淺談水利工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

(四川蜀禹水利水電工程設(shè)計有限公司，四川 德陽，618000)

1 引言

地基的處理是水利工程施工的基礎(chǔ)，同時也是施工中最為重要的一個環(huán)節(jié)。在水利工程的施工過程中常常遇到軟土地基的情況，其土質(zhì)松軟、抗壓能力較差，容易發(fā)生坍塌，甚至導(dǎo)致建筑物倒塌，造成施工難度驟增，進而影響施工質(zhì)量和拖慢工程進度。近年來我國水利工程行業(yè)在不斷發(fā)展，地基處理技術(shù)也隨之不斷進步，水利工程施工后發(fā)生嚴(yán)重沉降或不均勻塌陷的情況也有所減少。但是，對于軟土地基的加固處理，仍需要根據(jù)施工地區(qū)的具體情況，結(jié)合對水利工程基礎(chǔ)施工的要求以及相關(guān)法律規(guī)定，進行具體分析與界定，確定合適的處理技術(shù)。只有因地制宜地開展水利工程軟土地基的處理工作，才能更加有效地提升軟土地基的承載力和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而使水利工程施工的效率和質(zhì)量得以提高。

2 軟土地基的基本特點及危害

2.1 軟土地基的基本特點

水利工程通常建設(shè)在濕度較高的地區(qū)，這里的土質(zhì)多為淤泥，密度較小，含有大量的水分和有機物雜質(zhì)，這樣的土質(zhì)稱之為軟土。軟土地基的高含水量和空隙較大的特點導(dǎo)致其固結(jié)能力較差。軟土的孔隙比一般為普通土壤的1.3倍左右，因此其抗壓能力較弱，當(dāng)軟土地基承受較大的荷載時，土層就會壓縮，使地基整體發(fā)生沉降現(xiàn)象。軟土的高含水量也使其滲透能力很差，不利于地基的排水與固結(jié)，當(dāng)承受荷載后常會出現(xiàn)較高的孔隙水壓力。

軟土的另一個重要特點就是高靈敏度，體現(xiàn)在觸變性上。當(dāng)一塊軟土區(qū)域作為原狀土?xí)r，通常還具有一定的結(jié)構(gòu)強度，但是如果受到振動，這塊區(qū)域內(nèi)部的土層結(jié)構(gòu)就會受到損害，軟土強度會迅速地下降，很快變成稀釋的狀態(tài)，抗壓能力也隨之降低，極易出現(xiàn)側(cè)向滑動、沉降現(xiàn)象，以及底部地面兩側(cè)軟土擠出的情況。

除此之外，軟土的特點還有抗剪強度低、不均勻性和流變性等。

2.2 軟土地基對于水利工程的危害

軟土地基帶給水利工程的最大問題就是增加工程難度。軟土地基支撐能力較差，很容易在挖掘過程中發(fā)生坍塌，因此很多陸地工程也會選擇遠離軟土地基區(qū)域?？墒?，很多情況下，水利工程施工因條件限制不能輕易更換施工地質(zhì)，而解決軟基問題存在著很大的困難，這給施工建設(shè)帶來更多的不確定性。

軟土地基含水量多，就造成了其穩(wěn)定性差的問題，如果在工程施工之前，沒有對其進行有效的處理，容易直接導(dǎo)致工程中建筑物整體的沉降。軟土地基的范圍通常沒有辦法進行準(zhǔn)確確定，如果建筑物的受力不均勻，除了會引發(fā)沉降現(xiàn)象，還有可能使建筑物的墻體發(fā)生龜裂，甚至倒塌。

很多大型河流經(jīng)歷了長久的泥沙堆積，使得軟土地基數(shù)量比較大。同時，即使在施工過程中避開了軟土區(qū)域，保證安全和質(zhì)量并完成了施工，但是，經(jīng)過長時間的水蝕，還是很容易出現(xiàn)軟土地基的情況，對于完成的水利工程來說依然存在很大的隱患。

