淺議水利堤防軟基處理方法

□陳春玲（河南省駐馬店水利設(shè)計(jì)研究院）

0 引言

軟土地基水分較多，強(qiáng)度偏小，容易受到影響，物理力學(xué)性質(zhì)較差，所以在軟土地基的堤防工程中建設(shè)成本很高，技術(shù)要求也很高。尤其對(duì)防止地基發(fā)生形變和確保地基的穩(wěn)定性，軟土地基的要求十分嚴(yán)苛。所以，在軟土地區(qū)進(jìn)行堤防工程不僅僅要面對(duì)高額的造價(jià)，還要解決很多技術(shù)上的難題。

1 堤防工程軟土地基的特性

軟土是由含水量大、壓縮性高和承載能力低的淤泥和腐殖質(zhì)構(gòu)成的土壤。淤泥和淤泥質(zhì)土是在緩慢的水流環(huán)境中沉積形成的，其中還有微生物的作用。它們的含水量比較高，土壤孔隙也很大，有時(shí)甚至>2.50，承載力較差。在我國的渤海、東海、黃海等沿海地區(qū)和沿海城市，河流的下游等都埋藏有厚度達(dá)數(shù)米至數(shù)十米的淤泥。泥炭土是在一些地平原或者谷地中，因?yàn)榻邓^高再加上谷地中的植物茂密，在缺少氧氣的條件下，那些沒有得到充分分解的植物殘害就形成了泥炭層的土壤。軟土主要指淤泥和淤泥質(zhì)土，由于軟土的生成環(huán)境及粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，呈飽和狀態(tài)，這都使軟土在其自重作用下難于壓密，而且來不及壓密。因此，不僅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠壓密狀態(tài)，以致其孔隙比和天然含水量隨埋藏深度很小變化，因而土質(zhì)特別松軟。淤泥和淤泥質(zhì)土多呈軟塑的狀態(tài)，但當(dāng)其結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動(dòng)破壞，就會(huì)使其強(qiáng)度劇烈降低甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。

由于軟土地基中某一面的剪應(yīng)力超過了自身的抗剪程度，穩(wěn)定性被破壞，所以軟土地基的堤防滑動(dòng)被破壞。造成這種現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)：一個(gè)是剪應(yīng)力增加了，比如由于在整個(gè)工程施工過程中大堤上部的填土載重過多；大量降水使得土體的容重增加；地表震動(dòng)引起的動(dòng)荷載；一個(gè)是軟土地基自身抗剪度的降低，比如由于氣候的變化引起的土壤的干裂或者凍融；土壤孔隙中水應(yīng)力的升高；粘土夾層的變化等等。

2 進(jìn)行軟基處理的基本原則

2.1 沉降控制的指標(biāo)

我國規(guī)定的沉降指標(biāo)是，地基工程完工后沉降控制的時(shí)間一般在15a，而且對(duì)于普通地段的工程在施工完成后的沉降量≤30cm；對(duì)于橋梁等一些工程距離比較近的路段沉降量就一定不能超過10cm；對(duì)于橋頭地基和一般的地基在過渡長度上一般不能<50cm。

2.2 施工時(shí)間要求

堤防建設(shè)通常用于建筑總時(shí)間的2-3a，而控制路基施工時(shí)間一般為1a時(shí)間內(nèi)。因此，需要使用一些改善措施，盡可能在最短的時(shí)間內(nèi)，完成的沉降符合在說明書中闡述的規(guī)定和要求。

2.3 進(jìn)行橋頭的地基處理要求

橋的長度，一般處理為填土高度的5～7倍，這是起點(diǎn)，加工中心線橋臺(tái);前橋坡進(jìn)行了必要的地基處理，中心線壩肩邊坡開始約2／3的寬度;這必須在過渡部分被視為小的結(jié)構(gòu)，一般進(jìn)行處理的范圍是10m。

2.4 選擇備用的填料

在填料時(shí)的選擇，因?yàn)檩^少的粉煤灰材料，因此對(duì)嘗試使用粉煤灰作填充料的方法不考慮。用于處理襯底的小的結(jié)構(gòu)，比如砂墊層厚度<1.5m。

3 處理軟土地基上筑堤地基的常用方法

3.1 振動(dòng)水沖法

振動(dòng)沖水法使用的是一種和插件混凝土振動(dòng)器很相似的設(shè)備，這種振動(dòng)器，利用上下水射流，在振動(dòng)和水流沖擊的作用力下，在地表挖出一個(gè)洞，然后在洞中填入砂礫和石子等材料，并且逐層壓實(shí)，采用這種辦法可以將地基加強(qiáng)。但是使用砂樁和碎石樁加固的初試強(qiáng)度不能太低，而且這種方法對(duì)于那些太軟的淤泥地質(zhì)上并不適用。

