水利施工中軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用研究

黃　慶

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，烏魯木齊 830000)

?

水利施工中軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用研究

黃慶

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，烏魯木齊 830000)

近年來(lái)伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速穩(wěn)定發(fā)展，國(guó)務(wù)院更加關(guān)注國(guó)計(jì)民生，水利工程的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益成為安民之根本。由于軟土的特殊結(jié)構(gòu)，軟土地基處理工作成為了水利工程建設(shè)的重大難題，也成為地基處理的核心工序。文章結(jié)合軟土地基的特點(diǎn)，對(duì)水利建設(shè)中的軟土地基技術(shù)應(yīng)用做了相應(yīng)探究。

軟土地基；水利工程；施工；處理技術(shù)；應(yīng)用

0　引　言

軟土包括泥炭、淤泥、泥炭質(zhì)土、淤泥質(zhì)黏土等，是一種在逐漸沉積的環(huán)境中形成的抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、天然孔隙比≥1、天然含水量大的細(xì)粒土。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)的進(jìn)步，因此大批的水利設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目“雨后萌生”整體來(lái)看，大批的水利基礎(chǔ)設(shè)施常常選址在靠近海岸、沙灘、河流、沼澤等地域，土壤含水量大、呈現(xiàn)軟土特質(zhì)，對(duì)于水利工程的地基建設(shè)提出了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)，如何最大可能地排除軟土地基的潛在危害，更大程度上服務(wù)“三農(nóng)”，成為水利建設(shè)的迫切問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，首先就要分析軟土的特點(diǎn)，從而“對(duì)癥下藥”。

1　水利施工中軟土地基處理概述

1.1水利工程項(xiàng)目的施工特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的房屋建筑、橋梁、鐵路、道路這些土木工程類(lèi)的項(xiàng)目不同，水利工程項(xiàng)目具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)受氣候和季節(jié)相關(guān)因素的限制，水利工程施工必須安排在枯水期進(jìn)行，在施工過(guò)程中，還必須采取相應(yīng)的溫控措施，確保工程施工質(zhì)量和施工水平。

2)水利工程的施工位置大多定在沿海、湖泊、河道以及其他水域附近，必須根據(jù)工程建設(shè)的要求以及水流的自然狀況來(lái)進(jìn)行截流、導(dǎo)流等一些水下作業(yè)。

3)水利工程項(xiàng)目對(duì)于地基的要求特別嚴(yán)格，再加上施工位置大多是一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，因此，必須高度重視地基處理，不斷提高地基處理技術(shù)，避免一些安全隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)。

4)由于水利工程本身承擔(dān)泄水、蓄水、擋水的任務(wù)，因而對(duì)水利工程建筑物的抗裂、抗凍、耐磨、抗沖、防滲、承壓、穩(wěn)定等一些性能有著特殊嚴(yán)格的要求，在施工中必須嚴(yán)格遵循施工規(guī)范和施工標(biāo)準(zhǔn)，采取相關(guān)的措施進(jìn)行有效處理，保證施工質(zhì)量。

總之，水利工程項(xiàng)目的開(kāi)展和施工地區(qū)的氣候條件、地質(zhì)條件、自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境都有著密切的關(guān)系，必須準(zhǔn)確把握施工時(shí)機(jī)，精心安排施工進(jìn)度，合理安排施工流程，及時(shí)解決施工難題，比如渡汛、防洪等問(wèn)題，確保施工安全。

1.2軟土的特點(diǎn)

軟土這種土層含水量比較高，它的土層結(jié)構(gòu)大致表現(xiàn)為以下的4個(gè)方面，具體如下：

1)孔隙比率較高：在環(huán)境條件相同的情況下，軟土孔隙比會(huì)比重塑土的孔隙比高20%到40%。當(dāng)土質(zhì)慢慢沉積時(shí)，膠結(jié)現(xiàn)象會(huì)在土質(zhì)內(nèi)顆粒接觸點(diǎn)之間產(chǎn)生，其壓密性大大地降低，這就是孔隙比高的原因[1]。

2)靈敏性較高：在觸變性方面，運(yùn)用軟土振動(dòng)技術(shù)來(lái)破壞軟土與軟土之間的結(jié)構(gòu)，會(huì)極大地降低軟土的強(qiáng)度比例。這樣，軟土層隨即就可能產(chǎn)生側(cè)面擠出、土質(zhì)沉降和側(cè)向滑動(dòng)等各方面意外狀況。同時(shí)，還因?yàn)檐浲恋耐翆又g含水量較大和各土層之間的物理力學(xué)性質(zhì)差異比較大等原因，導(dǎo)致其壓力承載性能差、土地易出現(xiàn)變形等情況。

3)壓縮性高：軟土含水量大等的特質(zhì)，因此軟土地基的強(qiáng)度較低，最終的結(jié)果就是壓縮性大，繼而軟土地基的塌陷狀況越累越嚴(yán)重，給水利工程設(shè)施帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

