水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)

張傳佳

江蘇嘉源建設(shè)項目管理有限公司 江蘇 宿遷 223800

水利工程的施工過程中，地基處理是一個非常重要的環(huán)節(jié)。軟土地基是一種較為常見且危害性較大的地基類型，由于軟土地基承載性差，容易出現(xiàn)沉降變形，會引起工程的不穩(wěn)定和安全隱患。因此，在進(jìn)行水利工程施工的過程中，對軟土地基進(jìn)行有效的處理是非常必要的。軟土地基處理技術(shù)的選擇和應(yīng)用對于工程的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要，在施工中需要進(jìn)行綜合的考慮，除了需要關(guān)注地基的相關(guān)情況，也要考慮到軟土地基處理技術(shù)的適用性。

1 軟土地基的特點(diǎn)

1.1 壓縮性強(qiáng)

軟土地基的顯著特點(diǎn)在于其壓縮性比較強(qiáng)。軟土中的土粒之間存在比較大的間隙，土粒與土粒之間的接觸面積相對比較小，土體的密實度較低。因此，當(dāng)施加荷載時，土體容易發(fā)展較大的沉降和壓縮變形[1]。這種壓縮性強(qiáng)的特點(diǎn)對水利工程的穩(wěn)定性和安全性帶來了一定的挑戰(zhàn)，需要采取相應(yīng)的處理措施來控制和減少土體的壓縮變形，以保證工程的穩(wěn)定性。

1.2 孔隙較大

軟土地基中存在比較大的孔隙，這是由于土粒之間的排列方式和顆粒大小的影響導(dǎo)致。這些大的孔隙導(dǎo)致水分在土體中較為容易流動，導(dǎo)致土體的穩(wěn)定性比較差，一旦受到外界因素的影響，就很容易出現(xiàn)較大的變形和沉降。因此，在軟土地基的處理中，需要考慮到孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)整和控制，從而提高土體的穩(wěn)定性和排水性能，保證地基能夠為工程整體奠定良好的基礎(chǔ)。

1.3 透水性差

軟土地基地基的透水性較差，這是由于土體中孔隙的排列方式和土粒之間的連接狀態(tài)導(dǎo)致。由于孔隙比較大，且連接性差，水分在軟土中的滲透速度比較慢，形成了較高的水頭壓力[2]。這種情況會導(dǎo)致土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降，同時還會導(dǎo)致地下水位的升高和土體飽和度的增加。因此，軟土地基處理中還需要采取相應(yīng)的排水處理措施，以降低地下水位，改善土體的排水性能。

2 水利工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

2.1 砂石換填墊層技術(shù)

砂石換填墊層技術(shù)是水利工程施工中常用的一種軟土地基處理方法，該技術(shù)是通過在軟土地基表層中加入砂石材料，形成一層較硬的填充墊層，以改善軟土地基的承載能力和穩(wěn)定性，具體施工步驟如下：首先需要對軟土地基的表層土壤進(jìn)行開挖，形成一個均勻的凹槽或坑洞，然后將砂石材料填充進(jìn)去。砂石的選擇需要充分考慮地基工程的具體情況，對砂石顆粒大小、形狀和含水量等因素進(jìn)行充分考慮，選擇合適的砂石[3]。在填充砂石后，還需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲簩嵟c夯實處理，以此來提升墊層的密實度和穩(wěn)定性，這一過程通常會使用振動壓路機(jī)或夯實機(jī)進(jìn)行作業(yè)，使填充層達(dá)到設(shè)計要求的密實度。砂石填充墊層的加入可以有效增加地基的承載能力，其中，砂石具有較高的密實度和強(qiáng)度，能夠分擔(dān)荷載，以此來提升地基的承載能力，同時，軟土地基的較大沉降和變形問題可以通過砂石換填墊層技術(shù)得到改善，填充墊層的加固可以減小軟土的壓縮變形，并提高地基的穩(wěn)定性和抗沉降性能。另外，砂石材料具有較好的透水性能，可以改善軟土地基的排水條件，減少地下水位的升高，這有助于提高軟土地基的穩(wěn)定性，并減少地基在水分作用下的變形。

