水利施工中軟土地基處理技術(shù)探析

張 慶

（江西省銅鼓縣水利局，江西 銅鼓 336200）

水利工程是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展中重要推動(dòng)力量，維護(hù)著我國農(nóng)業(yè)灌溉、防汛排洪等工作的順利開展，所以保證水利工程施工質(zhì)量就更顯重要。水利施工本身環(huán)節(jié)多、工期長，質(zhì)量管控難度很高，又容易受施工場地地質(zhì)水文等情況的影響，比如軟土地基的處理，就與水利工程建設(shè)質(zhì)量有直接的關(guān)聯(lián)，軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用不合理，自然容易造成整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形，所以更需在軟土地基處理中加強(qiáng)質(zhì)量管控，降低安全問題發(fā)生幾率。

1 軟土地基的基本特征

軟土地基多成型于長期輕緩流水環(huán)境，如各類江河湖泊區(qū)域，因?yàn)樗丛诘叵峦寥乐蟹磸?fù)滲透，使土壤顆粒更加疏質(zhì)化，土壤層進(jìn)而易發(fā)生形變，如果水流較為充足，滲透嚴(yán)重，還可能形成流質(zhì)化土層，如地下泥沼，容易對(duì)施工造成嚴(yán)重影響。在這種土層上建設(shè)水利建筑后，因其抗壓能力弱，所以很容易出現(xiàn)建筑沉降問題，一旦發(fā)生不規(guī)則沉降，還會(huì)導(dǎo)致建筑物撕裂破碎，造成嚴(yán)重?fù)p失。

軟土地基的特征有：①因含水量較高且結(jié)構(gòu)松軟，所以具有強(qiáng)壓縮性，一旦受到強(qiáng)壓，很容易塌陷，即便最初未能表現(xiàn)，土壤體積也會(huì)在承載重量達(dá)到閥值后出現(xiàn)明顯變化；②透水性很差，因?yàn)槠浔旧砗枯^高，很難向下滲透，反而多是被表層土壤吸收，再加上地面淤水容易堆積，對(duì)建筑物也會(huì)造成一定的侵蝕，減少建筑物使用壽命[1]；③擾動(dòng)性很強(qiáng)，如果出現(xiàn)外力干擾易發(fā)生形變，若沒有有效處理，即便早期沒有發(fā)生沉降等變化，但一經(jīng)地震等自然災(zāi)害影響，很可能出現(xiàn)水利設(shè)施坍塌狀況；④土層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各層之間有明顯的性能差異，如果在施工前未對(duì)軟土地基加以處理，很可能造成后期的不規(guī)則塌陷。

2 水利施工中軟土地基常見處理技術(shù)

水利施工中的軟土地基處理技術(shù)相對(duì)較多，如軟土層固結(jié)、換填或是增加樁柱鞏固建筑地基穩(wěn)定，本文結(jié)合換土墊層、鉆孔灌注樁等幾項(xiàng)常用處理技術(shù)進(jìn)行簡要討論。

2.1 換土墊層處理技術(shù)

換土墊層處理技術(shù)是處理低洼且存在較多淤泥軟土地基時(shí)常用的方法，通過水泥、礦渣、石塊等材料強(qiáng)化軟土層，以提高軟土地基硬度和強(qiáng)度，加強(qiáng)其重量承載能力。具體施工中，首先要由專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行勘察，軟土層不應(yīng)過厚，否則材料支出和施工強(qiáng)度會(huì)大大提高，軟土適中、低洼蓄水、淤泥較多區(qū)域更適宜該類處理技術(shù)；其次要對(duì)墊層加強(qiáng)材料進(jìn)行核查，應(yīng)以穩(wěn)定性及強(qiáng)度較高的石塊等材料為主，確保完成墊層施工后整體結(jié)構(gòu)滿足施工需要[2]；再者施工中要先對(duì)軟土層表面開挖合適的深度。如圖1所示，尤其要避免軟土層開挖過淺，如果強(qiáng)化材料無法達(dá)到軟土層足夠深度，很難保證墊層加固效果；隨后便可將強(qiáng)化材料填充到土層中，可通過分層填充的方法逐漸增加軟土層密度，結(jié)構(gòu)上也會(huì)更加穩(wěn)固；最后，如果有必要的話，還可以結(jié)合一些機(jī)械設(shè)備對(duì)土層進(jìn)行合理振動(dòng)，使土層結(jié)構(gòu)更加夯實(shí)，對(duì)各類規(guī)模水利工程建設(shè)都有良好的保障作用，提高地基穩(wěn)固性?？傊?，換土墊層處理技術(shù)因?yàn)橹饕谒こ誊浲恋鼗谋韺硬课贿M(jìn)行加壓鞏固處理，所以施工難度上一般不會(huì)很高，設(shè)備使用、材料準(zhǔn)備以及工程管理相對(duì)簡單，而且還能對(duì)水利工程的排水系統(tǒng)加以優(yōu)化，避免出現(xiàn)土壤脹縮引起的土層變形、破裂，是軟土地基最常使用的處理技術(shù)之一。

