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水闸基坑放坡开挖与SMW工法围护施工的比较研究

2024-09-19 1 上传者：管理员

摘要：在水利工程，尤其是水闸建设中，施工方法的选取对工程质量、成本和环境影响具有决定性作用。对比分析了传统放坡开挖施工法与现代SMW工法围护施工，深入探讨了两种施工方法的技术特性、成本效益及环境效应，并评估了它们在不同工程环境下的适用性，为工程决策提供依据。研究结果指出，SMW工法虽然初期成本和技术门槛较高，但其长期效益和环境优势使其成为大型复杂水利工程的首选。研究结论有助于在水闸工程规划和实施中作出更合理的技术选择。

关键词：
SMW工法围护
放坡开挖
水利工程
水闸基坑
生态保护
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水闸是水利工程中不可或缺的重要组成，承担着调节水流、防洪和灌溉等关键功能。随着科技进步和环保标准的提升，水闸施工技术的选择已成为项目规划与执行的一个核心考量。传统上，放坡开挖法因其操作简易和成本较低而被普遍采用于水闸施工。但是，在面对越来越庞大的工程规模和日益复杂的施工环境时，这种方法在精确度和生态保护方面的不足逐渐暴露。与此相对，SMW工法作为一种先进的围护技术，凭借其高精度的操作控制和对环境的较小影响而受到青睐。本文深入比较分析了这两种施工技术，评估它们应对不同工程情境的适用性、优势及局限，以期为工程施工决策提供参考依据。

1、水闸基坑放坡开挖施工

1.1 基本原理

放坡开挖的基本原理是通过创建一个或多个斜坡面，逐渐深入地面。施工开始前，需要对土质、地下水位、周边环境等因素进行全面评估。基于这些评估，确定最适合的坡度和开挖步骤，以保持斜坡的稳定性并防止滑坡。

1.2 放坡开挖施工步骤

规划与准备：根据地质调查结果规划开挖方案，包括坡度设计、排水系统布置以及临时道路和施工场地的准备。

初步开挖：移除顶层土壤和植被，进行初步的土方开挖，形成基本的斜坡结构。

逐层深挖：按照预定的坡度和深度逐层开挖，同时加固斜坡，确保工程安全。

排水控制：在开挖过程中，及时排除地下水和雨水，防止水土流失和坡面塌陷。

坡面加固：使用地网、锚杆等加固材料强化斜坡，提高其稳定性。

1.3 基坑放坡优缺点

1.3.1 优越性

1）成本效益：相比其他复杂工法更经济，尤其适合预算有限的项目；2）施工简便：操作相对简单，不需要特殊的机械设备，便于管理和执行；3）适应性强：适用于多种不同类型的土壤，包括砂土、粘土等；4）安全性：通过适当的坡度设计和施工控制，可以有效降低滑坡等安全风险。

1.3.2 局限性

1）空间要求：需要较大的施工场地以形成安全的坡度，这在城市或狭窄区域难以实现；2）环境影响：开挖过程可能对周围的自然环境造成一定影响，如水土流失、噪音和尘埃污染等；3）土壤稳定性问题：在松软或湿润的土壤中，斜坡可能不够稳定，增加了工程风险；4）施工效率：在复杂地质条件下，如遇到硬岩层，放坡开挖的效率可能受到影响。

1.4 水闸基坑放坡开挖环境与安全考量

在进行放坡开挖时，必须重视对环境的影响和工地安全。需要制定严格的环境保护措施，比如水土保持和噪音控制。同时，要确保所有工作人员了解并遵守安全规程，特别是在不稳定的土壤条件下。

2、水闸基坑SMW工法围护施工

2.1 基本原理

SMW工法的核心原理是在土壤中混合水泥等稳定剂，通过机械搅拌形成连续的固化体，以此作为围护结构。这种方法不仅提高了土壤的强度和稳定性，还有效减少了地下水的渗透。

2.2 SMW工法的施工步骤

1）设计与规划：根据地质调查结果进行详细的设计规划，确定墙体的位置、深度、厚度及稳定剂配比；2）搅拌设备安装：安装专用的深层搅拌机械，这些机械能够深入土层进行搅拌作业；3）搅拌施工：将水泥浆注入土层，同时使用搅拌设备进行混合，形成固化的土壤-水泥墙体；4）连续施工：按设计要求顺序进行连续搅拌，确保各段墙体之间的连续性和整体稳定性；5）质量检验：施工完成后进行墙体强度和渗透性的检验，确保围护墙满足设计要求。

