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摘要:在水利水電基礎工程的實施中,技術是它的根本,只有技術作保障才能在艱巨的重大工程中完成基礎工程的施工,水利水電基礎工程的施工技術將直接關聯作用到水電水利的效益和產生的影響,它并不只是簡單的一個工程而已,它是構成整個水電水利工程的一個重要要素。因此,掌握并且創新水利水電基礎工程的施工技術具有重要意義。本文對水利水電基礎工程施工的要求及注意事項進行了說明,然后從堤壩、混凝土工程、高邊坡加固、截滲處理及不良地基處理技術幾方面詳細探討了水利水電基礎工程的施工技術。
關鍵詞:水利水電,基礎工程,堤壩,混凝土,軟土地基
一、水利水電基礎工程施工的要求及注意事項
(一)施工的要求
1.應具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料,并掌握施工區域內的地質情況。
2.土方開挖前,應根據施工方案要求,將施工區域內妨礙施工的已有建(構)筑物、道路、溝渠、管線、墳墓、樹木等,妥善處理。
3.山區施工,應事先了解當地地層巖性,地質構造、地形地貌和水文地質等,如因土方施工可能產生滑坡時,應采取可靠措施。在陡峻山坡下施工,應事先檢查山坡坡面情況。如有危巖、孤石、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象時,應作妥善處理。
4.施工機械進入現場所經過的道路、橋梁和設備卸車地點等,應事先做好必要的加寬、加固等準備工作。
5.測量放線的定位控制線(樁)、水準基準點及基槽的灰線尺寸,必須復核,符合設計要求,并辦理預驗手續,且應妥善保護及經常復測。
6.場地要清理平整,表面坡度應符合設計要求的排水坡度和臨時排水設施。如設計無要求時,一般應向排水溝方向作成不小于2%的坡度。
7.開方挖土低于地下水位的基坑(槽)、管溝時,應根據地質勘察文件及資料,采取措施,降低水位;一般應降至低于開挖底面的500mm,然后再開展作業面。
(二)施工注意事項
在水利水電施工的過程中,對于基礎施工作業方面我們需要做好注意事項,其主要有以下兩點:
1.對于基礎比較淺的情形,在不用放坡的情況下,這時施工首先就需要沿著進行測量的基準灰線直邊切割出來一個槽邊的輪廓線,而后對作業面予以一一的展開。對于地下水位的降低和地面排水系統的建造,這二個工程都需要結合當地工程地質資料、挖方尺寸等條件予以考慮,這樣就可以進一步的預防地基土結構被破壞。
2.需要保證地基與基礎的強度能夠足以承受建筑物上的全部結構荷載。為了滿足這一條件,基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性和抗凍的能力都需要充分滿足要求。除此之外,為了確保地基穩定,必須讓地基和基礎有足夠的工作面。地基變形值的范圍也應該在許可的參考值數之內,這樣才不會引起建筑物的開裂、傾斜或者標高產生相應的變化等等。
二、水利水電基礎工程施工中的關鍵技術
(一)堤壩施工技術
對于水利工程來說,最為常見的施工就是堤壩施工了,特別是土質心墻堆石壩,在水利工程中十分的常見。堤壩施工中應注意以下幾點:
1.材料的選擇
應該選取防滲土料,心墻采用碎石。
2.基礎的防滲工作
如果筑壩是在比較深厚的砂礫石層,應該做好相應的防滲工作,建設防滲墻。近幾年來,造墻技術采用沖擊及反循環鉆機鉆主孔,液壓拔管機起拔接頭套管,用孔內聚能爆破大孤石鉆進等,完善了施工保證了成墻的施工質量。
3.混凝土壩的施工