圖1 軟土層表層開挖深度控制

2.2 鉆孔灌注樁處理技術(shù)

鉆孔灌注樁處理技術(shù)可以看作樁基法應(yīng)用中的一種，其通過鉆孔、鋼管擠壓或人工挖掘等形式構(gòu)建樁孔，并向孔中加注混凝土，凝固為混凝土樁后可實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土地基的加固。鉆孔灌注樁處理技術(shù)雖然整體強(qiáng)度較高，對(duì)水利建筑安全性提升有很大幫助，但其也因操作相對(duì)復(fù)雜而容易出現(xiàn)多種問題，所以在具體施工中要格外注意施工嚴(yán)謹(jǐn)與規(guī)范。①要對(duì)鉆孔施工地面進(jìn)行清理，并測量放線，明確樁位所在，具體位置上要嚴(yán)格按照施工計(jì)劃上的要求，避免出現(xiàn)位置偏差；②在鋼護(hù)筒埋設(shè)中，多以2 m～4 m深度為宜，如果水利工程本身規(guī)模較大，要保證地基承載力良好，也可以適當(dāng)加深，確保樁柱最終效果合適，鋼護(hù)筒內(nèi)徑最好要大于樁徑20 cm～40 cm左右，避免后期施工中與鋼護(hù)筒碰觸；③控制好鉆機(jī)就位，鉆具中心保證平直穩(wěn)定，與樁位中心偏差要小于20 mm，并前后固定，避免開孔時(shí)發(fā)生位移和搖晃情況；④清孔工作要分兩次進(jìn)行，第一次是在開孔之后，檢查完孔深、孔徑、孔垂直等問題后進(jìn)行清孔，可以采用換漿法進(jìn)行，第二次是在安裝網(wǎng)鋼筋籠、砼導(dǎo)管之后，混凝土澆注之前進(jìn)行清孔，以正循環(huán)方法進(jìn)行；⑤安裝鋼筋籠時(shí)要注意對(duì)準(zhǔn)孔位（見圖2），不能碰觸到孔壁，并在安裝、檢查無誤后立刻使用鋼筋繩等固定，避免后期安放砼導(dǎo)管，進(jìn)行第二次清孔以及加注混凝土?xí)r出現(xiàn)位移變化[3]；⑥安放砼導(dǎo)管并開始加注混凝土，在澆注的過程中要同步向上提拔導(dǎo)管，澆注完成后1 h～2 h即可拔出鋼護(hù)筒，檢查澆注情況，無誤即完成施工處理。

圖2 施鋼護(hù)筒與鋼筋籠的正確使用

2.3 強(qiáng)夯處理技術(shù)

強(qiáng)夯處理技術(shù)作為土層固結(jié)處理方式中的一種，能大幅降低施工成本，而且施工簡單、加固效果良好，也是軟土地基處理中應(yīng)用較廣的一種方法。該技術(shù)主要通過夯錘在一定預(yù)設(shè)高度落下對(duì)地基進(jìn)行反復(fù)夯打以提高地基整體密度。在具體施工前要先由工作人員布置好排水渠道，排除施工地面積水，并將地面淤泥、雜草等清理干凈，在地面晾曬一定時(shí)間后使用推土機(jī)加以平整，隨后即可開始強(qiáng)夯作業(yè)[4]。首先，要先完成樁位放樣工作，通過全站儀對(duì)地基兩側(cè)控制樁位置準(zhǔn)確判定，并逐一確定每個(gè)夯點(diǎn)的位置，最好保證夯點(diǎn)間距在3 m～4 m間，以正方形交錯(cuò)布點(diǎn)（見圖3），滿夯四點(diǎn)后要在其中心再夯一點(diǎn)；其次，起重機(jī)就位后，要使夯錘與夯點(diǎn)準(zhǔn)確相對(duì)，記錄并控制好夯打前夯錘高程，要至少將落距控制在15 m以上，保證夯打效果；再者，夯錘到達(dá)既定高度后，脫鉤并使其自由下落，首次夯打后要對(duì)夯坑地面高程進(jìn)行測量并記錄，作為后續(xù)夯打規(guī)劃依據(jù)；最后，夯打方法以五遍夯為準(zhǔn)，第一、二、三遍以點(diǎn)夯進(jìn)行，控制在8～15夯擊次數(shù)，并結(jié)合夯坑高程變化判斷是否滿足施工需要，第四、五遍以滿夯進(jìn)行，結(jié)合不同夯點(diǎn)的高程判斷次數(shù)，一般連續(xù)3擊即可。強(qiáng)夯處理技術(shù)雖然操作上相對(duì)簡單，但在夯點(diǎn)準(zhǔn)確控制上要保證嚴(yán)格不偏差，并在施工結(jié)束后進(jìn)一步開展靜力觸探試驗(yàn)，對(duì)軟土地基加固情況和承載能力進(jìn)行全面檢查。