4)抗剪強(qiáng)度弱：軟土或者是軟塑狀態(tài)，或者是流塑狀態(tài)，外部經(jīng)過(guò)負(fù)重施壓之后，軟土的抗剪性降低，通常保持在30kN/m2以下。

5)透水性差：軟土地基抗剪強(qiáng)度通常保持在30kN/m2以下，透水性不高，因此，造成地基的排水性能很差，孔隙水壓較大，會(huì)產(chǎn)生地質(zhì)一定程度的沉降，“覆蓋”其上的建筑物沉降可能會(huì)需要更長(zhǎng)的時(shí)間，危害的“潛伏期”因此會(huì)相對(duì)“長(zhǎng)久”。

總體來(lái)說(shuō)，相對(duì)于正常土層，軟土的土層孔隙比率較高、靈敏性較高、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度弱和透水性也比較差，正是由于這些特殊的性能，軟土地基在水利施工中地位重要，解決了軟土問(wèn)題，水利工程質(zhì)量才能得到有效的安全保障。

2　水利工程施工中軟土地基的危害

由于軟土地基具有抗剪強(qiáng)度低、承載力低、壓縮性高、空隙性高、滲透性差、質(zhì)地軟等特點(diǎn)，因此，在實(shí)際的水利工程施工中，建筑物會(huì)因此發(fā)生損害和滑動(dòng)，這也是國(guó)內(nèi)大多數(shù)建筑物發(fā)生滑動(dòng)的主要原因。此外，在施工過(guò)程中，由于軟土地基自身的特性，如果地基負(fù)荷增大或者突遭降雨，軟土容重就會(huì)大大增加，剪應(yīng)力增加。在一定程度上，軟土地基所遭受的剪應(yīng)力就會(huì)高于軟土地基的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致失衡現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴(yán)重危及建筑物的穩(wěn)定，甚至可能會(huì)發(fā)生坍塌事故，給人們生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大損害。

3　水利工程施工中軟土地基的相關(guān)處理技術(shù)

軟土土層地基的處理是水利施工整個(gè)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，直接影響到水利工程項(xiàng)目的整體施工質(zhì)量和施工水平，必須予以高度重視和關(guān)注。關(guān)于軟土地基的處理，業(yè)內(nèi)也很多辦法，總體上可以分為沉降處理技術(shù)和穩(wěn)定處理技術(shù)兩種。

所謂沉降處理技術(shù)，就是降低軟土土層的沉降沉降程度，提高軟土土層的固結(jié)沉降速度；而穩(wěn)定處理技術(shù)，主要是指控制地基強(qiáng)度，防止其下降，并控制其變形剪切的程度，提高它的抗滑阻力，加快土層強(qiáng)度增長(zhǎng)。

目前，常見(jiàn)的軟土土層地基處理技術(shù)有以下就幾種：降水預(yù)壓法、硅化加固法、真空壓頂法、深層攪拌法、加載預(yù)壓法、加筋法、旋噴注漿法、換土墊層法、樁基法，在實(shí)際的施工過(guò)程中，要根據(jù)施工所在位置的土層的具體情況，合理選擇相關(guān)處理技術(shù)[2]。

3.1降水預(yù)壓法

降水預(yù)壓法主要是通過(guò)設(shè)置井點(diǎn)和抽取井水的方式來(lái)降低地下水位，從而降低軟土地基中的含水量，進(jìn)而提高土層固結(jié)排水的速度，最終達(dá)到加大土質(zhì)強(qiáng)度的目的。這種處理技術(shù)主要適用于砂質(zhì)類(lèi)的軟土地基土層。但是，這種處理技術(shù)實(shí)施起來(lái)存在一定的盲目性和隨機(jī)性，容易出現(xiàn)徒勞無(wú)功的局面，需要仔細(xì)分析施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)狀況，以增強(qiáng)其適用性。

3.2旋噴法

旋噴法是旋噴機(jī)具采用氣壓、液壓、電化學(xué)等方法制造旋噴樁，提高轉(zhuǎn)速，讓漿液以旋噴、定噴、擺噴等噴射方式將能夠固化的漿液灌注到地基介質(zhì)或者建筑物中，構(gòu)造人工復(fù)合地基的方法。這種方式能夠有效地把地基承載能力提升到較高的水平，極大的解決軟土地基的建設(shè)問(wèn)題。漿液有很多種，如：水泥沙、黏土水泥漿、黏土漿、聚氨酯類(lèi)和其他樹(shù)脂類(lèi)、水泥漿、硅酸鹽類(lèi)化學(xué)漿液材料。旋噴注漿法在淤泥量較大、土質(zhì)呈黏性、粉土、砂土、黃土、碎形土等軟土地基中比較常用。但是這種方法對(duì)一些有機(jī)質(zhì)成分較大的地基沒(méi)有太好的地基加固效果，所以處理要相當(dāng)慎重，尤其是一些塘泥土和泥炭土等土層。

