河道堤防工程軟基處理常用施工技術(shù)探討

劉浩然

安徽省交通航務(wù)工程有限公司

1 軟基的物理特性

河道堤防工程的基礎(chǔ)形式多以軟土地基為主，該類土質(zhì)以淤泥質(zhì)土居多，具有較高的含水量，且土體空隙比大、壓縮性高、透水性差、承載性低，導(dǎo)致基礎(chǔ)處理難度大大提升。此類地基主要呈現(xiàn)以下特性：（1）軟土地基主要表現(xiàn)為含水量高、孔隙比大，其中，淤泥質(zhì)土體含水量通常為50%～80%，孔隙比約1～2。（2）軟土地基壓縮性高，其壓縮系數(shù)＞1.5MPa-1，此類土體若不進(jìn)行加固處理，極易發(fā)生沉降而導(dǎo)致構(gòu)筑物發(fā)生形變甚至開裂損壞。（3）軟土地基雖含水量高但透水性差，其滲透系數(shù)通常＜1mm/d，從而導(dǎo)致在荷載的作用下，土體因孔隙水壓力較高而導(dǎo)致壓密固結(jié)困難。（4）軟土多呈現(xiàn)流塑或軟塑狀態(tài)，在受到荷載的作用時(shí)，其抗剪強(qiáng)度較差，無側(cè)限抗剪強(qiáng)度通常不超過30KN/m2,因此，做好軟土地基排水固結(jié)是確保地基強(qiáng)度的關(guān)鍵。（5）軟土因絮狀結(jié)構(gòu)使得一旦受到外界擾動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致土體強(qiáng)度大大降低，甚至?xí)尸F(xiàn)一定的流動(dòng)性，因而，軟土地基的開挖及加固處理時(shí)，應(yīng)盡量避免對(duì)土體的擾動(dòng)，以最大限度減少土體變形，確保地基處理效果。

2 河道堤防工程軟基處理常用施工技術(shù)

根據(jù)軟弱土質(zhì)相關(guān)理論基礎(chǔ)，軟基處理工藝通常較多，且不同的處理工藝往往也在適用條件、處理效果等方面存在一定的差異，因而，在進(jìn)行河道堤防工程的軟基處理時(shí)，務(wù)須結(jié)合堤防工程的實(shí)際情況，選擇適宜、合理的軟基處理技術(shù)。其中，對(duì)于堤防工程而言，較為常用的軟基處理有以下幾種：。

2.1 水泥土樁處理法

水泥土樁處理法主要分為高壓旋噴樁處理與深層攪拌樁處理兩種，這兩類樁基處理工藝雖然存在一定差異，但加固工法技術(shù)與處理效果較為相似，即將水泥作為固化劑，并利用不同機(jī)械設(shè)備將軟土與水泥漿在地基深處予以強(qiáng)制性攪拌，通過水泥與軟土的充分反應(yīng)后形成具備一定強(qiáng)度的固結(jié)物，并與樁間土形成具備相應(yīng)性能的復(fù)合地基，以顯著提升堤防工程基礎(chǔ)的強(qiáng)度及變形模量。其中，高壓旋噴樁處理工藝通過高壓噴射水泥漿與土體形成具有較高強(qiáng)度的樁體，所形成的樁體強(qiáng)度大、壓縮性小，對(duì)于沖填土、軟黏土的軟基加固非常適用，但對(duì)于含水率及有機(jī)質(zhì)較高的泥炭土、塘泥土等軟基的加固效果差。而深層攪拌樁通過三軸攪拌鉆機(jī)實(shí)施鉆孔與注漿作業(yè)，同時(shí)利用水泥漿等固化材料與土體予以加固并形成統(tǒng)一整體，進(jìn)而使土體強(qiáng)度、承載性得以顯著提升。該工藝主要是利用三軸攪拌鉆機(jī)對(duì)地基實(shí)施鉆進(jìn)，通過灰漿系統(tǒng)于鉆頭位置實(shí)施噴漿作業(yè)，并對(duì)鉆桿進(jìn)行上下活動(dòng)使?jié){液與土體實(shí)現(xiàn)充分拌和，從而使混合后的土體更加密實(shí)、強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更好。深層攪拌樁對(duì)于粘性土、含水量高、沙土等均能使用，因而用于河道堤防工程的軟基加固，能夠有效滿足河道防洪的相關(guān)性能要求。

