淺析水利工程中的軟土地基處理方法

高興福　康廣鵬　崔祥國

摘要：軟土地基處理問題存在于諸多類型的工程建設(shè)施工之中，它是各種類型的工程建設(shè)施工過程中必須要解決的一個大問題。文章針對水利工程中較為常見的軟土地基處理問題，在總結(jié)闡釋軟土地基概念及其特點的基礎(chǔ)上，重點探討和分析了水利工程中有效的軟土地基處理方法，以期對當(dāng)前水利工程中的軟土地基處理方法水平的提高有所貢獻。

關(guān)鍵詞：水利工程；軟土地基處理方法；工程建設(shè)施工；濕陷性黃土

中圖分類號：TV22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0085-02

軟土地基處理問題存在于諸多類型的工程建設(shè)施工之中，它是各種類型工程建設(shè)施工過程中必須要解決的一個大問題，沒有牢固“地理根基”的工程也是不堪一擊的。對于水利工程來說，軟土地基處理問題就更為突出，水利工程施工所在的地理區(qū)域一般都較為濕潤，特別是湖泊、河流流淌地域及臨海地域，這些地域施工很容易遇到軟土地基，必須采取科學(xué)的技術(shù)、方法予以處理，旨在提高軟土地質(zhì)承載性能，從而保證工程建設(shè)質(zhì)量。筆者欲就水利工程中常用的軟土地基處理方法作初步探討。

1 軟土地基及其特點

軟土地基泛指那些由淤泥及具有淤泥性質(zhì)的“軟土”構(gòu)成的地基，由于其內(nèi)部含有較多的水分，導(dǎo)致存在較多空隙，表現(xiàn)出承載能力弱、凝固性差、容易變形等問題，整體表現(xiàn)為牢固度差；由于需要對軟土地基進行必要的科學(xué)處理，嚴(yán)重影響與阻礙水利工程的建設(shè)施工質(zhì)量和進度，為水利工程埋下了安全隱患。以陜北地區(qū)常見的濕陷性黃土軟土地基為例，其廣泛分布在陜北及關(guān)中兩個區(qū)，厚度一般大于10米，地基濕陷等級一般為Ⅱ級到Ⅳ級，有較為敏感的濕陷性，該類軟土地基一般埋藏比較深，這樣濕陷發(fā)生可能較為遲緩，其會隨著承受荷載變化出現(xiàn)局部地基破壞或者地基整體滑動現(xiàn)象；也可能導(dǎo)致在開挖深基坑過程中出現(xiàn)基坑隆起、坑壁失穩(wěn)等問題。因此，必須使用夯實、換填、排水、擠密、加筋和膠結(jié)等技術(shù)方法加固地基，旨在改良軟土地基的工程特性、降低地基壓縮性變化、提高地基抗剪強度以及改善地基動力特性和透水特性。

2 水利工程中有效的軟土地基處理方法

2.1 置換填土法

置換填土法不失為一種較好的軟土地基處理方法，處理效果較為明顯持久，但由于對客觀條件要求較高，實際操作起來難度較大。具體操作方法是利用灰土、水泥等硬度較高的土質(zhì)、材料取代軟土，操作過程中注意做到均勻散落于地基之上，目的是保證灑落后土質(zhì)有更高的承載能力，使其滿足進一步的水利工程施工要求。該種軟土地基處理方法，存在的問題在于其工程量較大，成本較高，不夠經(jīng)濟，操作實施過程中為了有效控制工程成本，盡量就地取材。為了提高工程地基的防滲透性和地基承載能力，需要對替換后的填土進行再次夯實處理，必要時可以采用分層夯實方法。

2.2 排水固結(jié)法

軟土地基處理，主要是通過各種技術(shù)方法來降低地基土質(zhì)中的水分含量，達到增強土體強度的目的，可以嘗試使用排水固結(jié)法處理。通過引入專門的排水設(shè)備（如塑料水管、沙井）排出軟土地基內(nèi)部的水分，以此來減小軟土地基的土孔隙率，促使地基固結(jié)發(fā)生變形，從而有效提高地基牢固度。排水固結(jié)法較適用于那些飽和、軟弱土層；如果是滲透性較低的泥炭土，由于可能導(dǎo)致最終的排水效果較差，應(yīng)當(dāng)慎重使用該方法。

