水運工程軟基處理技術要點和應用建議

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，水運工程在交通行業(yè)中起到越來越重要的作用，并在一定程度上促進了水運工程軟基處理技術的發(fā)展。我國海岸線較長，沿海港口較多，在全球一體化進程中，各港口貿(mào)易量都越來越大，對軟基處理的要求越來越高，只有確保軟基處理質(zhì)量和效果，才能保障水運工程的安全性?，F(xiàn)就當前水運工程軟基處理技術和要點進行闡述，提出有效的應用建議，以供同行參考。

關鍵詞：水運工程"軟基處理技術"施工"土層

Key"Points"and"Application"Suggestions"for"Soft"Foundation"Treatment"Technology"in"Waterway"Engineering

CHEN"Fan

CCCC"Water"Conservancy"and"Hydropower"Construction"Co.，"Ltd.，"Ningbo，"Zhejiang"Province，"315000"China

Abstract："With"the"development"of"China’s"economy，"waterway"engineering"plays"a"more"and"more"important"role"innbsp;the"transportation"industry，"and"also"promotes"the"development"of"soft"foundation"treatment"technology"of"waterway"engineering"to"a"certain"extent."China"has"a"long"coastline"and"more"coastal"ports."In"the"process"of"global"integration，"the"trade"volume"of"each"port"is"getting"larger"and"larger，"and"the"requirements"for"soft"foundation"treatment"are"also"getting"higher"and"higher."Only"by"ensuring"the"quality"and"effect"of"soft"foundation"treatment"can"the"safety"of"waterway"projects"be"guaranteed."This"paper"expounds"the"current"soft"foundation"treatment"technology"and"key"points"of"waterway"engineering，"and"puts"forward"effective"application"suggestions"for"peer"reference.

Key"Words："Waterway"engineering;"Soft"foundation"treatment"technology;"Construction;"Soil"layer

軟基處理是水運工程建設的難題之一，不同的地質(zhì)條件需要對應不同的處理方法。在水運工程中，較常見由飽和黏土或粉土構(gòu)成的軟土地基，由于這些成分的天然含水率大于液限，并且具有強度、透水性較低，容易被壓縮，靈敏度和流變性較高等特點，若未能對其進行妥善處理，很難滿足常規(guī)使用要求。因此，在水運工程施工中，應非常重視軟基處理技術。

1水運工程軟基危害

1.1使建設施工變得更加困難

多數(shù)軟基主要成分為高水泥砂、礫石，其本身很難具備足夠的承載力，開挖施工階段就可能發(fā)生坍塌。水運工程多數(shù)施工周期較長，在地基過于軟弱的情況下，需要面臨很多不確定因素，不得不增加大量資金投入。軟土地基會對水運工程施工造成非常大的困難和阻礙，在布局水運工程時，施工單位需要綜合考慮現(xiàn)場施工條件，應對軟基地質(zhì)給予足夠的重視。

上述種種都意味著。

1.2降低水運工程穩(wěn)定性

水運工程施工環(huán)境臨水，不少大型河流的河床在長年累月下會沉積大量的泥沙，也就造成其周圍土層的軟弱化，這部分區(qū)域長期有水流經(jīng)過，哪怕在施工時刻意避開軟基區(qū)域，在工程建成后的使用期間，也會因受到長期水流的腐蝕而導致工程地基軟弱化，造成已建成的工程穩(wěn)定性下降，不僅使用壽命被顯著縮短，也造成了較大的工程隱患。而且，不少工程建設期間本就講究工期，需要一線施工人員加快速度，盡可能在預定時間內(nèi)完成施工，那么，就很可能會從一定程度上犧牲工程質(zhì)量，若未能正確處理軟土地基，使原本軟弱的土層無法得到有效硬化，也會影響工程的穩(wěn)定性。

1.3導致連鎖性地質(zhì)問題發(fā)生

由于軟土地基含大量水分，往往不夠穩(wěn)定，同時還會對其周圍土質(zhì)產(chǎn)生水蝕，使周圍土體含水量逐漸增多而承載力下降。但因軟基范圍較難確定，無論是處理范圍過大，還是不足，都可能影響附近地質(zhì)，進而引發(fā)連鎖性地質(zhì)相關問題。

2水運工程中軟土地基的處理技術與要點

2.1換填法

換填法是將原本存在的軟土層挖除，再將較堅硬的材料回填并夯實，即以置換地基墊層的辦法來提高地基的承載力。該技術操作起來較簡單、便捷，效果也較好，但所需換填材料較多，墊層換填越深，施工成本越大，對于軟弱土層較深的地基來說，使用該方法較難控制成本。所以，換填法較常用于需開挖換填的軟弱土層深度在3.0"m以內(nèi)的情況。