深層攪拌樁施工前，應(yīng)首先做好作業(yè)場(chǎng)地的整平，并將施工區(qū)域內(nèi)土體表層的硬物予以細(xì)致清理并夯實(shí)，確保表層土體不會(huì)因機(jī)械設(shè)備而發(fā)生沉降與形變。其次，測(cè)量放線直接關(guān)系著樁位及軸線位置的準(zhǔn)確性，務(wù)須嚴(yán)格依照?qǐng)D紙及相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)量放樣及永久性標(biāo)記，并于完成相關(guān)測(cè)放作業(yè)后進(jìn)行復(fù)測(cè)，與此同時(shí)由監(jiān)理人員驗(yàn)收無誤后即可開展下一工序的作業(yè)。另外，按要求進(jìn)行溝槽開挖作業(yè)，根據(jù)地質(zhì)勘察資料將施工區(qū)域內(nèi)地下障礙物予以徹底清理，并將挖出土方進(jìn)行處理，確保能夠順利開展樁基施工。此外，鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)確保樁機(jī)平直、穩(wěn)定，樁位偏差不得超過允許偏差值，且在攪拌樁提升及下沉作業(yè)時(shí)須按要求實(shí)施注漿作業(yè)，并對(duì)提升及下沉速度予以嚴(yán)格把控，注漿作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)漿液配比、注漿量予以嚴(yán)格控制，確保其能夠有效滿足設(shè)計(jì)及精度要求。深層攪拌樁工藝流程圖如圖1。

圖1 攪拌樁主要成樁示意圖

2.2 換填處理法

換填法作為河道軟基處理較為常用的方法之一，其通過挖除軟弱地基土并置換具有較高強(qiáng)度及壓縮性的土質(zhì)，然后通過夯實(shí)使其強(qiáng)度達(dá)到基礎(chǔ)所需要的強(qiáng)度，以有效改善軟弱的不良土質(zhì)，進(jìn)而使河道堤防結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)更加穩(wěn)固，減少堤防工程基礎(chǔ)的變形量。該工法所選換填土體材料多為礦渣、碎石、灰土等具有一定強(qiáng)度、透水性且易被碾壓密實(shí)的土體材料，嚴(yán)禁選擇含水量大及含有較高有機(jī)質(zhì)的土體，以有效規(guī)避因碾壓不密實(shí)、土體強(qiáng)度不足而導(dǎo)致的承載能力偏低而影響堤防工程的穩(wěn)定性與安全性。換填土體材料的選擇時(shí)，可按照“就地取材”的原則，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定最優(yōu)含水量及壓實(shí)方法，該法多用于軟基厚度不超過3m的淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土以及暗溝等淺層軟基處理。另外，需要注意的是，采用換填法進(jìn)行軟基處理時(shí)，應(yīng)做好相關(guān)的環(huán)保措施，以最大限度規(guī)避或降低土體換填過程中對(duì)河水所造成的污染。