3 可用于水利工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

3.1 換填管理法

換填管理法是比較常見的軟土地基處理方法，能夠有效提高軟土地基的穩(wěn)定性和承載力。這一處理方法是將原有的軟土基礎(chǔ)進行清除，換填為符合施工標(biāo)準(zhǔn)的土質(zhì)，并進行夯實工作。實際施工過程中一般可采用碎石或是砂卵石等有著低壓縮性特點的建筑材料進行換填，并通過不斷地加固使得填充材料與土層融合。相較于其他處理技術(shù)，這種處理方法不但周期短、見效快，還有操作簡單、成本較低的優(yōu)點。

3.2 化學(xué)固結(jié)法

化學(xué)固結(jié)法技術(shù)在軟土地基的處理中被廣泛應(yīng)用。在施工過程中，可以根據(jù)實際的情況選用灌漿法、高壓噴射注漿法或深層攪拌法等施工方法。灌漿法一般利用液壓將漿液注入縫隙中進行填充，縫隙可以是自然的，也可人為制造，通過漿液的固化使軟土地基的物理性質(zhì)得到改善，進而加強地基的穩(wěn)定性；高壓噴射注漿法的原理與灌漿法相似，不同之處在于將漿液注入裂縫中的手段是通過高壓氣流而非液壓；深層攪拌法則是使用深層攪拌機械將固化劑與軟土在地基中強制拌和，固結(jié)軟土基礎(chǔ)。相較于其他處理方法，運用化學(xué)固結(jié)法的軟土地基施工雖然成本比較高，但整體應(yīng)用的效果比較好，能夠最大程度上減少軟土地基的沉降。

化學(xué)固結(jié)法的漿液除選用水泥漿液外，還常選用硅酸鈉溶液，即硅化加固法。硅化加固有單液硅化和雙液硅化兩種方式，前者是把硅酸鈉溶液通過帶孔的金屬灌注管，加壓注入到軟土層中；后者則是先后將氯化鈣溶液和硅酸鈉溶液注入到軟土層中，兩種溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與泥土顆粒一并膠結(jié)，使軟土地基得到加固，滲水性能得到提高。硅化加固法能夠明顯地提高軟土地基的滲透系數(shù)，加強軟土滲水的性能，還能使泥土顆粒半徑增大，從而縮小空隙、加固地基。

3.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法指通過排水設(shè)施排除掉軟土地基中的多余水分，使軟土地基孔隙比減小、強度與固結(jié)能力得到提高，從而增強軟土地基的整體穩(wěn)定性。軟土地基排水固結(jié)主要有兩種排水方式，一種是通過砂井或水管來排水，方法是在地基中設(shè)置砂井或水管等豎向排水體，然后根據(jù)建筑物本身的重量進行加載，使孔隙水排出、地基固結(jié)；另一種方式是堆載預(yù)壓排水，方法是建筑物施工前，提前在軟土地基上進行加載預(yù)壓，其壓力超過要求的承載額度，從而排出軟土中的孔隙水，使軟土地基在施工之前提前沉降與固結(jié)。排水固結(jié)法可以有效地解決施工后軟土地基的沉降問題，被運用來處理飽和與軟弱的軟土地基，但并不適合用于滲透性極低的泥炭土地基。

3.4 樁基法

對于軟土量巨大、軟土層較厚的軟土地基，很難進行全面的換填或是固化處理，這時可以采用樁基法。早期的樁基法常采用木樁或砂石預(yù)制樁，而現(xiàn)在一般采用鋼筋混凝土預(yù)制樁。施工的過程中，使用人工或是運用機械對軟土層打孔，然后將混凝土注入孔洞內(nèi)，通過混凝土的固化使樁基周圍的軟土性質(zhì)隨之變化，形成強度相對更高、更加穩(wěn)定的復(fù)合型地基，減少了沉降和坍塌現(xiàn)象的可能發(fā)生。樁基法的施工難度較小，投資也比較低，被廣泛應(yīng)用在水利工程施工中。

4 結(jié)語

近年來，我國水利工程行業(yè)在不斷地發(fā)展，軟土地基處理技術(shù)也得以不斷創(chuàng)新和進步，新型加固材料不斷被研發(fā)與投產(chǎn)，這給軟土地基的處理提供了有利的外部條件。在水利工程的施工過程中，需要根據(jù)實際情況選擇適合的軟土地基處理技術(shù)，才能在保證施工質(zhì)量的同時，有效解決軟土地基導(dǎo)致的問題，避免施工進度發(fā)生延誤。