2.2 深層水泥攪拌樁技術(shù)

深層水泥攪拌樁技術(shù)也是現(xiàn)階段水利工程軟土地基中較為常見的處理方式，該技術(shù)是通過將水泥與土壤混合形成攪拌樁，以提高軟土地基承載能力和穩(wěn)定性的一種處理技術(shù)[4]。在具體施工中，深層水泥攪拌樁技術(shù)包括以下幾個流程：首先，在軟土地基中進(jìn)行鉆孔作業(yè)，將鉆孔機(jī)械沿垂直方向鉆入地下，直到達(dá)到設(shè)計要求的深度。其次，進(jìn)行注入水泥漿料操作，通過鉆桿中心的管道，將水泥漿料注入到土壤中，與土壤混合形成攪拌樁。在注漿過程中，要確保水泥漿料均勻分布在鉆孔周圍，與土壤充分混合。當(dāng)注漿完成后，鉆桿緩慢拔出，同時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和振動操作，以形成攪拌樁，攪拌樁的直徑和長度可以按照具體的工程要求進(jìn)行設(shè)計和施工。深層水泥攪拌樁具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠增加軟土地基的承載能力，同時攪拌樁的形成增加了地基的豎向承載面積，并通過水泥的固結(jié)作用進(jìn)一步提高了地基的承載能力。同時，攪拌樁的形成可以減少軟土地基的沉降和壓縮變形，水泥的硬化過程也能夠有效增加土體的剛度和穩(wěn)定性。另外，水泥漿料注入軟土中后會與土體充分混合，形成堅固的固結(jié)體。這種固結(jié)效果可以提高軟土的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增加土體的整體剛度。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是一種通過排水來改善軟土地基穩(wěn)定性和承載能力的地基處理技術(shù)，其基本原理是通過降低軟土地基的孔隙水壓力，減少孔隙水的含量，從而改善土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性[5]。其施工過程通常包括以下幾個步驟：首先在軟土地基中設(shè)置排水井，以便有效地降低孔隙排水壓力。排水井通常由細(xì)孔管和井筒組成，通過排水井將孔隙水引導(dǎo)出來。其次，將排水井與水泵或排水系統(tǒng)連接起來，將孔隙水抽出或排出，排水井系統(tǒng)的設(shè)計和設(shè)置應(yīng)當(dāng)根據(jù)軟土地基的特性和工程要求進(jìn)行合理規(guī)劃。隨著排水的進(jìn)行，軟土地基的孔隙水壓力下降，土體開始固結(jié)，在這個過程中需要對沉降進(jìn)行監(jiān)測和控制，以保證土體的穩(wěn)定性和工程的安全性。排水固結(jié)法能夠有效降低軟土地基的孔隙水壓力，減少水分對土體的影響，這有助于提高土體的有效應(yīng)力，增加土體的承載能力和穩(wěn)定性。同時，排水過程中，土體開始固結(jié)，孔隙水的排出使土體顆粒之間產(chǎn)生更大的顆粒間摩擦力，從而提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。另外，通過控制排水速度和監(jiān)測土體沉降情況，可以有效控制軟土地基的沉降，避免過大的變形和沉降對工程造成的不利影響。

