水泥土墙在水土保持工程中的运用探究

2020-06-03 04:44郭颖良
科技资讯 2020年12期
关键词:水土保持

郭颖良

摘  要:水泥土是当前应用最为广泛的建筑材料,主要应用于大坝加固防渗、基坑支护以及桩基施工当中。此次研究主要是探讨分析水泥土壤在水土保持工程中的应用,按照水泥土的力学特性,联合具体工程案例,比较分析浆砌石挡土墙和水泥土挡堵墙的建设成本,充分论证水泥土在水土保持工程中的应用可行性。通过对比结果能够看出,水泥土墙的应用成本明显低于浆砌石挡土墙。

关键词:水泥土墙  水土保持  工程运用

中图分类号:P642    文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2020)04(c)-0037-02

在现代工程中开始广泛应用水泥土材料,尤其是基坑工程应用。当基坑深度比较浅时,可以将水泥土墙作为支护结构。如果基坑深度比较大,且地下水位高,则可以将水泥土墙作为止水帷幕。对于地基处理工程来说,工程建设过程中会面临地基承载力不足问题,特别是淤泥土质地质构造,在施工过程中需要按照配合比掺加水泥,提升地基承载力。

1  水泥土力学特性分析

1.1 抗拉强度

水泥土的抗拉强度比较低,一般为无侧限抗压强度的15%。如果无侧限抗压强度小于1.5MPa时,并且抗拉强度为0.2MPa。在具体设计期间不考虑水泥土抗拉强度。

1.2 抗剪强度

按照相关研究报道能够看出,水泥土的内摩擦角在25°左右,粘聚力在0.1~1.1MPa之间。在不断增加水泥掺加量之后,内摩擦角的变化不大,粘聚力会明显提升。随着固结压力的不断增加,抗剪强度增加幅度不大。由于受到固结压力的作用影响,会改变试样的破坏特征,会由脆性破坏转变为塑性破坏。当固结压力越大时,破坏影响越明显。

1.3 抗压强度

在水泥土力学指标中,无侧限抗压强度是基础性指标。开展无侧限抗压强度试验的难度比较小,试验结果准确可靠。现阶段,建筑工程在检验水泥土强度时,多以无侧限抗压强度为依据。相比于天然土强度来说,水泥土无侧限抗压强度能够增加到数百倍,并且会受到多种因素影响。

1.4 变形模量

水泥土不属于弹性材料,所以工程主要应用平均变形模量指标,其是峰值应力的50%对应割线模量,定义公式如下:

在公式(1)中,Pu为无侧限抗压强度;ε0.5为应力为0.5Pu时,对应的变化值。

2  水泥土力学特性的影响因素

水泥土是按照特定水灰比浆液和土体搅拌而成,促使土和水泥发生化学反应和物理反应,以此生成坚硬的生成物。

2.1 不同土质

按照相关试验能够看出,使用常见土掺加水泥并固定之后,以此获得的无侧限抗压强度。通过图1能够看出,随着龄期的增长,无侧限抗压强度也会发生变化。通过图中可知,不同水泥加固土的强度均会随着水泥掺入比和龄期的增长而增长,但是增长幅度不同。一般来说,初始性质良好的土体,在加固之后能够增加强度。

2.2 水泥掺入比

水泥掺入比不同,随着龄期的增长,浆喷水泥土的强度变化比较小。针对粉喷水泥土来说,水泥掺入比会极大影响水泥土的强度。不管是粉喷水泥土还是浆喷方式,亦或者水泥掺入比不同,28d龄期与60d龄期的水泥土强度变化幅度相似。

部分学者通过试验方式,比较分析不同水泥掺入比影响水泥土抗压强度的情况。通过试验结果能够看出,在水泥掺入比持续增加时,会使水泥土抗压强度呈现出增长趋势。对于早期水泥土来说,水泥掺入比对后期的影响比较大。通过分析水泥掺入比与水泥土抗压强度影响关系时,结果显示,二者之间呈现出非线性增加的关系。

