河堤施工中軟土地基處理技術(shù)

肖健文

（威華水利水電建設(shè)工程有限公司，廣東梅州 514021）

所謂的軟土地基問題主要是指承載能力差、透水性弱的路基結(jié)構(gòu)，一般多是由松軟土、松散土等土質(zhì)組成。倘若河堤工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境存在軟土地基問題，現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須利用相關(guān)技術(shù)以及工藝流程進(jìn)行及時(shí)處理，以防止對(duì)河堤工程整體質(zhì)量效果造成危害影響。結(jié)合當(dāng)前處理情況來看，傳統(tǒng)技術(shù)工藝已經(jīng)難以滿足河堤軟土地基施工需求，要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)該積極借助新工藝以及新技術(shù)解決軟土地基問題。如CFG樁長螺旋成孔技術(shù)、爆夯法軟土地基處理技術(shù)等新技術(shù)都可以應(yīng)用于河堤軟土地基處理工作當(dāng)中，效果顯著。

1 河堤軟基礎(chǔ)的特征

軟土基礎(chǔ)主要由軟土和沙質(zhì)粉質(zhì)土組成。就目前鐵路工程施工的實(shí)際情況來看，軟土路基的施工占據(jù)著十分重要的地位，拓展了世界鐵路的覆蓋面和使用范圍，聯(lián)通了世界的交通。軟土地基的具體特征主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）抗剪強(qiáng)度弱

軟土的狀態(tài)是軟塑性和流體塑性，外部載荷會(huì)影響軟土，使軟土基礎(chǔ)無側(cè)向抗剪強(qiáng)度較弱，流變性突出。軟土路基的抗剪強(qiáng)度較弱，軟土路基施工處理中，其整體的路基處理存在著差異，使得其整體的抗剪強(qiáng)度出現(xiàn)了弱化現(xiàn)象，這影響了路堤工程的穩(wěn)定性。

（2）高壓縮率

軟土地基的壓縮系數(shù)較高，通常大于0.5MPa。它的高壓縮率非常不利于河岸工程，并可能導(dǎo)致河岸工程沉降不均。它降低了河岸工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，帶來了安全隱患，并影響了河岸工程的可靠性。

（3）滲透性差

軟土的主要成分暴露了淤泥在內(nèi)的黏土以及粉土等土質(zhì)，其具有較高的吸水性以及儲(chǔ)水性能。軟土本身具有含水量大的特點(diǎn)，軟土路基的孔隙較多，路基流動(dòng)性更強(qiáng)，滲透率參數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)土結(jié)構(gòu)，通常在1.0mm/d以內(nèi)，不能具有大含水量的典型完整性。當(dāng)在河堤施工過程中出現(xiàn)軟土地基時(shí)，荷載的反壓力會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致沖洗和加壓水，從而降低了工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2 軟土地基對(duì)河堤結(jié)構(gòu)的影響

2.1 路面產(chǎn)生裂縫

在實(shí)際的河堤施工建設(shè)中施工單位會(huì)應(yīng)用混凝土和瀝青的原料開展道路的鋪設(shè)作業(yè)。混凝土具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)瀝青也具有較強(qiáng)的抗壓能力，這兩種施工材料成本都比較低，因此可以大幅度降低河堤工程施工成本。如果施工單位不夠重視處理軟土地基就有可能造成后期道路路面的混凝土產(chǎn)生裂縫。道路施工單位沒有采用科學(xué)專業(yè)的技術(shù)處理地基就可能造成地基發(fā)生變形。同時(shí)，由于道路地基不夠穩(wěn)固自然也會(huì)降低后期混凝土的抗壓能力和抗拉能力，進(jìn)而造成混凝土產(chǎn)生裂縫和龜裂的問題。

2.2 不均勻的沉降

在軟土地基內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)透鏡體，因?yàn)樵趯?shí)際的軟土路基壓實(shí)作業(yè)中施工單位給地基的各個(gè)部位壓實(shí)程度不同，這時(shí)土層內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生不同的承受壓力，造成地基內(nèi)部排水量不同，因此形成了一個(gè)透鏡體。如果河堤的地基產(chǎn)生不均勻的沉降，會(huì)造成橋梁的地基下沉以及橋梁的垮塌。同時(shí)也會(huì)給道路造成嚴(yán)重的影響，以及產(chǎn)生道路局部下陷的嚴(yán)重問題。