2.4 化學(xué)固結(jié)法

化學(xué)固結(jié)法是通過化學(xué)固結(jié)劑來改善軟土地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一種地基處理方式，其基本原理是通過與軟土中的粒子和水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成固結(jié)物質(zhì)，以增加土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，常見的化學(xué)固結(jié)劑包括水泥、石灰、硅酸鹽、聚合物等。在化學(xué)固結(jié)法應(yīng)用的過程中，主要包括以下幾個步驟：首先，根據(jù)軟土地基的特性和工程要求，選擇合適的化學(xué)固結(jié)劑，不同固結(jié)劑具有不同的固結(jié)效果和適用范圍，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇[6]。其次，將選定的固結(jié)劑與適量的水混合形成漿液狀物質(zhì)，然后將漿液加入到軟土地基中，通過混合與加入過程，確保固結(jié)劑均勻分布于軟土中，與土體和水分充分接觸。固結(jié)劑與軟土中的粒子和水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會形成固結(jié)產(chǎn)物，這些固結(jié)產(chǎn)物填充了軟土的孔隙空間，增加了土體的顆粒間摩擦力和內(nèi)聚力，從而提高了土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時，化學(xué)固結(jié)劑的使用可以減少土體中的水分含量，降低水分對土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的不利影響，固結(jié)產(chǎn)物形成后，可以減少水分的滲透和滲流，以保持土體的穩(wěn)定狀態(tài)。此外，固結(jié)劑的應(yīng)用能夠減少土體的壓縮變形，降低沉降速度，從而對工程的沉降進(jìn)行有效控制。需要注意的是，化學(xué)固結(jié)法的應(yīng)用需要根據(jù)軟土地基的特性、固結(jié)劑的性質(zhì)和工程要求進(jìn)行合理選擇和施工，同時應(yīng)注意固結(jié)劑與環(huán)境的相容性和環(huán)保性，以確保施工的安全和可持續(xù)性。

3 水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 土壤調(diào)查與分析

土壤調(diào)查與分析是水利工程施工中軟土地基處理的關(guān)鍵步驟，旨在全面了解軟土地基的物理特性、工程性質(zhì)和固結(jié)特征，為選擇合適的處理技術(shù)和制定有效的施工方案提供依據(jù)。在進(jìn)行土壤調(diào)查時，需要采集代表性的土壤樣本，并對其進(jìn)行實驗室測試和現(xiàn)場觀測。一是土壤采樣，采集土壤樣本應(yīng)根據(jù)地基的性質(zhì)和規(guī)模確定采樣點(diǎn)位，并按照一定的深度分層進(jìn)行采樣，保證樣本的原始性和代表性，避免混雜或污染[7]。二是對采集的土壤樣本進(jìn)行物理性質(zhì)測試，包括顆粒分析、含水量測試、容量測定等。這些測試可以了解土壤的顆粒組成、含水量變化和密實度等參數(shù)，為后續(xù)的處理技術(shù)選擇和施工方案制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三是通過實驗室測試和現(xiàn)場觀測，評估土壤的工程性質(zhì)。包括壓縮性、剪切強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、液性指標(biāo)等，這些參數(shù)能夠反映土壤的變形性質(zhì)、承載能力和穩(wěn)定性，為處理技術(shù)的選擇和施工方案的制定提供重要依據(jù)。四是對土壤樣本進(jìn)行固結(jié)特性分析，包括固結(jié)指數(shù)和壓縮參數(shù)等，以判斷土壤的固結(jié)性質(zhì)和變形特性。五是進(jìn)行地下水位的觀測，了解其變化情況，了解軟土地基的水文特征，判斷是否需要進(jìn)行排水處理。

3.2 進(jìn)行處理方案設(shè)計

進(jìn)行處理方案設(shè)計是水利工程施工中軟土地基處理的重要步驟，其目的是根據(jù)軟土地基的特性和工程要求，制定合適的處理方案，以改善軟土地基的承載能力、穩(wěn)定性和排水性能。一是要通過土壤調(diào)查和分析的結(jié)果，深入了解軟土地基的物理性質(zhì)、工程性質(zhì)和固結(jié)特性，考慮土壤的顆粒組成、含水量、壓縮性、剪切強(qiáng)度等參數(shù)，確定地基的特性。二是要明確水利工程的要求和目標(biāo)，包括承載能力要求、變形控制要求、排水要求等。根據(jù)工程的特點(diǎn)和設(shè)計要求，確定處理方案的具體目標(biāo)，為方案設(shè)計提供指導(dǎo)[8]。三是根據(jù)軟土地基的特性和工程要求，選擇適合的處理技術(shù)，綜合考慮處理技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)性和施工難易度，選擇最合適的處理技術(shù)。四是要對所選擇處理方案的技術(shù)可行性進(jìn)行評估，考慮施工條件、材料供應(yīng)、設(shè)備要求等方面的限制，確保處理方案在施工中能夠得到有效實施。最后，在處理方案中還應(yīng)當(dāng)考慮監(jiān)測的措施，以便于對軟土地基處理效果的變化進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行及時的調(diào)整和優(yōu)化，能夠確保處理方案的有效性，為工程穩(wěn)定性提供支持。