混凝土壩在水利工程建設中也十分的常見。混凝土大壩在建設過程當中需要大量的進行混凝土澆注工作,這對混凝土的拌和、運輸以及倉面作業等都提出了較高的要求。隨著我國水利工程建設的發展,這些環節都配備了大型的機械設備,能夠有效的滿足混凝土筑壩時高強度的混凝土的需求。大體積混凝土澆注時,表面的溫度下降較快,而混凝土內部由于強烈的水化作用,產生大量的熱量,這些熱量不能及時的散發出去,就會使混凝土內部的溫度較高,內外溫差增大,容易導致混凝土產生裂縫,因此對于混凝土的溫度具有較高的要求。
(二)混凝土工程施工技術
1.混凝土及鋼筋混凝土灌注樁施工
混凝土及鋼筋混凝土灌注樁(簡稱灌注樁),是直接在樁位上成孔,然后利用混凝土或沙石等材料就地灌注而成。與預制樁相比,其優點是施工方便,節約材料, 成本低;缺點是操作要求高,稍有疏忽,容易發生縮頸、斷樁現象,技術間隔時間較長,不能立即承受荷載等。灌注樁的成樁技術日新月異,其成樁施工法主要有:
(1)鉆孔灌注樁
鉆孔灌注樁是先在樁位上用鉆孔設備進行鉆孔,然后灌注混凝土。
(2)挖孔灌注樁
隨著建筑工業的發展,小直徑單樁和群樁基礎在承受大荷載或滿足沉降要求等方面已受到一定限制,大直徑灌注樁已被許多國家廣為采用,其直徑為1~3m, 樁深20~40m,最深可達60~80m。每根樁的承載力可達10000~40000kN。大直徑樁可采用機械挖孔灌注和人工挖孔灌注。
(3)打拔管灌注樁
打拔管灌注樁是利用與樁的設計尺寸相適應的一根鋼管,在端部套上預制的樁靴打入土中,然后將鋼筋骨架放入鋼管內,再澆筑混凝土,并隨灌隨將鋼管拔出,利用拔管時的振動將混凝土搗實。
(4)振動灌筑法
即鋼管上端與振動沉樁機剛性連接,下端裝有活瓣的樁尖,并在鋼管的上部開有加料口,利用振動力將鋼管沉入土中。當沉到設計標高后,停止振動,用上料斗將混凝土灌入鋼管內,然后再開動沉樁機、卷揚機拔出鋼管,邊振邊拔,從而使樁的混凝土得到搗實。
2.鋼筋混凝土預制樁施工
鋼筋混凝土預制樁有實心樁和空心樁兩種。空心樁為管樁,由預制廠用離心法生產而成,樁體強度較高,可達C30~C40級,外徑多為400~500mm;實心樁大多在現場預制,為方便預制,截面多為200mm×200mm~550mm×550mm的正方形。樁長不得大于樁斷面邊長或外徑的50倍,為方便運擂和施工,單根樁長一般不超過30m。
(三)高邊坡加固技術
水利工程的高邊坡治理情況,高邊坡常用的處理方法有抗滑結構、錨固以及減載、排水等綜合措施。
1.混凝土抗滑結構
(1)抗滑樁
抗滑樁能有效而經濟地治理滑坡,尤其是滑動面傾角較緩時,效果更好。
(2)沉井
沉井在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土墻的作用。
(3)擋墻
混凝土擋墻能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。
(4)框架、噴護
混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護作用并增強坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風化。框架護坡具有結構物輕、用料省、施工方便、適用面廣、便于排水等優點,并可與其他措施結合使用。另外,耕植草本植被也是治理永久邊坡的常用措施。
2.錨固技術
預應力錨索具有不破壞巖體結構、施工靈活、速度快、干擾小、受力可靠、主動承載等優點,在邊坡治理中大量應用。大噸位巖體預應力錨固噸位已提高到6167kN,張拉設備出力提高到6000kN,錨索長度達61.6m,可加固壩體、壩基、巖體邊坡、地下洞室圍巖等,達到了國際先進水平。
(四)截滲處理
由于受河道水流和地下水位的影響,河堤、大壩以及建筑物的地基會產生一定程度的滲透變形,嚴重時將危及建筑物的安全。解決的辦法是截斷滲流通道,以減少滲透變形。具體處理辦法有:
