水利施工中軟土地基處理技術(shù)分析

李紅娜

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊830000)

水利施工中軟土地基處理技術(shù)分析

李紅娜

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊830000)

文章針對軟土地基在水利施工過程中的主要特征進行分析，介紹了處理軟土地基常見技術(shù)，特別介紹了處理軟土地基方法中的強夯施工法，它不僅可以極大地提高土體的強度和地基的承載能力，而且可以更有效地控制土的壓縮性，減弱土體的固結(jié)沉降，從而在水利施工過程中對軟土地基進行加固處理，提高水利施工中的地基穩(wěn)定性，保證水利施工的安全和工程的質(zhì)量。

水利施工;軟土地基;處理技術(shù);分析

0 前言

隨著社會的進步和飛速發(fā)展，水利工程的建設(shè)日趨重要，然而，水利工程一般施工的土質(zhì)較差，多為軟土，因此，水利施工的關(guān)鍵在于處理軟土地基。軟土地基為我國水利施工的常見土體，它的承載能力較弱，如果沒有處理好，將會影響整個工程的穩(wěn)定性。

因此，我國加快處理軟土地基技術(shù)的發(fā)展，它不僅可以改變地基土體的力學(xué)特性，而且可以有效地控制地基變形和增強地基的穩(wěn)定性。在水利施工過程中，施工人員可以針對施工地點的土體類型來選擇相應(yīng)的軟土地基處理技術(shù)，從而加固地基，增強水利施工中地基的穩(wěn)定性。

1 軟土地基概述

1.1 軟土地基的特征

所謂軟土地基是主要由承載力較低，壓縮性強，含水量較大的軟土所構(gòu)成的地基，而處理軟土地基就是為了提高地基的穩(wěn)定性。軟土地基的特征有以下幾個方面:

1.1.1 孔隙比較高

在相同的環(huán)境中，軟土地基的孔隙比通常高重塑土20%～40%。軟土地質(zhì)是因為在形成土層的緩慢過程中，土體之間顆粒相互接觸膠結(jié)，卻沒有經(jīng)過壓密過程所導(dǎo)致的結(jié)果。

1.1.2 壓縮性較高

軟土的高空隙比直接導(dǎo)致它的高壓縮性。通過觀察分析軟土的壓縮特性曲線，可以得出:壓縮曲線的開始段比較平緩，但是當(dāng)壓力超出某一特定值，壓縮曲線就不再平緩，變成陡降段。如果繼續(xù)添加壓力，將會呈現(xiàn)又一個陡降段，在施加壓力的過程中，軟土的壓縮特性曲線經(jīng)歷了從突變到漸變的過程。

1.1.3 透水性較低

所謂土體抗剪強度是在土體剪切面上能夠承受的最大剪應(yīng)力，然而，軟土相對其他土體，抗剪強度較低，軟土抗剪強度大多在20 kPa以內(nèi)，透水能力較低，不利于軟土地基中的排水，由于軟土地基中的高孔隙水壓力，軟土地基的沉降時間也相應(yīng)地增加［1］。

1.1.4 靈敏度較高

軟土在觸變性上，呈現(xiàn)出較高的靈敏度，如果振動軟土，將會導(dǎo)致軟土結(jié)構(gòu)的破壞，從而降低軟土的強度甚至達到稀釋的狀態(tài)，由此導(dǎo)致軟土地基的沉降變形。

1.2 有效處理軟土地基對水利施工的重要性

就軟土地基而言，它主要由一種軟土層構(gòu)成。軟土層的土質(zhì)結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)為黏土和粉狀土，此外還存在一些沙土或者泥炭。

考慮到軟土地基中的組成成分，它將以建構(gòu)物產(chǎn)生某種程度沉降的方式來影響水利施工過程中建構(gòu)物的穩(wěn)定性。所以，水利施工單位應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況采取對應(yīng)的技術(shù)對軟土地基進行正確且有效地處理，從而加固地基，增強水利施工中地基的穩(wěn)定性［2］。

由于軟土的土質(zhì)和其他土質(zhì)的差異，這種差異也是一種特殊性，需要特別對待，不然，它將很大程度上影響水利施工過程中地基的排水和承載力。因此，水利施工人員應(yīng)該采用適當(dāng)?shù)姆椒▉砀纳剖┕み^程中軟土的性質(zhì)，從而提高軟土地基的強度和承載力。