2.3 鉆孔樁處理法

對(duì)于河道堤防工程基礎(chǔ)處理而言，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的高低以及承載性能的好壞是軟基處理最重要的指標(biāo)，鉆孔灌注樁因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、承載性好，而被廣泛應(yīng)用于軟土地基的處理工作中。為有效確保軟基處理的質(zhì)量與效果，務(wù)須做好對(duì)鉆孔樁施工質(zhì)量的嚴(yán)格把控。首先，嚴(yán)把施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工前，應(yīng)編制周詳?shù)能浕幚韺ｍ?xiàng)方案并組織相關(guān)專家進(jìn)行論證后予以落實(shí)，在正式動(dòng)工前應(yīng)組織勘察及設(shè)計(jì)人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，以為后期軟基處理以及技術(shù)方案的選擇提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。其次，做好場(chǎng)地清理及測(cè)量放樣。鉆孔樁施工前，應(yīng)做好場(chǎng)地平整與清理，并嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求予以測(cè)量放樣，確保測(cè)放偏差不得超過10mm。另外，鉆孔施工質(zhì)量控制。實(shí)施鉆進(jìn)的過程中，應(yīng)做好鉆進(jìn)力度與速度的控制，堅(jiān)持“由小至大，由慢到快”的原則，并充分利用沖洗液正反循環(huán)系統(tǒng)對(duì)鉆孔予以清洗，以有效確保注漿作業(yè)的成效。此外，鉆孔樁鋼筋籠質(zhì)量的控制。鋼筋籠是確保樁基穩(wěn)定性的重要前提，因此，務(wù)須嚴(yán)格把控鋼筋籠下料、制作與安裝的質(zhì)量，對(duì)于受拉鋼筋嚴(yán)禁使用綁扎的方式進(jìn)行固定連接，且綁扎及焊接作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，以有效避免因鋼筋籠變形而導(dǎo)致的樁基質(zhì)量問題。最后，嚴(yán)格把控混凝土施工質(zhì)量。根據(jù)樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度合理選擇混凝土配比，嚴(yán)格控制混凝土拌和作業(yè)質(zhì)量，確?；炷了冶取⑺涠?、流動(dòng)性等各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足樁身強(qiáng)度要求。同時(shí)，注漿過程中，應(yīng)對(duì)注漿管提升高度予以嚴(yán)格把控，確保注漿管提升高度不得超過漿液面，以有效避免注漿作業(yè)不規(guī)范而導(dǎo)致的斷樁問題。

2.4 砂井堆載預(yù)壓處理法

砂井堆載預(yù)壓是通過在軟土層打入管井灌入具有較高透水性的砂以形成排水通道，并于砂墊層上方堆載加壓加速排水固結(jié)。該處理方式通過排水、加壓的相互配合，使軟土地基內(nèi)的孔隙水充分排出，并在外界堆載的作用下使土體實(shí)現(xiàn)快速排水固結(jié)。其中，排水系統(tǒng)主要分為排水墊層、排水砂溝以及豎向排水砂井等，排水體用砂多為透水性好且細(xì)度模數(shù)＞2.7，含泥量＜3%的中粗砂，砂袋抗老化、抗腐蝕能力較好，且滲透系數(shù)應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；堆載預(yù)壓主要采用在地基表面堆土或施加其他荷載的方式，使軟弱土基實(shí)現(xiàn)快速沉降、固結(jié)，以最大限度減少后期堤防工程軟基沉降情況的發(fā)生。

采用該方法進(jìn)行軟基加固處理時(shí)，應(yīng)首先對(duì)加固土體范圍內(nèi)雜物予以清理，并在確保原材料滿足相關(guān)要求后實(shí)施鉆孔作業(yè)，鉆孔過程中須嚴(yán)格把控鉆桿垂直度，確保孔位及處理深度均無誤后停鉆，灌砂時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“兩灌兩振”原則，確保灌砂飽滿密實(shí)，砂井施工的同時(shí)進(jìn)行堆載預(yù)壓，堆載預(yù)壓時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制砂井垂直度，并按要求做好沉降觀測(cè)，避免由此而導(dǎo)致的地基失穩(wěn)或沉降過快。該處理法多用于淤泥質(zhì)土、沖填土等滲透系數(shù)較低的飽和粘土地基，但該法加固處理所需時(shí)間較長(zhǎng)，因此對(duì)于工期較為緊張的軟基處理工程則不適用。

3 結(jié)語

軟基處治不到位作為致使堤防工程出現(xiàn)下沉、開裂等質(zhì)量問題的根本成因之一，項(xiàng)目參建各方務(wù)須對(duì)其持以正確認(rèn)識(shí)并予以著重關(guān)注。通過緊抓前期勘探設(shè)計(jì)、全面落實(shí)嚴(yán)格施工管控、做好項(xiàng)目驗(yàn)收檢驗(yàn)等，全力確保堤防工程的施建質(zhì)量得以優(yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)，“筑百年工程,造福地方民眾”。