水利工程軟土地基的分析

王紅實(shí)

（山西省運(yùn)城市水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)站，山西 運(yùn)城 044000）

我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，居世界第四位，這一數(shù)據(jù)說明我國(guó)的水資源總量豐富，加上長(zhǎng)江黃河珠江等河流的區(qū)域分布，使得我國(guó)各個(gè)地區(qū)都有水資源灌溉農(nóng)業(yè)；但我國(guó)水資源的人均數(shù)量只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4，名列1世界21位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。另外，目前全國(guó)多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢(shì)。日趨嚴(yán)重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，對(duì)我國(guó)正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響，而且還嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。洪水是指超過江河湖泊水庫(kù)海洋等容水場(chǎng)所的承納能力，造成水量劇增或者水位急漲的水文現(xiàn)象。洪水災(zāi)害是我國(guó)自然災(zāi)害的一種主要現(xiàn)象。洪水會(huì)造成河流的水量大增，大壩的承受壓力驟增，極其容易造成洪水漫壩的危險(xiǎn)。我國(guó)和世界的大壩毀壞的事例大多是由于洪水漫壩造成的。因此，正確完整的分析和評(píng)價(jià)大壩防洪工作具有實(shí)際意義。為以后的類似工作提供經(jīng)驗(yàn)。

軟土的成因一般是由于第四紀(jì)后期地表水所形成的沉淀物質(zhì)，多分布在海濱，湖濱，河流沿岸等地勢(shì)低洼地帶，地表常年潮濕或積水。所以地表往往有大量喜水植物，由于這些植物的生長(zhǎng)和死亡，使得軟土中含有較多的有機(jī)物。軟土地基的處理應(yīng)根據(jù)軟土和淤泥獨(dú)特的性質(zhì)，埋層深度，路堤高度，材料場(chǎng)地情況，公路等級(jí)等因素具體分析，采取正確的措施進(jìn)行施工。

1 軟土地基的處理方法

1.1 堆載預(yù)壓法

1.1.1 含義：本方法是在工程建設(shè)之前用大于或等于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載，促使地基提前固結(jié)沉降以提高地基的強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求數(shù)值后就可以修筑公路路面。經(jīng)過堆壓預(yù)處理后，地基一般不會(huì)再產(chǎn)生大的固結(jié)沉降。堆載物一般用填土或砂石等散粒材料。施工填筑時(shí)采用分層分級(jí)施加荷載，從而控制加荷速率、避免地基發(fā)生破壞，達(dá)到地基強(qiáng)度慢慢提高的效果。

1.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，不用特殊的施工機(jī)械和材料，但軟土的排水固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，因此工期一般較長(zhǎng)。

1.2 反壓護(hù)道法

1.2.1 含義：指在公路主路堤兩側(cè)，填筑一定寬度和高度的護(hù)道，以期達(dá)到路堤穩(wěn)定的一種方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑彎矩能克服滑動(dòng)彎矩。其設(shè)計(jì)是先找出最危險(xiǎn)的圓弧，再用分條法進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。反壓護(hù)道的寬度一般是滑動(dòng)弧終點(diǎn)達(dá)到哪里就壓到哪里。

1.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)：這種方法處理軟土地基，對(duì)解決路基穩(wěn)定是有效的。該法不需控制填土速率，可以機(jī)械化快速完成路基填筑，但利用該法處理地基，土方量大、占用土地多，且沉降期長(zhǎng)。

1.3 袋裝砂井排水法

1.3.1 含義：袋裝砂井排水法是在普通砂井的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種軟土地基處理方法，它是普通砂井的發(fā)展和提高。

1.3.2 優(yōu)缺點(diǎn)：此法用砂量少、施工方便、快捷。它的布置一般采用梅花形。但是，袋裝砂井的間距是影響固結(jié)速率最重要的因素之一。在附加荷載一定的條件下，井距愈小，固結(jié)愈快，井距愈大，固結(jié)愈慢。所以，在用袋裝砂井處理軟土地基時(shí)，原則上采用“細(xì)而密”的方案。

