水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)

馮是明，鄒福華

（江西省水利水電建設(shè)有限公司，南昌330025）

由于水利工程建設(shè)有一定的特殊性，基本都建設(shè)在河、海等濕度大的地方，可以說(shuō)水利工程大多建設(shè)在軟土地基之上。在對(duì)地基進(jìn)行探討和管理的過(guò)程中，軟土地基施工技術(shù)就成為決定水利工程施工質(zhì)量的決定性因素。

軟土地基的承載性很差，且含水率較高、空隙大、強(qiáng)度較低，如果沒(méi)有處理好，就會(huì)造成周?chē)孛娴淖冃?，影響水利工程施工安全性。因此，在工程施工之前?duì)其進(jìn)行加固處理，為水利工程的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1 軟土地基概念及危害

1.1 軟土地基的概念

軟土地基主要是由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭及松散砂等土層構(gòu)成，穩(wěn)定性差且容易發(fā)生沉降。軟體地基一般有以下的特性：

1.1.1 觸變性

觸變性是指軟土在未受到破壞之前，一般呈現(xiàn)出固態(tài)的形態(tài)，一旦軟土地基遭到破壞，就會(huì)由固態(tài)性變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。

1.1.2 低透水性

軟土地基的透水性很差，在工程建設(shè)中，需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)做軟體地基的排水固結(jié)。因此，對(duì)于軟土地基的排水估計(jì)作業(yè)需要花費(fèi)大量的精力，且建筑物的沉降時(shí)間長(zhǎng)，大都在10年以上。

1.1.3 高壓縮性

軟土地基受到高壓的影響，壓縮系數(shù)的數(shù)值越大，軟土地基上的建筑物就越容易發(fā)生沉降。當(dāng)垂直壓力達(dá)0.1MPa時(shí)，地基會(huì)因壓縮產(chǎn)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致地基上的建筑物出現(xiàn)較大的沉降。

1.1.4 沉降速度快

軟土地基上的建筑物的沉降速度會(huì)隨著負(fù)荷的增加逐漸加快，在相同的地基條件下，建筑物越高沉降的速度就越快。

1.1.5 不均勻性

軟土地基的主要組成部分是微細(xì)的顆粒和高分散的顆粒，兩者的土質(zhì)密度不一樣，建筑物的受力情況不同，沉降時(shí)的受力情況也不同，這種不均勻性常常會(huì)導(dǎo)致軟土地基上的建筑物出現(xiàn)大小不一的裂縫，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。

1.2 軟土地基的危害

軟土地基的不可預(yù)見(jiàn)性較大，如果在施工過(guò)程中沒(méi)有做好相應(yīng)的處理，那么在工程使用中很可能會(huì)出現(xiàn)建筑受損，路基難以固定及發(fā)生沉降，如果軟土層受力不均勻，上層建筑物的荷載作用在軟土層上，不僅引起建筑物的沉降，甚至建筑物墻體開(kāi)裂和倒塌。

2 軟土地基施工技術(shù)

2.1 砂與砂石換填墊層技術(shù)

砂石換填墊層技術(shù)適用于厚度2～3cm之間的軟土層，施工時(shí)首先挖除表面的軟土層，再將其更換為強(qiáng)度和穩(wěn)定性高的材料。換填墊層材料主要包括砂石、砂、卵石等，這幾種墊層所用的石料具有強(qiáng)度高、壓縮性小、透水性良好和容易碾壓密實(shí)等特點(diǎn)，可以提高地基的承載力，減少地基的沉降程度，加速軟土層排水固結(jié)速度，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮作用。換填完成后，要對(duì)此處的地基進(jìn)行夯實(shí)，以便保持良好的持力層，增強(qiáng)整個(gè)地基的承載力，提高地基的穩(wěn)定性和抗變性。施工時(shí)注意底層材料的選擇，應(yīng)選擇強(qiáng)度高、壓縮性小的材料，如果在材料填充時(shí)發(fā)現(xiàn)有空隙，要利用透水性的材料進(jìn)行排水工作，加快軟土地基的凝結(jié)，防止凍脹現(xiàn)象的發(fā)生。換填工作完成后，要做好后續(xù)的夯實(shí)工作。

砂與砂石換填層技術(shù)施工要點(diǎn)主要包括以下幾種：

（1）合理選擇施工材料。砂與砂石換填層施工技術(shù)中，選擇材料時(shí)應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬的粗砂、砂礫、碎石及中砂，不應(yīng)混入風(fēng)化料、軟巖及其他雜物。采用頂級(jí)的砂礫時(shí)，要選取顆粒不均勻系數(shù)大于等于10以上的材料；采用人工級(jí)砂礫石時(shí)，應(yīng)通過(guò)相對(duì)密度試驗(yàn)進(jìn)行選擇，找出最優(yōu)的砂石，使填層材料的密度可以達(dá)到最大值；如果沒(méi)有頂級(jí)的砂礫和人工級(jí)砂礫，可以用細(xì)砂作為填層材料，同時(shí)混入一定量的卵石和碎石，保證墊層材料含石量的比例在50%以下，填充時(shí)應(yīng)把材料中的雜質(zhì)、枯草等清理干凈。