通常來說，正確且有效地處理軟土地基具有一定的難度，所以，它也注定成為水利施工過程中的重點。

由于我國地域遼闊，不同地區(qū)的土層具有不同的性質(zhì)，所以，很難找出適應(yīng)全國軟土地基統(tǒng)一的處理技術(shù)。因此，水利施工單位應(yīng)該結(jié)合施工地區(qū)的特點，工期以及造價，選擇合適的正確的有效的軟土地基處理技術(shù)［3］。

2 水利施工中軟土地基處理技術(shù)

軟土地基的結(jié)構(gòu)具有高壓縮性。它的承載力主要由淤泥和泥質(zhì)土層來承擔(dān)，因此，在水利施工過程中，必須處理好軟土地基，使其達到水利工程建設(shè)的需求。

2.1 換土法

在水利工程建設(shè)中，如果遇到較薄的軟土地基層，可以采用水泥或者沙土替換掉影響水利施工的軟土地基層，從而達到水利施工的要求。

為了降低換填軟土層的成本，應(yīng)該就地取材，并且采用回填土法。為了提高換土后地基的承載能力，填土后務(wù)必對換土后的地基進行夯實，從而更好地滿足水利施工的要求。與此同時，對回填的土體進行分層夯實，有助于增強地基的穩(wěn)定性和減弱地基的變形［4］。

2.2 排水固結(jié)法

采用排水固結(jié)法來處理軟土地基，可以排出軟土地基中的水分，并且減小軟土地基中的孔隙水壓力和孔隙比，從而加快土體的變形固結(jié)，來提高土體的抗剪強度和軟土地基的有效應(yīng)力，最終增強地基承載力。

排水固結(jié)法主要由真空預(yù)壓法、砂井法和堆載與預(yù)壓法構(gòu)成。

如果地基為軟黏土，可以采用堆載預(yù)壓法，但是工期很長。

在建構(gòu)物施工之前，對軟土地基進行堆載預(yù)壓，加快軟黏土地基的固結(jié)，使地基沉降盡快完成，然后再撤掉荷載轉(zhuǎn)而進行施工建設(shè)。

需要注意的是，控制好加載的速度，分級進行加載，以防喪失地基的穩(wěn)定性。如果地基為透水性較低的軟土地基，可以采用砂井法，通過對地基成孔進行砂土灌注，從而進行估計，加快排水的速度，使地基更加穩(wěn)定。

砂井法由于用料少、連續(xù)性較好且施工簡易等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于處理軟土地基。

如果地基為沒有透水層的軟土地基，可以采用真空預(yù)壓法，它首先將砂井布置于軟土地基，然后鋪設(shè)砂層，再用密封的膜來隔絕大氣和砂層，通過抽出砂層中的氣體，產(chǎn)生內(nèi)外壓強差，加快土體的固結(jié)。

2.3 振動水沖法

振動水沖是通過振沖器來進行工作。振沖器由上噴水孔、振搗器和下噴水孔構(gòu)成，首先在軟土地基上打孔，然后在孔中注入砂石和泥土，最后夯實孔內(nèi)的材料，從而加固地基，提高地基承載力。

特別強調(diào)的是，在通過振動水沖法來加固地基的時候，通常規(guī)定初始沒有排水時的抗剪強度應(yīng)＞20 kPa。

2.4 旋噴注漿法

旋噴注漿法是通過電化學(xué)手段、氣壓和液壓的方式將同化的漿液灌入建構(gòu)物和地基介質(zhì)中，再通過加快旋轉(zhuǎn)來擺噴、旋噴和定噴，把噴射的漿液作為復(fù)合地基，從而達到地基沉降量的減少和地基承載力的提升。

旋噴注漿法中采用的漿液可以是水泥漿、黏土漿、硅酸鹽類等，旋噴注漿法更適合于黏性土、粉土、淤泥質(zhì)土等軟土地基的處理，例如，旋噴注漿法對于淤泥質(zhì)土地基的處理，效果更加好，它不僅能夠加固地基，而且能夠合理掌控地基的沉降。

2.5 加筋法

考慮到軟土地基中土體顆粒時常移動，把具有較強耐拉性能的工程材料埋置于水利施工的軟土地基中，增強兩者之間的摩擦力，從而使土體和埋置的工程材料融為一體。這樣可以提高其穩(wěn)定性并且大大降低變形性，從而使水利施工過程中的軟土地基滿足技術(shù)需求。

