芻議河堤地基處理與設(shè)計(jì)

鄭繼為

【摘要】河堤地基處理是當(dāng)前水利工程改造中的重點(diǎn)工程之一，做好河道地基處理，能夠有效發(fā)揮河堤的防洪蓄水、通行功能和景觀功能。本文首先介紹河堤施工中常見(jiàn)的不良地基土類(lèi)型，然后對(duì)河堤地基的設(shè)計(jì)與處理技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，希望相關(guān)論述能對(duì)河堤地基處理起到一定的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】地基土；處理；設(shè)計(jì)

在我國(guó)改革進(jìn)程中，作為一項(xiàng)分享改革紅利的民生工程，水利工程項(xiàng)目的建設(shè)一直是國(guó)家和民眾關(guān)注的重點(diǎn)，也是惠及于民的重點(diǎn)工程。在水利工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，河堤作為河道整治中的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，其施工方案和施工質(zhì)量一直是研究的重點(diǎn)，但是，由于各類(lèi)河堤除了要承擔(dān)防洪功能之外，還應(yīng)具備通行功能和景觀功能，因此，對(duì)于河堤的地基的處理與設(shè)計(jì)就是河堤工程施工的基礎(chǔ)，需要引起極大重視，保證河堤地基的處理質(zhì)量和設(shè)計(jì)方案能夠使河堤工程長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)揮其功能，促進(jìn)人與自然的和諧。由于各類(lèi)河道的地質(zhì)條件不一，因此，筆者選取所熟悉的而且也是實(shí)踐較多的幾類(lèi)河堤地基土進(jìn)行介紹，然后分析其處理與設(shè)計(jì)過(guò)程。

一、河堤施工過(guò)程中常見(jiàn)不良地基土類(lèi)型

我國(guó)地域遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土壤質(zhì)量非常不均勻，在進(jìn)行河堤工程項(xiàng)目建設(shè)施工時(shí)，需要先做好勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，對(duì)建設(shè)用地及周邊的地質(zhì)和水文特征展開(kāi)科學(xué)的調(diào)查，確定具體的土質(zhì)，然后再采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行處理，確保相關(guān)河堤工程項(xiàng)目建設(shè)的順利進(jìn)行。如下對(duì)我國(guó)河堤工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中常見(jiàn)的不良地基土土質(zhì)進(jìn)行介紹。

（一）軟粘土

軟粘土是河堤工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中常見(jiàn)的不良地基土土質(zhì)類(lèi)型，這種地基土的特點(diǎn)就是強(qiáng)度很低、十分容易變形、滲透能力較差，這樣的特點(diǎn)的地基土對(duì)河堤工程項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的危害十分嚴(yán)重，此類(lèi)土質(zhì)的地基土處理過(guò)程十分復(fù)雜。

（二）濕陷性黃土

在我國(guó)的南方地區(qū)，在河道改造工程中，對(duì)于河堤工程項(xiàng)目建設(shè)，濕陷性黃土類(lèi)型的不良地基土也是十分常見(jiàn)。這樣的地基土土質(zhì)，會(huì)在覆土層的自重力、豎向附加荷載等各種外力的作用下，使土層的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，隨之發(fā)生顯著的變形。濕陷性黃土類(lèi)型的地基土，在河堤項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)科學(xué)改造，才能避免工程建設(shè)過(guò)程和完工后帶來(lái)的安全和質(zhì)量問(wèn)題。

（三）膨脹土

膨脹土主要礦物成分是蒙脫石，在我國(guó)許多地區(qū)均有分布，此類(lèi)土質(zhì)的承載力相對(duì)而言較高，這類(lèi)土具有遇水會(huì)膨脹、干燥就收縮和反復(fù)的膨脹變形等特性，浸水會(huì)使土層的承載力下降、干化會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫，此類(lèi)土性質(zhì)極不穩(wěn)定。這類(lèi)土的顯著特征是隨著土層內(nèi)水分的變化，土質(zhì)條件就會(huì)變化，對(duì)工程質(zhì)量有嚴(yán)重的危害。

（四）飽和松散砂土

飽和松散沙土主要是由粉砂或者細(xì)砂組成的，這些成分的土質(zhì)在常見(jiàn)的情況下，通過(guò)靜荷載的作用而保持較高的強(qiáng)度，但是如果遇到如地震或者是外力作用，土質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)液化反映，使得整個(gè)地基出現(xiàn)大范圍的沉陷變形，對(duì)地基的穩(wěn)固性造成嚴(yán)重的威脅。

二、河堤施工過(guò)程中常見(jiàn)不良地基土的處理與設(shè)計(jì)

地基土的質(zhì)量對(duì)河堤建筑整體質(zhì)量影響很大，對(duì)于在不良地基土進(jìn)行河堤工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，一定要先依據(jù)河堤地基土的情況進(jìn)行科學(xué)的分析，然后設(shè)計(jì)出適宜的地基處理方案，然后依據(jù)設(shè)計(jì)方案采取適宜的技術(shù)對(duì)地基土進(jìn)行改造，使得地基的整體能力達(dá)到相應(yīng)的施工要求與施工標(biāo)準(zhǔn)。如下，對(duì)不良地基土改造設(shè)計(jì)過(guò)程中的常用地基處理技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