1.4 塑料排水板法

1.4.1 含義：該法與袋裝砂井的作用原理相同，設(shè)計(jì)方法也基本相同，只是所用材料不一樣而已。

1.4.2 優(yōu)缺點(diǎn)：與袋裝砂井比較，塑料排水板具有施工速度較快，效率高，施工機(jī)械輕便，對(duì)軟土地基的擾動(dòng)較小，可工廠化生產(chǎn)，抗折能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.5 噴粉樁法

1.5.1 含義：它是利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，就地在軟土中利用壓縮空氣噴射石灰或水泥干粉，與軟土強(qiáng)行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。

1.5.2 優(yōu)缺點(diǎn)：它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)，具工后沉降較小，排水固結(jié)時(shí)間短。噴粉裝法的深度一般穿透軟土地基，當(dāng)軟土厚度大時(shí)，樁長(zhǎng)控制在合理范圍內(nèi)。用該法處理軟土地基，大大縮短了軟土地基處理時(shí)間。通過對(duì)噴粉樁進(jìn)行抽芯、抗壓及靜載試驗(yàn)，表明噴粉樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量是令人滿意的。

2 水利工程軟土地基的特性

2.1 軟粘土主要特性

2.1.1 孔隙比和天然含水量大。

2.1.2 壓縮性高。我國(guó)淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮性很大，建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降，會(huì)造成建筑物的開裂和損壞。

2.1.3 透水性弱。軟土含水量大，可是，透水性卻很小，往往呈現(xiàn)很高的孔隙水壓力，影響地基的壓密固結(jié)。

2.2 軟土地基上堤防失穩(wěn)的破壞機(jī)理

引起軟土地基上堤防滑動(dòng)破壞的根本原因，在于軟弱地基中某個(gè)面上的剪應(yīng)力超過了它的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。由于剪應(yīng)力的增加，降雨使土體容重增加；水位降落產(chǎn)生滲流力；地震、打樁等引起的動(dòng)荷載等。又由于軟土地基本身抗剪強(qiáng)度的減小。氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融；粘土夾層因浸水而軟化以及粘性土的蠕變等。

3 軟土地基上筑堤常用的地基處理方法及適用條件

3.1 堤身自重?cái)D淤法

堤身自重?cái)D淤法是通過逐步加高的堤身自重將處于流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土外擠，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥質(zhì)土中的孔隙水應(yīng)力充分消散和有效應(yīng)力增加，從而提高地基抗剪強(qiáng)度的方法。

3.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是把一定量和粒徑的塊石拋在需進(jìn)行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中，將原基礎(chǔ)處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走，從而達(dá)到加固地基的目的。一般按以下要求進(jìn)行:將不易風(fēng)化的石料拋填于被處理堤基中，拋填方向根據(jù)軟土下臥地層橫坡而定橫坡平坦時(shí)目地基中部漸次向兩側(cè)擴(kuò)展；橫坡陡于1:10時(shí)，自高側(cè)向低側(cè)拋填。最后往上面鋪設(shè)反濾層。這種方法施工技術(shù)簡(jiǎn)單，投資較省，常用于處理流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土地基。

3.3 墊層法

墊層法就是把靠近堤防基底的不能滿足設(shè)計(jì)要求的軟土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等強(qiáng)度高、壓縮性低、透水性好、易壓實(shí)的材料作為持力層?？梢跃偷厝〔?，價(jià)格便宜，施工工藝較為簡(jiǎn)單，該法在軟土埋深較淺、開挖方量不太大的場(chǎng)地較常采用。

結(jié)語

以上處理方法是針對(duì)堤防工程軟土地基處理時(shí)需要掌握的方法，若不加強(qiáng)注意，將影響工程的質(zhì)量。在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)不同的地基土質(zhì)采用相應(yīng)的方法進(jìn)行處理，以確保地基的穩(wěn)定，保證工程的質(zhì)量。

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