（2）施工準(zhǔn)備工作注意事項(xiàng)。在進(jìn)行換填層施工作業(yè)前，應(yīng)將坑內(nèi)的枯草、樹(shù)葉等雜質(zhì)清理干凈，如果坑內(nèi)有積水，應(yīng)該采用相應(yīng)的排水技術(shù)將坑內(nèi)的積水排除干凈，清除坑內(nèi)的浮土，并做好地基周?chē)墓潭üぷ?，將填充材料進(jìn)行均勻攪拌，將其鋪平。

（3）施工過(guò)程注意事項(xiàng)。在施工過(guò)程中，要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，做好材料的鋪平與搗實(shí)工作，并做好接頭位置的處理工作，保持接頭的斜坡性質(zhì)，層與層之間錯(cuò)開(kāi)一定的距離。在鋪設(shè)材料時(shí)，要采取合理方法，即夯實(shí)法、碾壓法、平振法、插振法及水振法。施工期間應(yīng)修建排水措施，保持工地排水正常，不得引起沖刷和淤泥的情況，如果在雨季修建房屋，應(yīng)采取隨挖隨運(yùn)隨填隨壓的方法，并采取有效的預(yù)防方式，防止施工土地受到雨水的沖刷，防止排水設(shè)施發(fā)生擁堵，同時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)清理的廢棄材料處理妥善，堆放地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離農(nóng)田和河道，不應(yīng)將廢棄材料壓蓋在植被上，盡量選擇荒地來(lái)放置廢棄材料，避免由于廢棄材料堆積不善，引起附近農(nóng)田和河道的污染。

2.2 深層水泥攪拌樁施工技術(shù)

深層水泥攪拌施工方式是現(xiàn)階段常用的軟土地基處理方式，這種施工技術(shù)一般適用于粉土、淤泥土的處理，深層水泥攪拌樁施工技術(shù)就是將水泥用作固化劑，通過(guò)攪拌機(jī)將水泥與地基的軟土進(jìn)行攪拌，提高軟土的硬度，從而達(dá)到提升體積強(qiáng)度的目的。

2.2.1 施工準(zhǔn)備工作注意事項(xiàng)

在進(jìn)行深層水泥攪拌樁施工前，應(yīng)將施工現(xiàn)場(chǎng)的雜物清理干凈，并做好施工現(xiàn)場(chǎng)的平整工作，選擇好水泥，同時(shí)確保施工機(jī)械的穩(wěn)定性，做好機(jī)械驗(yàn)收工作及試樁工作，確保施工設(shè)備在施工中正常、完好地使用。

2.2.2 施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

在深層水泥攪拌樁施工過(guò)程中，除了遵循施工工藝要求之外，還應(yīng)保持管道暢通無(wú)阻，在開(kāi)鉆前采取措施對(duì)管道進(jìn)行疏通，施工中保持好水泥攪拌樁體的垂直度，并加強(qiáng)對(duì)成型攪拌樁的檢查，成型攪拌樁投入使用之前，應(yīng)對(duì)攪拌樁質(zhì)量做好嚴(yán)格檢查，保證攪拌樁可以正常使用。

2.3 排水固結(jié)法施工要點(diǎn)

排水固結(jié)法是水利施工軟土地基常用的處理方式，可以有效解決軟土地基的穩(wěn)定性問(wèn)題和地基沉降問(wèn)題。排水固結(jié)系統(tǒng)主要由加壓系統(tǒng)及排水系統(tǒng)組成，排水系統(tǒng)可以利用軟土地基本身具有的透水性能進(jìn)行集中排水，這是處理軟土地基的最重要方法之一。

根據(jù)加壓方式的不同，排水固結(jié)施工法又可以分為真空預(yù)壓、聯(lián)合加壓、降水預(yù)壓、超載預(yù)壓四種方式。真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。降水預(yù)壓法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于部分真空狀態(tài)，排除土中的水分，使土預(yù)先固結(jié)以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。超載預(yù)壓法是處理軟粘土地基的有效方法之一，但超載預(yù)壓法的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)超載比的大小和超載作用時(shí)間的長(zhǎng)短，即超載預(yù)壓的閾值問(wèn)題并沒(méi)有很好地解決。在水利工程的具體建設(shè)過(guò)程中，可以根據(jù)工程量情況來(lái)選擇具體的施工技術(shù)。

2.4 化學(xué)固結(jié)法施工技術(shù)

化學(xué)固結(jié)法包括灌漿法、深層攪拌法及高壓噴射注漿法3種。灌漿法是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，把某些能固化的漿液注入天然和人為的裂縫或孔隙，以改善軟土地基的物理力學(xué)性質(zhì)。深層攪拌法就是軟土地基中攪拌摻入各類(lèi)固化劑，使軟土固化，深層攪拌法也是一種通用的地基加固方法。這3種方法本質(zhì)上都是利用石灰、水泥等材料作為固化劑與地基深處的軟土進(jìn)行粘合，使得深層的軟土硬化，加強(qiáng)軟土地基的承載能力，減少軟土地基的沉降，提高整個(gè)軟土地基的承載能力。與其他的施工方式相比，化學(xué)固結(jié)法的施工成本相對(duì)較高。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，軟土地的處理方式較多，成本和造價(jià)也有所不同，在具體的施工過(guò)程中，要根據(jù)軟土地基的實(shí)際情況來(lái)選擇相應(yīng)的處理技術(shù)。

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［3］侯孝榮.水利工程施工中幾種軟土地基處理方法［J］.城市建筑理論，2010（12）.

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