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水利坝基强夯

来源: | 浏览量:5253 | 发布时间:2021-02-10 08:57:05

在进行水库坝基的建设过程中,通过采用强夯法来完成地基的加固工作,耗费的材料比较少,使用的机械设备较为简单,并且加固效果良好,具有较高的施工效率,目前该方法已经广泛的应用于实际的施工中。基于此,本文主要结合实例对水库坝基工程中强夯法的施工措施进行了探讨。

目前针对各类型的松软地基都开始普遍应用强夯法来有效去除黄土湿陷性等问题。在进行强夯施工的过程中,需要对锤重、锤高、夯击的具体次数等参数进行合理控制,以此来提高强夯质量。

1实例概况

某水库的规模属于中型水库,总体空容量达到了2860万m2,坝体属于粘土均质坝,最大坝高可以达到43.4m,坝顶长度大约为620m;在处理坝基的时候采用强夯法,加固范围是从桩号0-008开始一直到0+430,加固总面积大约为5.5万m2。坝基工程的地质情况分别为:在桩号0-008~0+217之间表层土土质是apIQ2-2重粉质壤土,并且湿陷性深度大约在0~3.5m之间;桩号0-008~0+217之间表层土土质是apIQ3-2重粉质壤上,并且湿陷性深度大约在0~6m之间。在进行设计的过程中要求对全部坝基进行强夯处理,并且经过处理后地基在8米的范围内湿陷性a不能超过0.015,土体干密度d不能低于1.6g/cm3,采用强夯法的根本目的是提高水库在蓄水之后坝基具有的承载能力。

2坝基强夯法的施工措施

2.1强夯方案

由于大坝自然建基面具有较大的破碎性,在建立的过程中无法确保具有较好规则性,而且在坝基区域里的黄土层大多都是III~IV级具有严重湿陷性的黄土,地质条件较差,需要采取相应的措施对湿陷性黄土进行适当的改造和调整,这会直接决定大坝工程的施工质量以及后期的使用安全性。在进行工程设计的过程中需要进行现场强夯试验,要求夯击应该高于4000 kN·m,并且优先使用夯击能较高的器具。在进行基础强夯处理施工的过程中需要遵循隔行跳打的原则,并且间隔距离控制在4.0m,夯点的布置应该呈等边三角形状,如果土的天然含水率只在8%-10%之间,需要适当泡水提高湿度,并要求主夯两遍,主夯时间隔时间要求保持3周,在第三遍夯实的时候应该利用1 000 kN·m进行满夯,在完成坝基最低位置处的夯实操作后要求干密度能够达到1.7 kg/cm3以上。

2.2强夯试验

为了提高强夯施工的质量水平,在正式强夯之前应该在坝基现场做相应的强夯试验,并且在试验夯实之前通过采用钻机再次勘察强夯范围里湿陷性黄土的具体分布情况、土体的厚度以及土质情况等,确保下一步强夯施工时能够获得充足的资料。试验场地可以选择在坝基的上游位置,试验范围控制在30 m×30 m以内,场地高程保持在1575~1578 m之间。

根据设计规定需要对强夯过程中用到的各项技术参数进行合理的编制,并且在现场试验夯实范围内按照正三角形来选择夯点,要求将夯点的间隔距离保持在4M,现场需要对设备为2台40 t履带式起重机并设置辅助门架,夯锤直径2.2 m,夯锤质量23.0 t,提升18 m,即可达到4 000 kN·m的夯击能。第1遍夯击为主夯,夯击能达4 000 kN·m,每个夯点的夯实能平均达到10~12击,在最后的2击沉降量低于5 cm作为判断标准。在第1遍夯击完成后的1周后再进行第2遍夯击,第2遍夯击同为主夯,夯击能在4 000 kN·m,夯点需设置于第1遍夯点之间,现场的控制与第1遍夯击相同,在第2遍夯击结束后,隔2周后实施第3遍低能满夯,夯击能达1000 kN·m,满夯试验重锤低落夯击,锤印搭接。满夯达2周后,在现场虽已划定检测位置,采用人工开挖的方式探坑至基岩,利用分层取样的方式对夯后土体干密度进行测量,夯后坝基8 m深处土体干密度均在1.70 kg/cm3以上,把原状样带放到试验室当中进行详细的检查,发现夯实完成之后土体具有的湿陷性已经全部去除,要求试验检查要细致深刻,设计的时候确保各项技术参数的设定科学合理,只有这样才可以确保夯实施工的效果能够充分发挥出来,最后需要在施工现场按照实际夯实情况来确定各项施工参数并完成大面积范围内的强夯处理。

