复杂地质区水利工程施工地基处理灌浆技术.pdf
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1、施 工 安 全水上安全 2023 年 第10 期196作者简介:唐振东,男,本科,工程师,研究方向为水工建筑。复杂地质区水利工程施工 地基处理灌浆技术唐振东(广东省源天工程有限公司,广州 511340)摘要:本文围绕复杂地质区水利工程施工地基处理灌浆技术展开研究,针对现有难题进行深入分析,并探讨了灌浆技术在解决复杂地质条件下的水利工程施工难题中的应用。同时,本文对灌浆技术进行了优化与创新,旨在提高水利工程施工的稳定性和安全性,为未来水利工程的发展提供有益参考。关键词:复杂地质区;水利工程;地基处理;灌浆技术0 引言随着经济的发展和城市化进程的加快,水利工程的重要性日益凸显。然而,许多地区面临着
2、复杂多变的地质条件,这给水利工程的施工带来了巨大的挑战。复杂地质区水利工程施工地基处理问题成为制约工程稳定性与安全性的主要因素。因此,灌浆技术作为一种重要的地基处理手段,受到了广泛的关注和应用。1 复杂地质区水利工程施工地基处理的现有难题1.1 地质条件复杂带来的工程不稳定性复杂地质区的地质构造和岩土层的多样性使得施工地基处理面临着工程不稳定性的挑战。软弱地层、断层、褶皱等地质条件导致地基承载力和稳定性较低,可能引发地基沉降、滑动、塌陷等问题。例如,在某水利工程项目中,复杂的地质构造导致地基不均匀沉降,进而导致工程设施的变形和裂缝出现,威胁到工程的持续稳定运行。1.2 地基沉降问题复杂地质区的
3、部分地基存在较大的沉降问题,尤其是软弱地层和含水层区域。这种地基沉降的不均匀性给水利工程施工和运行带来了严重难题。在一个水利水电站建设项目中,地基沉降引起了大坝的下滑和变形,严重影响了水电站的运行安全。因此,如何准确预测和合理控制地基沉降,是复杂地质区水利工程施工中亟待解决的问题。1.3 地下水位的变化与控制复杂地质区的地下水位变化幅度大,地下水位的高低与工程的施工和运行密切相关。在施工过程中,地下水位的合理控制尤为重要。过高的地下水位可能导致工程施工困难和稳定性问题,而过低的地下水位可能导致地基缺水和不稳定1。因此,如何科学测量和控制地下水位,确保其在合理范围内波动,成为复杂地质区水利工程施
4、工的重要技术难题。1.4 施工工艺与材料选择在复杂地质区进行施工地基处理时,灌浆技术的选择和处理材料的选用至关重要。不同地质条件下,灌浆材料的性能和适用性存在差异,因此必须根据地基的实际情况选择合适的灌浆技术和材料。例如,对于含有大量溶洞和裂隙的地质区,应采用高流动性、耐腐蚀性强的灌浆材料,以保证施工效果的可靠性。2 灌浆技术在复杂地质区水利工程施工中的应用2.1 地基加固与稳定地基加固与稳定是复杂地质区水利工程施工中的重要任务。其中,灌浆技术作为一种有效的地基处理手段,可以在一定程度上提高地基的承载能力和整体稳定性。在复杂地质区,地基常常包含软弱地层、断层、褶皱等地质问题,这些地质条件使得地
5、基的承载能力较低,容易发生沉降、滑动、塌陷等地基不稳定现象。灌浆技术通过注入高强度的灌浆材料,填充地基空隙,形成一个坚固的灌浆体,从而改善地基的工施 工 安 全Maritime Safety 水上安全197程性质,增加其承载能力和稳定性。软弱地层常常由含水量较高的土壤或软岩组成,其抗剪强度较低,容易发生变形和沉降。假设软弱地层的抗剪强度为 c,地基的有效黏聚力为 c,施工后,其关系式为 =c+ctan()(1)式中,为地基的有效内摩擦角。通过合理选择灌浆材料和施工工艺,可以使得灌浆体的抗剪强度 显著大于软弱地层的抗剪强度 c。这样,灌浆体将承担地基的荷载,有效减轻了软弱地层的荷载传递,从而提高
6、了地基的承载能力和稳定性。此外,断层和褶皱可能导致地基的不均匀沉降和变形,从而对水利工程的稳定性造成威胁。通过定向灌浆和点状灌浆等方式,可以有针对性地加固和填塞断层和褶皱带的空隙2。假设断层带的宽度为 b,灌浆材料的体积浓度为V/V0,灌浆体的抗剪强度为,根据抗剪强度理论,灌浆后断层带的抗剪强度 f的计算公式为 f=(1+V/V0)(2)当 V/V0趋近于 0 时,即断层带填充满,断层带的抗剪强度 f 趋近于。通过灌浆处理,可以有效消除断层和褶皱带的不均匀性,提高地基的整体稳定性。图 1 展示了地下的复杂地质结构和一种常用的地基处理方法。它可能用于地质勘探报告或工程设计文档,以帮助工程师和决策
7、者理解地基的条件和采取适当的工程措施。地基深度/m地基结构图 1 断层和褶皱处理图1)软弱地层。这部分表示地下的软弱地层,可能是由于土壤类型、湿度、压实度等因素造成的。软弱地层可能会影响建筑物的稳定性和安全性。2)断层。断层是地壳内部的裂缝,两侧岩石相对移动。在图中,断层导致地表高度的突然变化。断层可能会影响地基的稳定性,特别是在地震活跃区域。3)褶皱带。褶皱带是岩层受到压力而产生的弯曲或波浪状结构。褶皱可能会增加地基的复杂性,并可能需要特殊的工程处理。4)灌浆材料(箭头和文字)。灌浆是一种常用的地基加固技术,通过将灌浆材料注入地下的裂缝或空洞中来增强地基的稳定性。在图中,灌浆技术被用于处理断
8、层区域。5)坐标轴和标签。图中的 X 轴表示地基深度,Y轴表示地基结构的变化。图例则解释了各个颜色线条的含义。综上所述,灌浆技术在复杂地质区水利工程的地基加固与稳定方面具有显著的优势。通过合理选择灌浆材料和施工工艺,可以显著提高地基的承载能力和稳定性,为水利工程施工提供有力保障。2.2 地下水位控制与排水地下水位控制与排水是复杂地质区水利工程施工中的重要任务。复杂地质区的地下水位波动较大,可能导致水利工程地基的不稳定和工程结构的受损。灌浆技术作为一种有效的地基处理手段,在地下水位控制和排水方面具有广泛应用。1)地下水位控制。在复杂地质区,地下水位的波动可能导致地基的不稳定和工程结构的受损。为了
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