在使用換填法時，應重點關注材料、開挖、回填、質(zhì)檢4個方面[1]。施工單位應認真分析施工現(xiàn)場軟基情況，根據(jù)施工要求合理選擇相應材料；在使用前，應對所選用材料進行初步篩選，去除一些較大顆粒的雜質(zhì)，如篩除灰土中5"mm以上顆粒、粉質(zhì)黏土中過多的有機質(zhì)和水泥土中過量的水泥部分，以便這些材料能夠符合施工要求。開挖軟基時，須先確定其底面標高，再依次逐層開挖，挖掘過程中應注意墊層底面平整度，以及與之前所設置標高的偏差大小，根據(jù)實際需要進行土層補挖或回填夯實。施工中，人員應注意分層作業(yè)，并把握好各層厚度，使其不薄于15"cm、不厚于30"cm，回填一層后需用相關機械壓實土層，待該層厚度、壓實度、平整度都能夠符合施工要求后，再進行下一層回填。與下方各層不同，在首層墊層的回填中應控制機械設備的振動力度。在換填結(jié)束后，可通過在墊層中壓入環(huán)刀并采集一定深度墊層樣品進行檢測的環(huán)刀法來檢查地基回填是否達標，只有地基質(zhì)量達標才能結(jié)束施工，否則應及時進行整改。

2.2排水預壓法

該技術多用于飽和性軟基，需以表面薄膜密封、堆重物或造成真空負壓環(huán)境，來擠壓出軟基中的水分，達到軟基固結(jié)效果[2]。其重點環(huán)節(jié)在于墊層鋪設、真空泵安裝與抽壓。墊層鋪設前應徹底清理鋪設區(qū)域及其周圍，均勻鋪設0.5～0.8"m厚的砂墊層，使2塊排水板間相隔約1.5"m。安裝真空泵前應先埋好間距6"m內(nèi)的管路和濾管，應確保各接頭間沒有任何縫隙，以免漏氣；真空泵周圍應設置真空表測頭；鋪設的塑料膜也應確保和土層間嚴絲合縫，且應確保薄膜的完整性，以防因縫、孔等而無法處于真空狀態(tài)。抽壓過程中，應先排出膜下空氣，同時檢測真空數(shù)值，待膜下、泵口及主管真空度分別升至75"kPa、90"kPa時，即可預壓固結(jié)操作，當固結(jié)時間、平均固結(jié)度達一定程度后提示固結(jié)成功。

1.3化學固結(jié)法

化學固結(jié)法是指將化學試劑灌注入軟基中，與軟基土粒攪拌到一起并使其膠結(jié)，達到強制固結(jié)軟基、提高承載力的作用?；瘜W固結(jié)法主要有硅化加固術、高壓旋噴法、深層攪拌法等，以高壓旋噴法較常用，在黃土、淤泥等軟基中效果較好。操作時，應先將高壓鉆頭沿樁孔位置鉆入土層中進行水泥漿灌注，邊噴邊螺旋向上提升鉆桿，將水泥漿容重保持在1.1～1.25"h/cm3。當軟基固結(jié)后進行水泥漿充填。每次灌漿結(jié)束后應徹底清洗噴頭和管路，以防下次使用時出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象[3]。硅化加固的原理是硅酸鈉和氯化鈣在化學反應后可獲得凝膠聚合物，這種聚合物可讓軟弱土粒被黏結(jié)到一起，進而提高土質(zhì)強度和硬度。施工前，應根據(jù)現(xiàn)場條件選擇溶液種類，如粉砂、黃土軟基使用硅酸鈉，而砂土軟基則應先后使用硅酸鈉和氯化鈣等。深層攪拌法類似于傳統(tǒng)灌漿法，需要通過深層攪拌的方式充分混勻水泥漿和軟弱土粒，借助于水泥的固化作用來加固軟弱地基。因此，施工人員應先對現(xiàn)場土質(zhì)進行全面分析，合理選擇固化劑配方，通過攪拌機使淤泥和固化劑充分混合，才能最終降低地基變形和沉降。

2.4擠淤拋填法

因碎石或片石在重力作用下沉入軟基底部的過程中會同時排出淤泥，多用于處理含水量較大的淤泥或積水洼地處軟基。與其他類型的軟基處理技術相比，該方法簡單易行，有著較高的性價比。碎石大小是該技術實施的要點之一，一般來說，碎石料尺寸應不低于0.3"m，需先在軟基周圍搭接不窄于0.5"m且頂面向內(nèi)傾斜的臺階。填拋時，應先拋較重毛石，當其基本覆蓋軟基表面后需用機械設備碾壓4～5次，再繼續(xù)鋪投碎石，繼續(xù)重復碾壓直至表面平整。將擠壓出的淤泥清理干凈，通過沉降觀測法來評價沉降量、壓實度的達標情況，對未達標處繼續(xù)進行振動壓實。

3水運工程軟基處理技術應用建議

3.1確保數(shù)據(jù)的真實有效性

水運工程關系到民生大計，應結(jié)合工程和軟基兩方面的真實數(shù)據(jù)展開軟基處理，才能保證工程的使用安全和使用壽命。從以往經(jīng)驗來看，不少工程由于數(shù)據(jù)上出現(xiàn)差錯而導致事故發(fā)生。這就需要測量人員認識到自身在軟基處理中擔負的重要責任，認真了解測量要求，按相關標準規(guī)范操作，并多次核對和校準，以確保所測量數(shù)據(jù)的準確性[4]。同樣，施工人員在施工過程中，也應在確保軟基數(shù)據(jù)真實、有效性的前提下探討軟基處理的針對性方法，最終解決土壤松軟問題，提高地基承載力。