2.3强夯法施工

(1)强夯施工之前的布置情况:由于水库坝基面的地形相对来说较为破碎,而且在强夯的过程中还需要同时开挖主截水槽以及1#~8#沟壑,会对整个坝基进行进一步的切割,导致整体坝基更加破碎,各个施工区域无法连接在一起。根据实际情况,在设计的过程中可以将整个坝基划分为7个强夯施工区域,分别标号A-G。为了确保各个施工阶段可以有序展开,应该按照“从低到高,夯实之后立即填埋”的原则设定施工计划。水库坝基呈现东高西低的状态,因此可以根据坝基的实际高程划分为西侧、中部以及东侧坝基,其坝肩周围分别为1570m、1580m、1590m,针对地势相对较低的西侧坝基,可以优先展开坝体的填筑工作,之后在按照顺序完成中部坝基和东侧坝基的填筑和强夯。(2)施工准备工作:根据强夯试验情况确定强夯施工过程中使用的各项技术参数,合理控制施工工序,确保施工质量,并采取一定的安全措施保证施工顺利进行。在进行强夯施工的时候需要配备两台重量为40T的履带式起重机,并且装置自动脱钩,为了防止落锤的时候机架出现倾覆现象,在臂杆端安置辅助门架。合理设置强夯施工,可以采用分区域的形式进行分别夯实。在强夯之前应该根据设计图纸完成施工范围的测放工作,按照正三角形来选择夯点,要求夯点的间隔距离保持在4m。(3)施工过程中采取的具体措施。起重机到达指定施工位置之后开始第一遍的主夯操作,将夯锤提高到18m的高度,利用自动脱钩装置进行逐点夯击,并安排专门人员监督夯实施工,测量每次沉陷量,计算出各个区域的最终沉降量。如果强夯过程中出现异常现象,需要做好详细记录并及时处理,例如坝基局部位置出现的孔洞等会导致夯锤偏离实际位置,针对这种情况就应该及时组织现场施工人员采取有效措施认真处理。

3效果试验

3.1密度

在完成夯实的两个月之后,需要由监理单位组织建设单位、设计单位以及施工单位检测强夯施工的质量,在施工现场选择一处探坑并开挖到基岩位置,分层选取夯实后的土样,测定土样的实际干密度,夯实前、夯实后以及两个月后的天然干密度和深度关系之间的曲线情况如下图1所示。从图中我们可以看出,夯实之后密度有所提高,不过随着深度的不断加大,密度的增大幅度会随之降低。


3.2 压缩性

地基本身的压缩性会对不均匀沉陷产生直接的影响,建筑物的稳定性也会随之受到一定程度的影响。在夯实前、夯实后以及完成夯实两个月之后进行压缩性的检验,要求在试验点选取原状样来完成试验,试验结果如下图2所示。从图中我们可以看出,采用强夯法能够明显改善地基本身具有的压缩性,对样品进行试验发现高中压缩性都已经明显降低为中低压缩性,并且曲线主要由强夯之前呈现的锯齿状转化为两个月后的相对平直状,这就说明不同性质的土已经得到了充分的压实。


3.3 抗剪强度

在对抗剪强度进行检验的时候可以利用原状样直接剪切试验指标来完成具体的分析和研究,但是由于对土凝聚力产生影响的因素比较多,本文只将内摩擦角作为主要研究对象,而内摩擦角与深度关系曲线之间的关系如下图3所示。从图中我们可以看出,在完成强夯后以及经过两个月之后的内摩擦角均有一定的提高,并且提高了大约1.0°~5.0°,不过有一个位置上的内摩擦角出现明显的降低现象,主要由于这一位置上的粘土夹层相对较薄,如果针对性质一致的土,内摩擦角是不会出现大幅变化的,而且通过强夯可以将内摩擦角适当提高2°~3°,由此我们可以看出,强夯能够有效的提高地基本身具有的抗剪强度。


4 结语

总而言之,通过采用强夯法来有效加固处理水库坝基表面的松散层获得了良好的施工效果,提高了地基具有的密实度,增强了地基的承载力,并且有效降低了地基原本的压缩性,对于工程存在的各种地质问题的处理效果良好。


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