2.3 地基整體沉降

當(dāng)前在開展地基的施工作業(yè)中由于軟土地基水分滲透能力不夠，同時(shí)也很難壓實(shí)，造成后期道路產(chǎn)生沉降的問題，施工單位不能科學(xué)正確地處理軟土地基，會(huì)使路面產(chǎn)生緩慢的沉降，也讓后期維護(hù)路面不平整。當(dāng)前國內(nèi)也出現(xiàn)部分城市由于地基不穩(wěn)固而造成河堤坍塌以及路基的垮塌事故，給路面的行車和行人帶來嚴(yán)重的安全威脅。

3 軟土地基處理技術(shù)的主要措施

地基處理的目的是利用置換、擠密、排水、膠結(jié)、加筋等方法，對(duì)地基土進(jìn)行加固，以提高地基土的抗剪強(qiáng)度、改善地基土壓縮性和滲透性增大地基的承載能力。

3.1 灌漿樁加固技術(shù)

在基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格的情況下，該技術(shù)適用于、中、小型橋梁通道、涵洞和橋頭。例如，在路堤頂部的軟土地基處理中，技術(shù)人員在粉噴樁處理區(qū)域施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行了沉降觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)樁間土壤沉降較大。與樁頂相比，基礎(chǔ)土的孔隙壓力與荷載的增加成正比，技術(shù)指標(biāo)確定如下：噴粉樁的距離需要控制在1.3～1.6m，鉆進(jìn)鉆速需要控制在1.6—2.2m/min，遇硬地層后稍慢下來并加快鉆速，同時(shí)對(duì)粉料混合噴粉壓力，適度調(diào)節(jié)，以免堵塞粉塵管問題，并使用自動(dòng)裝置對(duì)其進(jìn)行有效控制，最終成功完成項(xiàng)目建設(shè)。在實(shí)際施工過程中，施工單位需要有效控制鉆機(jī)的噴霧高度，鉆孔深度，保證樁長，不得使用沒有粉塵計(jì)量裝置的除塵器，并安排專業(yè)人員進(jìn)行定期檢查和審查，確保攪拌均勻性和噴粉樁直徑符合相關(guān)要求，并著重于直徑的磨耗。

3.2 砂墊技術(shù)

適用于軟土地基的砂墊層含水量，土層較薄的情況，以充分發(fā)揮砂墊層在排水層上方的作用，對(duì)地下排水層有效地軟化固結(jié)，將0.6～1.3cm厚的沙層墊層墊在軟土地基上，這樣不僅可以有效降低填土中的水位，還可以在軟土地基施工過程中和填筑良好的交通條件下進(jìn)行施工機(jī)械。另外，在應(yīng)用砂墊層的過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分考慮工程機(jī)械的重量，偏心度，接觸壓力和軟土地基的表面強(qiáng)度。例如，在礦山綜合樓的建設(shè)中，要建造的場(chǎng)地地貌類型是河流侵蝕地貌，其主要是沼澤沉積粉質(zhì)土壤。柔軟的土壤層包含大量水分，土壤層很薄，該地點(diǎn)屬于類別2。通過分析和計(jì)算沙石墊層的厚度和寬度，相關(guān)技術(shù)人員確定處理后的地基的承載力特征值應(yīng)達(dá)到150kPa。置換法是指將基礎(chǔ)底面下處理范圍內(nèi)軟弱土層部分或全部挖除，再分層置換物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料，并加工夯實(shí)、密實(shí)作為墊層。其作用是提高基礎(chǔ)地基承載力，減小基礎(chǔ)沉降量，加速基土排水固結(jié)。為了達(dá)到這個(gè)目的，技術(shù)人員采用砂墊法進(jìn)行了有效的處理，最終達(dá)到了工程施工指標(biāo)的要求。

3.3 排水固結(jié)技術(shù)

關(guān)于排水固結(jié)技術(shù)就是在軟土地基中設(shè)置排水體，通過排水系統(tǒng)把地層中含水量充足的軟土層水分排出干凈，其主要是利用加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)進(jìn)行處理的，從排水體差異的角度進(jìn)行分析。排水固結(jié)技術(shù)可以分為塑料排水帶和砂井排水兩種，其可以有效處理淤泥黏土地基沉降問題，保證軟土地基的穩(wěn)定性。除此之外，砂井排水主要是確定砂井直徑D、砂井位置間距L，直接影響著土地層中的含水量，相關(guān)技術(shù)人員還需要對(duì)其中的含水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通常情況下，砂井間距范圍需要控制在2～4m之間，直徑需要控制在20～30cm之間，平面布置成梅花形。

