水利工程軟土地基性能分析和處理技術(shù)

吳杰

山東省臨沂市臨沭縣水利局 山東臨沂 276700

水利工程功能的特殊性決定了其施工環(huán)境的復(fù)雜性，大多數(shù)水利項(xiàng)目建設(shè)于濕度較大的河流、沿海等區(qū)域。因此，水利施工的安全性和整體質(zhì)量在很大程度上取決于軟土地基的處理情況，實(shí)踐工程中軟基處理應(yīng)引起技術(shù)部門的重點(diǎn)關(guān)注。建筑物上部結(jié)構(gòu)的承載力完全由水利工程地基承擔(dān)，若未能實(shí)施地基處理很容易引起明顯的地基土沉降。軟基處理能夠顯著改善地基的透水性，其原因?yàn)榈貙右陨系鼗芙ㄖ锏貙酉虏克鬟\(yùn)動(dòng)影響產(chǎn)生一定壓力，為降低建筑結(jié)構(gòu)受壓力作用的影響程度必須實(shí)施有效的處理措施。通過采取有效的處理技術(shù)可以提高地基模量、減緩基土下沉速度以及改善地基壓縮特性;地基穩(wěn)定性與地基抗剪強(qiáng)度密切相關(guān)，所以地基處理還可減輕壓力和剪力破壞，改善地基剪切特性及增強(qiáng)地基抗壓力;此外，地基處理還可減少或消除膨潤土及濕陷土的特性，降低地震液化的不利影響，提高地基抗震強(qiáng)度和改善地基的動(dòng)力特性[1]。

1 軟土地基概括

所謂軟土，就是指強(qiáng)度值比較低，同時(shí)，具有較高的壓縮性的軟弱土質(zhì)層，通常情況下，會(huì)與淤泥、軟黏性土結(jié)合起，以此形成軟土。一般情況下，在軟土地基中含有較大的水分，含水量基本在35%-75%，而飽和度則在90%以上，軟土的塑性指數(shù)在15-30。由于存在的軟土，在空隙方面比較小，同時(shí)，較低的抗剪強(qiáng)度，因此，對(duì)于 水利工程軟土地基來說，強(qiáng)度普遍偏低。因此，在軟土地基中進(jìn)行路基的修建，一旦在施工的過程中施工技術(shù)不合理，就會(huì)導(dǎo)致路面發(fā)生沉降，或者導(dǎo)致路面的失衡現(xiàn)象，對(duì)水利工程造成嚴(yán)重的破壞。因此，為了保障在 水利工程軟土地基施工過程中提升強(qiáng)度，就需要對(duì)軟土地基上的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2 水利工程軟土地基處理技術(shù)

2.1 換填法

軟土層厚度為2-3cm時(shí)比較適用砂石換填墊層法，施工過程中先對(duì)表層軟土挖除，并利用穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的材料加以更換。其中，卵石、砂、砂石等為工程中常用的換填墊層材料，以上墊層石料存在容易碾壓密實(shí)、透水性良好、壓縮性小及強(qiáng)度高等特點(diǎn)，能夠明顯加快軟土層的固結(jié)排水速度以及顯著增強(qiáng)地基抗變形能力，大大降低沉降程度和消除膨脹土漲縮，有效防止基土出現(xiàn)凍脹破壞。完成換填施工后還需夯實(shí)此處地基，從而增強(qiáng)地基的整體抗變形、穩(wěn)定性、承載力以及維持良好的持力層[2]。

2.2 強(qiáng)夯法處理

在水利工程施工過程中，使用強(qiáng)夯法，就是利用重錘的方式，在自由落下的過程中所產(chǎn)生的巨大沖擊力，反復(fù)地對(duì)地基上的土層進(jìn)行樁基，使得能夠?qū)幻嬉幌乱欢ㄉ疃鹊耐翆舆M(jìn)行夯實(shí)處理，這樣便可以很好地提升地基的承載力和土地的整體穩(wěn)定性，進(jìn)而起到減少壓縮性的效果。但是，在夯實(shí)的過程中，產(chǎn)生的能量較大，因此，就會(huì)進(jìn)一步地提升加固的深度。對(duì)于一般的軟土地基加固的方法，可以起到良好的效果，在現(xiàn)階段的施工建設(shè)過程中，比較常見的集中加固方法有擠密碎石樁加夯法、砂樁加夯法以及強(qiáng)夯碎石墩法。