與此同時，還可以在軟土地基鋪設(shè)砂子，然后在其上面鋪設(shè)工程材料，當(dāng)工程材料受到拉力的時候，砂子的受力分布也將得到調(diào)節(jié)，從而使地基沉降量的減少和地基穩(wěn)定性的提高。

2.6 樁基法

對于分布面積較廣、含水量較高、軟土土層較厚的軟土地基，可以采用樁基法對其加固處理。

以前的樁基大多采用砂石樁和水泥樁，然而，隨著樁基的快速發(fā)展，在如今的水利工程建設(shè)中，得到大規(guī)模應(yīng)用的鋼筋混凝土樁逐漸取代以上兩種樁基。

鋼筋混凝土樁的原理是在軟土地基中采用機械成孔，再向孔中灌注混凝土，混凝土的離子交換和放熱效應(yīng)可以改善其周圍土體的力學(xué)特性，從而構(gòu)成混凝土樁地基。這樣不僅能夠有效控制地基的沉降，而且能夠增強地基的承載力。

與此同時，它不僅施工方便，成本較低，而且還可以確保水利工程的施工質(zhì)量。

2.7 深層攪拌法

深層攪拌法包含噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種，它的工作原理是通過深層攪拌機對石灰或者水泥和軟土地基進行原位攪拌，從而增強土體。對于淤泥、粉土、淤泥質(zhì)土等軟土地基，深層攪拌法更加適用。

2.8 強夯法

對于采用強夯法對軟土地基進行施工處理，應(yīng)該依據(jù)初始確定的強夯參數(shù)指標(biāo)，在水利施工現(xiàn)場進行試夯，然后對夯前和夯后的相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比分析，檢驗強夯的效果，并且根據(jù)分析的結(jié)果調(diào)整和確定最后正是施工搶強夯的參數(shù)指標(biāo)。

對于采用強夯法的施工過程中，應(yīng)該采取先深后淺的改造順序，改造完所有地基土層，最后用推土機對最后改造的強夯面進行填平夯實。由于其他地方的強夯，表層土產(chǎn)生松動，所以要進行一次低能量的滿夯。

在采用強夯法施工之后，再次檢測工程質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)軟土地基上的地表層的密實程度小于下面的土層，說明最后的滿夯不合格。

為了更高效地處理軟土地基，就必須考慮到強夯法的有效加固深度。然而，影響強夯法加固有效深度的因素眾多，所以為了更好地處理軟土地基，應(yīng)該嚴格控制強夯法加固有效深度的影響因素。

與此同時，強夯法加固有效深度的計算公式主要有3種:理論法、經(jīng)驗法和能量守恒法。這里就簡單介紹經(jīng)驗公式法中的劉海沖計算法。

劉海沖結(jié)合國外強夯法加固有效深度的資料進行分析，得出強夯加固地基有效深度可以根據(jù)地基土體的類別進行區(qū)分計算:

碎石、塊石歸為A類;雜填土、填土以及吹填土歸為B類;砂類土和黏性土歸為C類，并且針對不同土體類型給出不同的強夯法有效加固深度計算公式:

式中:H為夯錘落距，m;h為有效加固深度，m;M為夯錘重量。

通過強夯法加固有效深度計算公式，可以得出強夯法有效加固深度，見表1。

表1 強夯法有效加固深度統(tǒng)計表

3 結(jié)語

在水利施工過程中，軟土地基的處理好壞直接關(guān)系到工程的質(zhì)量與安全，因此，施工人員必須針對施工現(xiàn)場的實際情況合理制定軟土地基處理的方案，從而確保水利工程的質(zhì)量和安全。

［1］馮是明，鄒福華.水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2013(02):84-86.

［2］孫國靜，王寒芳，趙攀.對水利施工中軟土地基的處理技術(shù)分析［J］.河南科技，2013(03):113.

［3］吳燕，薛大偉，鄭青偉.水利施工中軟土地基處理技術(shù)綜述［J］.河南科技，2012(13):91.

［4］肖明志，高顯東.水利施工中軟土地基處理方法［J］.水利天地，2008(08):40.

TV551.4

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1007-7596(2014)06-0146-03

2013-12-19

李紅娜(1980-)，女，新疆烏魯木齊人，工程師。