石灰樁，二灰樁則是把新鮮的石灰或者是生石灰和一定量的煤灰或者火山灰倒入孔樁當(dāng)中，適量的混合后，逐層壓實(shí)制成樁體。由于生石灰的吸水性能極強(qiáng)，而且在膨脹以后對(duì)樁體周圍的土壤有擠密作用，所以形成的樁體可以對(duì)地基起到很好的加固作用。

3.2 預(yù)壓砂井法

預(yù)壓法指的是為提高軟弱地基的承載力和減少構(gòu)造物建成后的沉降量物在排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。通常使用的加壓方法有堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓或者降低地下水位等。在聯(lián)合了堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩種方法時(shí)，所采取的措施被稱作真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。基本做法如下：

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法綜合了堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓這兩種施工方法，整合并同時(shí)進(jìn)行。真空預(yù)壓過程，土壤被真空預(yù)壓荷載影響，使得加固過的土體產(chǎn)生了收縮性的變形，在堆載預(yù)壓過程中，土體被堆載影響，使得加固過的土體產(chǎn)生了向外的形變，這兩種預(yù)壓方法相互作用使得這兩種形變相互補(bǔ)充，這樣不僅僅可以加快堆載的速度而且還能夠確保路基的穩(wěn)定性。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法，不僅縮短了土體的固結(jié)時(shí)間而且設(shè)備和工藝比較簡單，實(shí)施性高。

3.3 拋石擠淤法

拋石擠淤法，顧名思義，就是在擠淤過程中使用一定量和符合大小標(biāo)準(zhǔn)的石塊，把他們拋到需要進(jìn)行處理的淤泥質(zhì)土地中，通過這種方法就可以把地基中的淤泥或者是淤泥質(zhì)的土壤給擠走，從而達(dá)到加固地基的目的。拋石擠淤法施工方法很簡單，材料好找，這種方法很適合在那些由于常年積水形成的洼地和排水困難的軟土中使用。而且在一些土壤很軟的地面上，由于機(jī)械很難進(jìn)入，地表積水很難排除，這時(shí)如果我們采用拋石擠淤法可以很好地解決這些問題。拋石擠淤法的具體操作步驟一般如下：首先選擇一些不容易被風(fēng)華且大小符合標(biāo)準(zhǔn)的石料，拋填到需要被處理的堤基當(dāng)中，拋填方向根據(jù)軟土下臥地層橫坡而定橫坡平坦時(shí)目地基中部漸次向兩側(cè)擴(kuò)展。

3.4 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯的方法是使用80kN也就是超過8TF的夯錘，將夯錘提到較高的高度（通常6～30m），然后讓夯錘落下進(jìn)而對(duì)土壤進(jìn)行夯實(shí)。通過夯實(shí)土壤孔隙壓縮，土壤，周圍的裂縫的孔隙為土壤中水的逃逸產(chǎn)生提供了一個(gè)便捷的渠道，有利于土壤的整合，從而提高土壤的承載能力，同時(shí)夯實(shí)后的地基由于建筑物負(fù)載過重引起形變的可能也降低很小。強(qiáng)夯方法適用于沿岸沉積物黃土，淤泥，泥炭和其他雜填土地基。

3.5 堤身自重?cái)D淤法

堤身自重?cái)D淤泥法是通過逐步加高大堤的重量，將那些處在流動(dòng)狀態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土壤使用外力的擁擠，使得在其自身重量的淤泥或淤泥質(zhì)土的孔隙水壓力消散充分和有效的大堤應(yīng)力增加，從而提高了剪切強(qiáng)度的基礎(chǔ)方法。為了不使其產(chǎn)生不均勻沉降擠淤，施工過程中應(yīng)該將堤坡放緩，堤身的填筑速度也要控制好，不能過快，整體加高過程需要分期進(jìn)行也不能太過著急。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是使用的資金少;缺點(diǎn)就是施工周期太長長。這種方法在工期比較寬松的情況下可以大大的節(jié)約施工的資金投入。

3.6 深層攪拌

使用水泥或者生石灰作為固化劑的主劑，通過一個(gè)特殊的深層攪拌機(jī)械，在軟土地基的深處強(qiáng)制混合和固化劑，使用了一系列的物理之間的固化劑軟土產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)硬的攪拌筒，與原土復(fù)合地基作用。其優(yōu)點(diǎn)是：可以有效地降低總的沉降量，地基加固后不需要額外的加荷載，可以應(yīng)用到高水含量的地基建設(shè)當(dāng)中；但施工質(zhì)量往往檢測(cè)難度大和施工成本較高。

4 結(jié)語

綜上所述，堤防工程的軟基處理對(duì)于堤防建設(shè)至關(guān)重要，只有堤防穩(wěn)固施工的質(zhì)量和安全才能有保障。在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)該根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，切實(shí)保障堤防的穩(wěn)固。

[1]楊超，王馥麗.基于水利堤防工程軟土地基的處理方法[J].水利工程,2013.

[2]羅劍林.堤防工程軟基處理方法[J].水利工程,2013.

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