1.防滲墻
防滲墻是修建在透水地基中的地下連續墻,可用于壩基、河堤的防滲加固。根據成墻材料和成墻工法的不同,常見的有塑性混凝土防滲墻和水泥土防滲墻。
2.高壓噴射注漿
高壓噴射注漿是利用鉆機把帶有特制噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后,用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置,以高速噴出,沖擊切削土層,使噴流射程內土體破壞,同時鉆桿一方面以一定的速度(20cm/min)旋轉,另一方面以一定的速度(15~30cm/min)徐徐提升,使水泥漿與土體充分攪拌混合,膠結硬化后即在地基中形成具有一定強度(0.5~8.0MPa)的固結體,從而使地基得到加固。
(五)不良地基的處理技術
1.可液化土層的處理
在靜力或振動力的作用下,賦存在少粘性土層或無粘性土層中的孔隙水的壓力不斷上升,抗剪強度瞬時消失的土層,由于土層的液化會導致地基下沉凹陷、滑動且失去穩定性、
對地面的建筑物造成危害。一般的處理方法是:首先挖除可液化土層,將防滲性能好或其他強度較高的材料置入其中。然后采取分層振動或者振沖擠密的方式將其夯實。其次用混凝土封閉四周圍墻,以防其向四周流動。最后,穿過可液化土層設置砂井、灰土樁或砂樁。
2.軟土地基的處理
(1)軟土基礎的特性
①低抗剪強度
當出現外部荷載時,如果軟土是處于軟塑—流塑的狀態,就會大大降低軟土的抗剪性。隨著逐步增加的有效壓力,如果軟土層本身包含排水出路,軟土層會逐步形成固結。相反的,倘若軟土層的排水出路很差的話,一旦增大荷載,也會大大衰減強度。
②低透水性
因為軟土層含水量很高,當滲透系數k≤1(mm/d)時,就會嚴重影響到軟土層的透水性。因此,當荷載作用過強時,就會增高孔隙水壓力,進而嚴重影響
到地基的壓密固結性能。
③空隙比例大,天然含水量較高
在我國,軟土天然孔隙比通常是在1 和2 區間,而淤泥和淤泥質土的天然含水量則是在50%到70%之間,這樣通常會超出液限很大一部分,最高可以超出200%。
(2)處理軟弱地基之方法
①換土法
此種措施的關鍵點在于對淤土層的換土操作。也就是說,當淤土層地基厚度不能夠滿足建筑設計要求時,可以換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等措施來穩固地基。
②強夯法
此種措施的關鍵點在于對地基的夯實操作,主要適用于河流沖積層、濱海沉積層,或者由黃土、粉土、泥炭、雜填土等構成的地基,具體的操作方法為,將一定重量的夯錘掛在適宜的高度,讓錘做自由落體運動,達到夯實土質的目的。
③旋噴法
此種措施在于防止地基滲水,具體操作措施為:當旋噴機的特殊噴嘴進行預先放置于土層的預定結構中,然后緩緩的將噴嘴提升,此時噴嘴內就會產生高壓,在高壓的作用下,水泥與固化漿液與土體之間的結合將會更為緊密,進而能夠達到提高地基強度與密度的作用,從而有效的控制了地基滲水問題。
④灌漿法
此種方法就是利用建筑材料混合漿液的固化特性,結合氣壓、液壓以及電化學的原理,將混合漿液注入到建筑物得地基介質中,從而達到地基加固的目的。建筑混合漿液一般是由泥砂漿、水泥漿以及各種化學漿材構成。
結語
綜上,基礎是一個工程中最關鍵的部位,基礎不牢固,那整個建筑工程的質量也就無從談起。因此,在水利水電工程施工中,對基礎工程的施工一定要引起重視,要致力于提高基礎工程的施工技術,建設出牢固、安全的水利水電工程。
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