（一）置換法

不良土改造中，置換法是常用的處理技術(shù)，其主要有換填法、振沖置換法和夯（擠）置換法三種。

1、換填法

換填法是挖除地基表面的不良地基土，用壓密特性好的土重新回填然后在壓實(shí)或者夯實(shí)，在地基土中形成良好的持力層，進(jìn)而改變地基的承載力特性，提高地基土的抗變形能力和穩(wěn)定性能。施工的重點(diǎn)是要將不良地基土全部挖除，而且要注意坑邊穩(wěn)定，對(duì)于填料一定要保證質(zhì)量，壓實(shí)過(guò)程要分層進(jìn)行。

2、振沖置換法

振沖置換法是用高壓水射流不良地基土層，然后采用專(zhuān)門(mén)的振沖機(jī)具，進(jìn)行邊振動(dòng)邊沖洗，在地基中成孔，然后在將碎石或卵石等填料填入孔中，形成樁體。這類(lèi)樁體與原有的地基土形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力，較小地基土的壓縮性的目的。本法施工注意事項(xiàng)是：對(duì)于強(qiáng)度低的軟粘土此法作用效果差，應(yīng)慎重采用。

3、強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯法也叫動(dòng)力壓實(shí)法和動(dòng)力固結(jié)法。此類(lèi)方法是采用夯錘（質(zhì)量在10～50頓范圍內(nèi)），將夯錘提升到一定高度（10～30米），利用自由落體運(yùn)動(dòng)的沖擊力，對(duì)地基形成強(qiáng)烈沖擊，并使地基進(jìn)行振動(dòng)，地基層得到有效壓縮，地基的承載力得到提升，地基沙土的抗液化能力得到改善，最終達(dá)到消除濕陷性黃土地基的濕陷性。強(qiáng)夯法在使用后，土層的均勻程度提高，減少地基將來(lái)可能會(huì)產(chǎn)生的差異沉降。

上世紀(jì)80年代后期，在濕陷性黃土地基的處理技術(shù)中，在強(qiáng)夯法的基礎(chǔ)上，強(qiáng)夯置換法出現(xiàn)了。強(qiáng)夯置換法相較于強(qiáng)夯法，增加了一道處理工序，即首先不是用夯錘直接錘擊，而是在夯坑內(nèi)回填填充物，具體填充物是顆粒材料，常用的如塊石、碎石等，然后再用夯錘反復(fù)夯擊，最終形成砂石樁與濕陷性黃土構(gòu)成的復(fù)合地基，從而提高地基的承載力并減少地基沉降。在工程實(shí)踐中，強(qiáng)夯法加固效果顯著和適用土類(lèi)廣等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛證明，強(qiáng)夯法對(duì)于各種地質(zhì)條件的濕陷性黃土均能取得較好效果。

（二）土擠密樁法和灰土擠密樁法

擠密樁法利用的是機(jī)械進(jìn)行成孔過(guò)程中對(duì)土層的橫向擠壓作用，使樁孔內(nèi)的土被擠向周?chē)?，各個(gè)樁間土擠密，然后依據(jù)擠密樁法的不同，向樁孔中注入介質(zhì)，土擠密樁法則是將素土（粘性土）填入樁孔中，灰土擠密樁法是將灰土分層填入樁孔內(nèi)，然后分層夯填密實(shí)，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

在工程實(shí)踐中，土擠密樁、灰土擠密樁適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土地基，此法處理深度在5～15米之間，尤其適用于含水量飽和度較低的濕陷性地基，不但能消除地基的濕陷性還能有效提高地基承載能力。但是，當(dāng)?shù)鼗看笥?5%、飽和度超過(guò)60%時(shí)，由于在成孔及拔管過(guò)程中，樁孔及其周?chē)菀卓s頸和隆起，故擠密效果差，因此此方法不適用于地下水位以及毛細(xì)胞和地帶的濕陷性黃土地基。土擠密樁擠密法適用于以消除地基土的濕陷性；灰土擠密樁擠密法適用用提高地基土的承載能力或者增強(qiáng)其水穩(wěn)定性。

總結(jié)：

對(duì)于河堤地基的處理，以往在設(shè)計(jì)與處理的過(guò)程中，由于技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件和發(fā)展思想等的制約，使得地基處理水平不具備可持續(xù)使用的能力，對(duì)于河道的整治和河堤功能的發(fā)揮沒(méi)有起到很好的促進(jìn)作用。在科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展的今天，河道地基土的處理，應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，使河堤地基在經(jīng)過(guò)有效的設(shè)計(jì)和處理之后，能夠長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)揮其作用，保證河堤長(zhǎng)久為民服務(wù)。

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