排水固結(jié)法是指軟土地基中設(shè)置水平和豎向排水系統(tǒng)，改變地基原有排水邊界條件，在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，提高地基承載力，減小工后沉降。膠結(jié)：向土體中拌（灌）入水泥、石灰或者其他化學(xué)固化漿材，使其在地基中形成增強(qiáng)體，以達(dá)到地基處理的目的，主要方法有深層攪拌法、高壓噴射注漿法、擠密灌漿法。擠（振）密原理：采用擠（振）密方法使地基土的空隙減少、密實(shí)度增加，以達(dá)到提高地基承載力和減小沉降的目的；加筋原理：將強(qiáng)度高、模量大的筋材（如土工格柵、土工織物等），加在軟弱地基中形成復(fù)合體。當(dāng)受到外力時(shí)，筋材與周邊土體發(fā)生相對(duì)位移，存在于兩種材料表面的咬合力和摩擦阻力（即將側(cè)壓力增加到土體上）在阻止土體側(cè)移時(shí)，對(duì)土體力學(xué)性能進(jìn)行一定程度的改善，進(jìn)一步提升土體承載力以及強(qiáng)度。

3.4 高強(qiáng)度的夯實(shí)技術(shù)

在進(jìn)行軟土地基的處理施中，施工單位可以應(yīng)用高強(qiáng)度的夯實(shí)施工技術(shù)對(duì)存在的地基問題進(jìn)行有效處理，施工單位還應(yīng)該應(yīng)用強(qiáng)度較低的施壓管理方法夯實(shí)地基，在施工中施工人員應(yīng)用強(qiáng)度低的施壓技術(shù)不能有效增強(qiáng)整體軟土地基的抗壓能力，對(duì)后期的整體施工質(zhì)量水平的提升沒有幫助，所以施工單位應(yīng)該應(yīng)用高強(qiáng)度夯實(shí)技術(shù)，目的是提高軟土地基的強(qiáng)度。該項(xiàng)技術(shù)需要技術(shù)水平較高的夯實(shí)設(shè)備，聘請(qǐng)能獨(dú)立操作夯實(shí)設(shè)備的技術(shù)人員，但是施工單位在應(yīng)用高強(qiáng)度的夯實(shí)技術(shù)時(shí)也存在一些問題，如開展軟土地基處理工作耗費(fèi)的施工時(shí)間較長，施工工程量較大，整體施工成本隨著施工作業(yè)時(shí)間的延長而增大，所以施工單位要在軟土地基的處理之前先檢查施工機(jī)械設(shè)備狀況，保證后期應(yīng)用高強(qiáng)度夯實(shí)基礎(chǔ)處理地基以及增強(qiáng)地基處理的效果。此外，施工單位要到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，檢查地基的實(shí)際狀況，選擇最佳的施工技術(shù)和施工方法，以此提高整體河堤工程質(zhì)量，為行車和行人提供安全保障。最后，施工單位應(yīng)當(dāng)積極研究市場(chǎng)上處理軟土路基的相關(guān)技術(shù)，并與外部的設(shè)計(jì)單位合作，借助設(shè)計(jì)單位的專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)出處理軟土路基的技術(shù)方案。

3.5 素混凝土樁復(fù)合地基法

素混凝土樁是復(fù)合地基的一種，是在碎石樁中加入適量中砂、水泥，并用水將其攪拌，形成一種粘結(jié)度高的剛性樁體。其作用機(jī)理為：在上部荷載作用下，素混凝土樁壓縮變形小于周圍土體變形，樁身分別向褥墊層和下臥層刺入，樁土共同承擔(dān)荷載，在褥墊層的變形調(diào)解下荷載逐漸向樁頂轉(zhuǎn)移，能有效降低復(fù)合地基總體沉降。

4 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行河堤施工工作時(shí)，施工單位要對(duì)軟土地基的特征進(jìn)行積極研究，重點(diǎn)研究軟土地基對(duì)河堤結(jié)構(gòu)的影響，要結(jié)合軟土地基出現(xiàn)的問題選擇適合的施工處理技術(shù)，確保地基的加固效果，增強(qiáng)地基堅(jiān)固性，為后期河堤施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。