落，这些水利工程设施由于自身规模大，相应的质量也大，给水利工程周边的地基土体环境带来的压力也就比传统的工程设施更大，这就对水利工程的地基的承载能力提出了更高的要求。针对水利工程周边的地基环境上土体沉降的问题，必须采取相应的手段加以处理，才能保证水利工程的安全实施。
参考文献：
[1]吴友.水利施工中软土地基处理技术的应用[J].黑龙江水利科技,2014,04:176-177.
[2]唐桂华,张定华,王相乐.浅谈水利工程中软土地基处理技术的应用[J].河南科技,2014,05:54.
[3]石梅红.水利施工中软土地基的处理方法探析[J].中国高新技术企业,2014,23:113-114.
[4]古军,尚琨.水利工程中软土地基处理的施工技术探讨[J].陕西水利,2013,04:89-90.