2.3 天然土含量

当水泥掺入比相同时,水泥土无侧限抗压强度没有遵循标准规律,水泥土强度并非随着含水量的增加而降低。软土和水泥浆的固化反应,必须确保原有土体具有含水量。所以,水泥掺入比和原地土之间具有最优配合比情况。当土体内含量大量水分时,则需要应用粉喷搅拌施工工艺。如果含水量低于30%时,则应用浆喷湿搅拌工艺。如果软土层的含水层比较高时,则会降低加固土的强度。将含水量提升至50%时,相同掺入比情况下,强度会降低30%左右。所以,按照软土实际含水量、荷载要求,优化设计含水量。针对不同土质来说,则需要应用不同的水泥掺入比。将水泥掺加到软土地质中,水泥会吸收软土的水量,此时就会改变地基含水量。在搅拌和养护工况下,水泥掺入比持续增加,将加固土处理之后,原地土与实测加固土的含水量比例会下降。

2.4 其他

按照現有文献研究能够看出,含水量、水泥掺入量和土质等因素都会对水泥土力学特性造成影响。其次,水泥标号、品质、外加剂品质、施工技术和养护措施等,也会影响水泥土力学特性。

3  水泥土墙在水土保持中的应用

3.1 工程概况

此次研究以某地区油管道沿线水土保持工程进行分析。工程线路长度为650km,跨越两个省区。沿途地形多为山地,地质条件复杂。且局部地区降水量丰富。为了确保油管道运营安全性,需要对沿线开展水土保护施工。油管道沿线路经5个县镇地区,因此选择地区水土保持工程进行分析。此次水土保持工作均采用浆砌石挡土墙。所应用的挡土墙材料包括细沙、水泥、块石和粗砂。主要建筑材料为块石,建设成本较高。在开展水土保持工程时,就近采购块石。工程施工场地与石料厂的距离约为3~40km,二次运输距离为0.5~2.5km。工程多位于山地,运输道路条件不佳,且工程所需材料都通过人工运输,所以会增加材料运输成本。

3.2 实例分析

表1罗列出典型地区块石运输至施工现场的成本费用,1m3块石可以砌筑同等体积的挡土墙。按照块石形状、直径以及施工人员的技术能力,将块石换算为挡土墙,乘以折减系数。通过下列公式可以表现出1m3块石换算为1m3挡土墙的所用体积。

V=V0/β        (2)

在公式(2)中,V为换算的块石体积;V0为换算前块石体积,β为折减系数。

在计算砌筑1m3挡土墙成本时,可以应用以下公式:

挡土墙成本=1m3块石/折减系数        (3)

3.3 比较分析

使用水泥土墙代替浆砌石挡土墙,水泥土墙所需材料主要为土,通过管沟开挖方式能够应用弃渣和废弃土。浆砌石挡土墙施工所需要应用的砂浆量比较少。水泥土墙在施工期间需要应用大量水泥,浆砌石与水泥土施工所需水量差异不大。对于水泥土墙施工来说,不仅需要应用基础材料,还需要应用模板、夯实机械。

在建设单位体积挡土墙时,所需成本约为浆砌石成本的50%,当材料运输距离比较短时,二者之间的比值比较小。在水土保持工程中,水土土墙和浆砌石挡土墙的作用均在于避免水土流失,确保油管道运营稳定性。通过分析挡土墙的受力特征能够看出,其所受到的作用力主要为水压力和填土压力,挡土墙自身承担上述作用力。通过试验能够看出,相比于水泥土墙来说,浆砌石挡土墙抗拉强度比较低。所以,水泥土墙的荷载承受能力明显高于浆砌石。其次,在风化作用影响下,水泥土墙会风化为土,且短时间内能够生成出植被;浆砌石则不易被风化,且管道途径路段,由于水土保持工程,极易留下明显痕迹。

4  结语

综上所述,此次研究主要是围绕水泥土展开讨论,介绍了水泥土的力学特性,并且介绍相关影响因素。联合具体的工程应用,分析浆砌石与水泥土墙在水土保持工程中的应用成本,希望能够对相关工程应用起到参考性价值。

參考文献

[1] 付冬.双排型钢水泥土墙悬臂支护在长江Ⅰ级阶地基坑施工中的应用[J].居舍,2018,25(22):50-51.

[2] 金森平.预制混凝土矩形构件复合水泥土墙在复杂环境条件下的施工技术[J].建筑施工,2018,40(7):1122-1124.

[3] 朱宏伟.软土深基坑TRD工法型钢水泥土墙支护结构的承载性能研究[J].土工基础,2017,31(6):702-708.

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