3.2合理選擇施工方案

水運工程現(xiàn)場環(huán)境和地基構(gòu)造多數(shù)較為復雜，在多種因素影響下，可能出現(xiàn)軟基處理效果存在不確定性的問題，很難保證處理后的地基狀態(tài)能符合施工要求。所以，施工單位應事先充分考察施工現(xiàn)場周圍地形地貌，了解土質(zhì)、土壤特征和基建位置，確切掌握各項相關數(shù)據(jù)，選定可用施工技術范圍；并從技術實操、施工成本、工期多方面入手，對所選范圍內(nèi)各項技術進行比對，確定最適合的軟基處理技術。之后，可在施工現(xiàn)場選擇最典型的軟基進行試驗段施工，根據(jù)處理效果，對方案中不合理處進行修改，準確獲得換填厚度、固結(jié)時間等參數(shù)。也可通過建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）技術構(gòu)建軟基模型，導入施工方案進行模擬，按照模擬結(jié)果來發(fā)現(xiàn)存在的技術問題，對方案進行改進。

3.3固化工藝

固化處理地基可有效保障地基強度。該工藝分為淺層、深層固化兩種，分別有不同固化方式。其中，淺層固化需運用帶有旋切攪拌裝置的挖掘機進行固化攪拌，為后續(xù)固化施工的實施打好基礎，確保地基固化效率；根據(jù)工藝需要合理配置固化填充料，通過在泵內(nèi)攪拌使其變得均勻，同時，用儲料罐運輸過程中也需做好攪拌，以確保填充料運輸?shù)捻樌?；在旋切軟土地基時混入填充料，將地基和填充料混合均勻，以提高固化效率，使最終地基強度達到10-60t/m2。深層固化則應選擇攪拌樁加固，采用雙輪銑攪拌裝置，其余工藝和淺層固化相同。

3.4掌握施工設備注意事項

雙輪銑攪拌設備通過挖機液壓進行驅(qū)動，用于對軟基立體式攪拌。因該設備連接桿和噴嘴兩邊的2個攪拌頭在增加攪拌面積上發(fā)揮積極作用，其單次攪拌面積不低于1"m2，攪拌效率更是高達50～80"m3/h[5]。使用該設備時應注意，若施工間歇期較長，應在施工結(jié)束后徹底清潔噴嘴，以防因被固化劑或淤泥堵塞而影響下次施工。

后臺供料系統(tǒng)用于配置和供應需添加的固化劑。在使用過程中，固化劑會從該系統(tǒng)的噴漿管進入噴嘴，再被高壓噴入土層，同時，攪拌頭上的螺旋刀頭會邊切削周圍土體邊轉(zhuǎn)動，達到固化劑和軟基充分混合的作用。其中的固化劑添加控制系統(tǒng)可通過靈活配置固化劑添加量來調(diào)節(jié)固化效果，還能防止材料浪費，起到節(jié)省施工成本的作用。隨著科技和建筑行業(yè)發(fā)展，現(xiàn)有的后臺供料系統(tǒng)越來越智能化，操作起來也越來越便利。實際使用中，應結(jié)合現(xiàn)場情況、施工設備與原材料位置進行布設，確保該系統(tǒng)有足夠的壓力泵送材料，以及原材料供應給系統(tǒng)的便利性。但若施工現(xiàn)場布局復雜、后臺布設距離較遠，可通過中轉(zhuǎn)泵送的辦法進行材料供應。

此外，也應做好對軟基處理中每個施工步驟的質(zhì)檢，及時發(fā)現(xiàn)問題、及時處理；全面監(jiān)察施工所需使用的各類材料，隨時做好應急準備等。

4結(jié)語

隨著水運交通在我國交通運輸、經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用，水運工程已關系到區(qū)域安全和惠民政策。作為水運工程的承辦方，施工單位應具備過硬的專業(yè)能力，給予水運工程建設以極大的重視，認真分析水運工程中軟土地基的性質(zhì)和適用的處理技術，充分掌握各項技術要點，規(guī)范開展施工步驟，以確保水運工程質(zhì)量和使用安全，為社會主義現(xiàn)代化建設作出積極貢獻。

參考文獻

[1]鄧安華，孫振濤，張磊.靜動力排水固結(jié)法處理吹填海相泥沙軟基試驗研究[J].水運工程，2024（4）：162-167，195.

[2]張振，米占寬，朱群峰，等.考慮排水板土柱效應的軟土地基固結(jié)特性研究[J].水利水運工程學報，2023（2）：70-79.

[3]何雅玲，胡翔.港口航道護岸工程中的軟基處理施工技術[J].中國水運，2022（5）：115-117.

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