圖3 夯點(diǎn)控制

3 案例分析

3.1 工程概述

銅鼓縣帶溪鄉(xiāng)防洪工程，位于江西省銅鼓縣帶溪鄉(xiāng)，該地區(qū)軟土層較為深厚，并具有較高的含水量，還有孔隙大、強(qiáng)壓縮以及淤泥廣布等特點(diǎn)，在施工建設(shè)前，已派專業(yè)技術(shù)人員對(duì)軟土地基進(jìn)行詳細(xì)勘探，因?yàn)樗麡屑~建設(shè)中必然涉及到這一段軟土層，所以采取合理處理技術(shù)是地基施工重點(diǎn)。經(jīng)檢測，因軟土層較厚，認(rèn)為更適合鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行處理。

3.2 施工過程

該施工組以鉆孔灌注樁處理技術(shù)的一般流程開展施工，但在施工過程中仍出現(xiàn)一些問題，其中以塌孔問題為主。施工組在鉆孔過程中突然發(fā)現(xiàn)鋼護(hù)筒中水位溢高，隨后又立刻回降并冒出大量氣泡，而在后續(xù)鉆孔時(shí)發(fā)現(xiàn)出渣量明顯增加，但未能進(jìn)尺，故判斷出現(xiàn)塌孔情況。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)塌孔情況并不嚴(yán)重，遂及時(shí)回填到塌孔位以上，并對(duì)泥漿濃度加以控制，調(diào)高水頭，將鋼護(hù)筒向下推進(jìn)，隨后再進(jìn)行鉆孔，過程中為避免重發(fā)塌孔問題，操作人員鉆孔速度更加穩(wěn)定均勻，使泥漿更全面地融涂在孔壁上。

在鋼筋籠相關(guān)施工要點(diǎn)控制中，該施工組對(duì)鋼筋籠上浮問題嚴(yán)加控制，這種問題主要是因?yàn)閷?dǎo)管深埋、混凝土澆注時(shí)間控制不當(dāng)以及澆注角度偏差等因素造成，所以該施工組在混凝土澆注過程中更加嚴(yán)謹(jǐn)小心：首先是將混凝土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?yán)格控制其配置，并使用質(zhì)量合格的產(chǎn)品，避免其過早初凝；其次在混凝土灌注至鋼筋籠底部前，該施工組沒有進(jìn)一步深埋，減少混凝土灌注時(shí)對(duì)導(dǎo)管的沖擊；再者，除混凝土到達(dá)鋼筋籠底部的灌注期放緩傾注速度外，其他時(shí)間適當(dāng)提高澆注速度，在比較短的時(shí)間內(nèi)完成混凝土澆筑流程，使其未能過早凝固；最后，該施工組還考慮到施工天氣較熱的緣故，在混凝土中添加了一定的緩凝劑，使混凝土不易初凝，而且還在澆筑時(shí)經(jīng)常性緩慢活動(dòng)導(dǎo)管，放大加料速度。

4 結(jié)語

總之，在水利施工中，軟土地基處理必然要作為重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，對(duì)于水利工程整體穩(wěn)定、功能發(fā)揮以及長久運(yùn)行都有至關(guān)重要的保障作用。詳細(xì)分析三種處理技術(shù)，對(duì)于常見軟土地基處理而言基本可以滿足需要，此外還有如高壓噴射注漿法、排水法等處理技術(shù)，也能發(fā)揮良好的加固作用，至于具體選擇何種技術(shù)，更應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工狀況考慮，并不斷提高施工人員綜合素質(zhì)，才能保證水利施工中軟土地基有效處理。