2.3 夯錘強夯法

軟土地基處理方法選擇與地基內(nèi)部土體性質(zhì)密切相關(guān)，如果是沙土、黃土構(gòu)成的軟土地基，可以考慮使用夯錘來對軟土進行夯實處理。一般情況下，用于夯實土體夯錘的夯力要求在80kN及以上，以此保證土體牢固，從而保證軟土地基較高的牢固度和穩(wěn)定性。以南水北調(diào)中線一期工程中某河段施工為例，該河段渠道地基為黏砂多層結(jié)構(gòu)，且半挖半填，挖方深度為7.0～10.5m；渠道底板土質(zhì)為細砂、重砂壤土和中壤土，渠坡由細砂、重砂壤土和中壤土構(gòu)成，且重砂壤土、細砂土質(zhì)分布不均，具有中等偏弱的透水性，而重砂壤土有明顯的地震液化潛勢。面對該特點的軟土地基，在水利工程施工過程中可以考慮使用強夯法處理，單擊夯擊能3000kN·m時擊四遍；其中前三遍夯錘落距可以保持在15m，第四遍滿夯過程中落距可以降為5m。使用該技術(shù)方法處理完成后，需要對強夯區(qū)進行必要的標(biāo)貫檢測、土樣室內(nèi)化驗分析，一般情況下都能夠明顯消除重砂壤土的地震液化問題，使處理后質(zhì)量能夠滿足工程設(shè)計要求。如果由于地下水位較高，導(dǎo)致強夯后軟土地基仍然不合格，可以考慮進行墊土輔助處理。

2.4 水泥旋噴法

水泥旋噴法是一種通過專用旋噴設(shè)備形成水泥旋噴樁來提高軟土地基承載能力的方法。該方法較適用于沖填土、軟黏土等土質(zhì)軟土地基加固。該方法的基本原理是通過在旋噴樁上設(shè)置一個能夠發(fā)揮特別功能的注漿管，將這個注漿管放入到一定深度的軟土層中，然后緩慢向上提升，這時噴嘴會以一定速度轉(zhuǎn)動，而注漿管會在強壓力作用下噴出水泥漿液，其與土體接觸融合，在水泥漿液凝固后形成所謂的旋噴樁，達到牢固軟土地基、防止?jié)B水的目的。旋噴樁的強度、牢固度較高，且不容易被壓縮，能夠起到很好的土質(zhì)改良作用。但是水泥旋噴方法也不是萬能的，在使用該方法之前需要準(zhǔn)確核查土體的成分，如果土體中含有較多的有機質(zhì)成分，如塘泥土、泥炭土，建議不要使用該方法。

2.5 管樁樁基法

樁基法是當(dāng)前水利工程施工建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的軟土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于含水量較大的軟土地基處理，其中以鋼筋混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力管樁使用居多。仍然以前邊所述的南水北調(diào)中線一期工程某河段為例，鑒于該河段地基土質(zhì)，經(jīng)研究后決定采用擠密砂石樁方法處理渠道地基；擠密砂石樁樁位布置為三角形，樁距為200cm、樁徑為60cm。擠密樁施工前，先復(fù)核每根樁的樁位放線，成樁后再次檢查樁位位置是否有偏差，如果發(fā)現(xiàn)存在偏差或者漏樁現(xiàn)象要及時糾偏和進行補樁。施工過程中擠密砂石樁跳打進行，由兩側(cè)向中間方向試驗成樁，均勻分布、逐步加密，及時進行夯填。如果施工是在既有建筑物附近，該樁位是背離建筑物方向。

2.6 高壓灌漿法

高壓灌漿法是水利工程軟土地基處理的主要方法之一，一般采用液壓或者氣壓的方式，向軟土地基內(nèi)部灌入有凝固功能的漿液，或使用注漿管將水泥漿液均勻注入到軟土層中，目的是趕走原有軟土層中的水分、空氣，促使軟土層發(fā)生變形。漿液的凝固作用在于使原有軟土層中的松散顆粒、裂隙進一步膠結(jié)成新的結(jié)合體，從而提高原有軟土層的承載力、壓縮模量，起到加固軟土地基的作用。灌注漿液一般選擇水泥漿、黏土漿等。

2.7 材料加筋加固法

該方法是將軟土地基的填土用土工布墊隔，通過移動限制保護軟土地基不發(fā)生偏向位置移動，減少軟土地基應(yīng)力水平，從而有效提高軟土地基硬度，保證其穩(wěn)定性；加筋加固則是將原本浩大的工程重量均分到加固材料和地基基礎(chǔ)上，即使軟土地基上面的工程發(fā)生滑動，也能利用摩擦力防止其發(fā)生脫離，以此達到更加牢固地基的目的。這里需要注意的是，施工過程中本著節(jié)能環(huán)保原則，應(yīng)盡量減少由于軟土地基處理對地下水體造成的危害。

2.8 堤身自重擠淤法

該方法主要應(yīng)用于水利工程中堤壩的處理，通過加高堤壩，在堤壩自身重力作用下分散淤泥軟土地基中的孔隙水，達到提升應(yīng)力、增加地基抗剪強度的目的。利用堤壩自身重力擠出淤泥過程中，需要注意控制不均勻沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以通過放緩堤壩坡度緩解。該方法的優(yōu)點在于資金投入少，缺點在于施工工期長，并且僅限于呈流塑態(tài)的淤泥土質(zhì)，實際操作中較少使用。

參考文獻

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[2] 周超，車華.水利堤防工程軟土地基處理方法分析[J].黑龍江水利科技，2013，（11）.

作者簡介：高興福（1969-），男，江蘇南京人，供職于南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，研究方向：水利工程施工管理。endprint