3.3 選擇施工方法與工藝

在水利工程施工中，軟土地基處理還需要選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê凸に嚕@也是保證處理方案順利實施，達(dá)成處理效果的關(guān)鍵。一是要根據(jù)選擇的處理技術(shù)，了解其施工方法和工藝要求，不同的處理技術(shù)對施工條件、設(shè)備需求和施工順序等有不同的要求，確保施工方法和工藝符合處理技術(shù)的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的處理效果。二是考慮軟土地基的特性和工程條件，選擇適應(yīng)性較好的施工方法和工藝，以此來保證施工方法和工藝能夠適應(yīng)地基的特點(diǎn)和施工環(huán)境。三是根據(jù)所選的施工方法和工藝，評估所需要的施工設(shè)備和人力資源，確保設(shè)備和人員分配的合理性，滿足施工工藝的要求。同時，考慮設(shè)備的性能和施工人員的技術(shù)能力，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度的控制。四是在選擇施工方法和工藝時，要考慮安全性和環(huán)境影響，評估施工過程中可能存在的安全隱患，采取相應(yīng)的安全措施，關(guān)注施工對環(huán)境的影響，以減少污染和生態(tài)破壞。最后，還需要根據(jù)施工方法和工藝的特點(diǎn)，制定合理的施工順序和階段控制方案，并考慮施工過程中可能存在的工序依賴和協(xié)調(diào)問題，確保施工進(jìn)度的合理安排和施工質(zhì)量的控制。

3.4 監(jiān)測與控制

在水利工程施工中軟土地基處理過程中，監(jiān)測與控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它能夠幫助評估處理效果、及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施進(jìn)行調(diào)整。一是要對軟土地基處理的效果進(jìn)行監(jiān)測，以驗證處理方案的有效性。常用的監(jiān)測指標(biāo)包括地表沉降、地基沉降、變形量、孔隙水壓力等，通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以評估處理效果的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整。二是監(jiān)測施工參數(shù)的變化情況，包括固結(jié)劑用量、施工速度、深度控制等。通過監(jiān)控施工參數(shù)，可以確保處理過程中施工操作的合理性和準(zhǔn)確性，避免處理效果受到施工質(zhì)量的影響。三是要重點(diǎn)關(guān)注安全問題，監(jiān)測和控制施工現(xiàn)場的安全狀況，確保施工人員的人身安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。實施必要的安全措施，比如設(shè)置警示標(biāo)志、防護(hù)欄桿等，以減少事故風(fēng)險。四是根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時調(diào)整和優(yōu)化處理方案，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示處理效果不理想或出現(xiàn)問題，需要及時分析原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整?？梢赃M(jìn)行施工參數(shù)的調(diào)整、施工工藝的優(yōu)化等，以提高處理效果。另外，施工過程中要進(jìn)行質(zhì)量控制，并定期進(jìn)行驗收。對施工工藝、材料選用、設(shè)備操作等進(jìn)行檢查和評估，確保施工質(zhì)量符合要求。在軟土地基處理完成后，進(jìn)行最終驗收，驗證處理效果是否達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，在水利工程施工中，軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用是確保工程安全和穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。通過對軟土地基的特性進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查與分析，制定合理的處理方案，并選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê凸に嚕梢杂行У靥岣哕浲恋鼗某休d能力、穩(wěn)定性和排水性能。同時，通過監(jiān)測與控制處理過程和效果，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整，確保軟土地基處理的質(zhì)量和效果。水利工程施工中的軟土地基處理技術(shù)在保障工程安全、提高工程質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用，為工程的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)。