2.3 水泥涂粉噴樁法

在這個(gè)方法的過程中，使得粉噴樁同周圍存在的土體形成復(fù)合地基，并與土體進(jìn)行緊密的結(jié)合，能夠承受較大的壓力，并將應(yīng)力集中在樁體上，讓應(yīng)力的大部分符合能夠由樁體進(jìn)行承擔(dān)，而在樁間土的位置上，降低應(yīng)力。因此，讓形成的復(fù)合地基承載力提升，降低了沉降量。在使用這種技術(shù)方法的過程中，由于水泥粉有著較強(qiáng)的吸水能力，并且會(huì)發(fā)熱和膨脹，對(duì)于樁間土來說，可以起到一定的加固作用，大大提升復(fù)合地基的實(shí)際強(qiáng)度。并且，在利用水泥土粉噴樁，對(duì)軟土地基進(jìn)行加固的過程中，還需對(duì)周圍各種影響因素進(jìn)行考量，例如，在將水泥粉當(dāng)作主要的加固料的時(shí)候，能夠起到最大的強(qiáng)度。同時(shí)，在進(jìn)行攪拌的過程中，當(dāng)達(dá)到2分鐘的時(shí)候，就可以完成攪拌操作，一旦攪拌時(shí)間過長，就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的下降。通常情況下，置換率越高，就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的提升，因此，表現(xiàn)為隨著齡期的提升而提升。而在含水量達(dá)到特定的值的時(shí)候，樁體的實(shí)際強(qiáng)度能夠提到最高。

2.4 化學(xué)固結(jié)法

水利施工中常用的化學(xué)固結(jié)法有深層攪拌、高壓噴射和灌漿法三種方式，其中灌漿法主要是將固化漿液利用液壓、電化學(xué)或氣壓等方式注入孔隙及裂縫內(nèi)，從而改善軟基力學(xué)性能;深層攪拌法屬于工程實(shí)踐中軟基處理的常見方式，主要通過添加固化劑固化軟基，終提升地基強(qiáng)度。實(shí)質(zhì)上，這些方法都是將地基深處的軟土與水泥、石灰等固化材料黏合，從而達(dá)到提高軟基承載能力和硬化深層軟土的目的，最大限度的降低軟基沉降?；瘜W(xué)固結(jié)法較其其它施工方式，其綜合成本較高[3]。

2.5 旋噴法

旋噴法是一種較為專業(yè)的被用來處理軟土地基的方法，其工作原理是借助于旋噴機(jī)械對(duì)軟土地基進(jìn)行治理，將軟土地基優(yōu)秀的防滲透性能發(fā)揮至最佳狀態(tài)，以有效提高軟土地基的壓實(shí)情況。在正式應(yīng)用旋噴法之前，水利工程施工技術(shù)人員應(yīng)對(duì)各類旋噴機(jī)械進(jìn)行詳細(xì)全面的深入了解，明晰不同旋噴機(jī)械設(shè)備的操作方式及操作注意事項(xiàng)，隨后工作人員還需對(duì)水利工程內(nèi)容及施工需求等進(jìn)行相關(guān)調(diào)研，才能有效處理水利工程的軟土地基，對(duì)軟土地基進(jìn)行充分改善。在正式應(yīng)用旋噴法階段，施工技術(shù)人員需進(jìn)行水泥噴射，確保軟土地基與漿液可以凝固，當(dāng)二者凝固后所產(chǎn)生的旋噴注可對(duì)軟土地基進(jìn)行進(jìn)一步的加固作用。

3 結(jié)語

總體而言，水利施工軟基處理應(yīng)充分考慮各方面因素，結(jié)合工程量情況選擇合適的技術(shù)方案，切實(shí)提升軟基的穩(wěn)定性、承載力和工程建設(shè)質(zhì)量。不同方案的成本、工藝、適用范圍存在差異，應(yīng)考慮施工現(xiàn)場具體情況選擇相應(yīng)的技術(shù)方案。