3.3樁基法

樁基法的適用條件是：軟土地基土層較厚，并且對(duì)其進(jìn)行大面積、大范圍的清理十分不容易時(shí)。建筑技術(shù)的不斷發(fā)展讓樁基法的樁柱選擇由原先的砂石樁和木樁、甚至是水泥攪拌樁逐漸被替換，現(xiàn)階段較多采用的是鋼筋混凝土預(yù)制樁。

這種方法遵循這樣的樁基原理：通過(guò)人工或者是機(jī)械的方式給軟土地基打孔，在軟土地基的空穴處注入混凝土，混凝土回放熱進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，改善樁基周?chē)耐临|(zhì)力學(xué)效應(yīng)，最終有效改善地基沉降幾率，地基的承載力得以保障。同時(shí)，由于混凝土預(yù)制樁性能較好、施工難度較小，成本相應(yīng)地得到了降低，并且最終保證了施工質(zhì)量，在水利建設(shè)中應(yīng)用普遍。

3.4換土墊層法

如果軟土土層的土質(zhì)比較薄，就可以采用換土墊層法的處理技術(shù)。換土墊層法主要是利用水泥土、沙壤土、灰土粗砂等進(jìn)行土層換填，在實(shí)施過(guò)程中，需要特別注意夯實(shí)處理，一定要保證新土層的緊實(shí)度和密實(shí)度符合施工標(biāo)準(zhǔn)。換土墊層法的原理是：挖出不利于工程施工的部分土層以及地基底部的軟土，選用質(zhì)地硬、強(qiáng)度高、抗壓縮性能和抗侵蝕性能比較好的索土礦渣、灰土、碎石、砂礫等優(yōu)良材料進(jìn)行分層填充，之后經(jīng)過(guò)振搗工序和夯實(shí)工序，提高土層的密度和緊實(shí)度，為后期的施工做好準(zhǔn)備[3]。

3.5深層攪拌法

深層攪拌法包括噴粉攪拌法和噴漿攪拌法兩種方法。這種處理技術(shù)一般適用于黏性土、淤泥這些軟土土層以及地基承載力低、含水量大的粉土，對(duì)于粉細(xì)砂土層地區(qū)的水利工程項(xiàng)目的施工與建設(shè)有很大幫助，尤其是其中的地基加固和防滲處理環(huán)節(jié)。深層攪拌法的原理是：利用深層攪拌機(jī)將水泥、石灰、地基土層進(jìn)行攪拌，直到形成連續(xù)墻水泥增強(qiáng)體、樁狀、格柵狀等形態(tài)。

4　結(jié)　語(yǔ)

由于水利工程項(xiàng)目本身的特性以及軟土地基處理技術(shù)的實(shí)施難度，軟土地基的處理尤為關(guān)鍵，在實(shí)際的施工過(guò)程中，必須高度重視。軟土層的含水量一般比較高，在施工過(guò)程中，首先需要進(jìn)行加固排水作業(yè)，然后再根據(jù)實(shí)際的施工所在地的地基土層狀況，選擇合適的處理技術(shù)。文章著重介紹了降水預(yù)壓法、旋噴法、樁基法、換土墊層法、深層攪拌法等一些常見(jiàn)的軟土地基處理及時(shí)。無(wú)論采用哪種處理技術(shù)，都需要在實(shí)踐當(dāng)中不斷革新和改進(jìn)，以期更好地促進(jìn)我國(guó)的水利工程建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。

[1]李亞歌,常艷麗,龐紅偉，等.論軟土地基處理技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用研究[J].華人時(shí)刊(中旬刊),2013(06):163.

[2]孫其波,岳素杰.軟地基處理技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(29):905-906.

[3]楊舒豪.軟地基處理技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2014(30):213.

Application and Research of Soft Soil Foundation Treatment Technology in Water Conservancy Construction

HUANG Qing

(Xinjiang Uygur Autonomous Region Water Conservancy & Hydroelectric Power Project Construction Supervision Center, Urumqi 830000, China)

With high-speed and steady development of the national economy, the State Council paid more attention to the national economy and the people's livelihood, and the infrastructure construction of the water conservancy project becomes the root beneficial to the people increasingly. Due to the special structure of soft soil, the treatment of soft soil foundation becomes a big difficulty of water conservancy project construction, also the key process of foundation treatment. In combination with the characteristics of soft soil foundation, this paper explores correspondingly the soft soil foundation technology applied in water conservancy construction.

soft soil foundation; water conservancy project；construction；technology；application

1007-7596(2016)07-0006-03

2016-05-26

黃慶(1965-)，女，四川成都人，工程師，研究方向?yàn)樗姽こ獭?/p>

TV551.4

B