2.3 SMW工法优缺点

2.3.1 优越性

1）强度高、稳定性好：通过与土壤混合的水泥浆增强了墙体的整体强度，提高了围护结构的稳定性；2）渗透性低：有效减少地下水的渗透，保护基坑内部干燥，有利于施工安全；3）环境友好：相较于传统围护方法，SMW工法对周边环境的影响更小；4）适用性广：能够适应多种地质条件，尤其是在复杂地质环境中表现出色；5）施工灵活性：可以根据实际条件调整墙体的厚度和深度，提高施工的灵活性。

2.3.2 局限性

1）成本较高：相比传统方法，SMW工法在材料和设备上的投入更大；2）技术要求高：施工过程中对操作技术和经验要求较高，需要专业的施工团队；3）施工周期较长：因施工过程中需要精确控制，可能导致整体工期较长。

2.4 水闸基坑SMW工法环境与安全考量

在进行SMW工法施工时，需要特别注意环保和安全管理。施工现场的噪音和粉尘排放应严格控制，同时确保所有施工人员熟悉安全操作规程。

3、水闸基坑放坡开挖施工与SMW工法围护施工比较

3.1 施工技术和流程

放坡开挖法主要通过逐层开挖并形成斜坡来达到基坑的预定深度。这一方法的技术要求相对较低，主要依赖于人工和简单的机械设备。其流程包括规划与准备、初步开挖、逐层深挖、排水控制和坡面加固。

SMW工法是一种复杂的混合土壤围护技术，将水泥浆混合进土壤并通过机械搅拌形成连续的固化墙体。其施工流程包括设计与规划、搅拌设备安装、搅拌施工、连续施工和质量检验。

3.2 成本与效率

放坡开挖法在成本上具有明显优势，特别是在材料和设备投入方面。然而，其效率受到施工场地和地质条件的限制，特别是在狭小或复杂的地质环境中。

SMW工法初期成本较高，需要专用的搅拌设备和更多的材料投入。但从长期来看，其高效的围护效果和减少的维护成本可以弥补初期的高投入。

3.3 环境影响

放坡开挖法对环境的影响相对较大，特别是在水土流失和地面沉降方面。此外，由于开挖过程中会产生大量尘土和噪音，对周边环境的干扰也较为显著。

相较之下，SMW工法对环境的影响较小。由于其围护墙的密封性较好，可以有效减少地下水的渗透和污染物的扩散。

3.4 安全性和稳定性

在安全性和稳定性方面，放坡开挖法需要严格控制斜坡的稳定性，尤其是在遇到松散或湿润土壤时，施工中的安全风险相对较高。SMW工法由于其墙体的连续性和均匀性，提供了更高的稳定性和安全保障。特别是在复杂的地质条件下，SMW工法能有效避免滑坡和坍塌的风险。

4、结论

总体而言，放坡开挖法和SMW工法各具特色和适用范围。放坡开挖法适合应用于结构简单、场地宽敞的工程项目，因其成本较低而在经济性上占有优势，然而在面对复杂工程环境时则不太适应。相对地，SMW工法虽然初始投入较大，但在处理复杂或空间受限的工程场景时却显示出更优的施工效率，并且对环境影响较小。因此，水闸基坑施工技术的选择必须基于项目的特定条件和要求进行审慎考量。在工程的可行性研究阶段，就应当综合评估项目资金、环境背景等多重因素来选定合适的基坑开挖策略。今后的研究应致力于深入探讨这两种施工方法在多变的工程环境下的适应性，并寻求优化措施，旨在提升水闸工程的整体施工效能及其环境可持续性。

文章来源:陈建波.水闸基坑放坡开挖与SMW工法围护施工的比较研究[J].治淮,2024,(09):59-60.