水利工程中的軟基處理工藝探討

陳智　郭亨　宋何　袁睿

摘要：地基建設是水利工程建設的重中之重，只有地基建設得牢固可靠，才能保證地上建筑穩定、耐用。軟土地基是水利工程建設中經常遇到的地基類型。軟土地基具有土質松軟、抗壓能力弱等缺點，無法直接使用，必須要經過一系列的處理工藝才可以使用。文章分析了幾種處理軟土地基的技術工藝，闡述了在運用這些處理工藝中的注意事項。

關鍵詞：水利工程；地基建設；軟土地基；硅化加固；添加劑 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV551 文章編號：1009-2374（2015）35-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.053

1 概述

在我國經濟社會的迅猛發展中，對水利水電資源提出了越來越高的要求。現階段的水利水電設施已經不能滿足日益加快的經濟發展步伐需求，這就要求興建更多的水利水電設施。在水利水電項目施工的過程中，地基的好壞直接決定了整個工程質量的好與壞。只有地基打得好，才能達到設計要求，保證工程項目建設的順利進行。地基的種類大致分為天然地基和人工地基。天然地基就是利用天然的地層作為承受基礎，將建筑直接建在其之上。而人工地基則是指通過人為加固后，將其作為建筑的承壓基礎。地基需要承受建筑的所有重量與載荷，因此地基的牢固性直接決定了建筑的可靠性與穩定性，必須將地基作為水利工程的首要考慮因素，提高對其的重視程度。有些水利工程在建設的時候，考慮到經濟性要求，會將地址選在土層松軟的地方，但是同時這也給工程的建設增加了難度。這就要求工程建設單位采用特殊的地基施工工藝，以達到使用要求。

2 軟土地基的施工技術分類準則

軟土地基一般是指由軟弱黏性土所構成的地基。簡單地說，就是一種軟土層。軟土地基具有其自身的特點，其構成要素主要是淤泥以及壓縮比較高的淤泥質土，壓縮層主要是黏性沉淀物。這就造成了軟土地基空隙大、抗剪強度低、透水性強的特點，此外，它承受載荷的能力也較低。在具體施工過程中，為提高其承受載荷的能力，必須要對軟土地基進行處理。處理軟土地基的工藝有很多，但是對待不同的軟土情況要采取不同的處理方法。具體施工工藝參考條件如下：

2.1 施工總量

當工程量較大，需要處理的軟土地基的總量也較大的時候，換填法是施工工藝的首要之選。換填法的特點就是：投入的人力和物力較多，導致施工成本增大，給成本控制帶來一定的困難。此外，當軟土地基的土層具有一定厚度的時候，重壓法也是非常合適的。重壓法的缺點就是，無法確保軟土地基底部的堅固性與穩定性。

2.2 水利工程的質量要求標準

對于不同的水利工程而言，會有不同的質量要求標準，這是由于地區差異、實際用途差異、預算差異等造成的。因此，在施工過程中，遇到軟土地基的時候，應該根據實際的工程質量標準要求、施工具體用途以及建設等級等因素選擇合適的軟土地基處理方法。

2.3 水利工程的施工環境

不同的水利工程往往都具有其獨特的地理位置特點，在施工的時候，也會受到當地地形、地貌等環境因素的影響。因此，在施工的過程中，必須根據當地的自然環境來選擇合適的處理方法。例如在平原地區進行水利工程施工時，其施工工藝應該明顯區別于山區及盆地的施工工藝。

2.4 施工工期及進度安排

工程的建設工期也對軟土地基處理工藝的選擇產生影響。施工工期及進度安排是關系到工程能否順利按時完工交付客戶使用的重要保障，也是在施工中必須考慮的因素。例如在利用添加劑法或者重壓法進行軟土地基處理的時候，添加劑的反應時間和重壓后的沉淀時間是我們必須要考慮的。如果某項處理工藝所需時間較長，就會影響工程整體進度，造成不必要的損失。

3 軟土地基的具體施工工藝

對軟土地基進行處理的施工工藝有很多，下面一一進行詳述。

3.1 換填法

換填法簡單來說就是用其他材料換掉原有的軟土層，再通過人工加固，從而形成新的地基層的施工工藝。具體實施方式為，將基礎地面以下一定深度范圍內的軟土層挖出，然后采用不同材料（一般包括灰土、水泥、沙土等等）進行分層填充。同時再通過不同的加固方式，例如人工或者機械方式振動、夯實等，以實現一定的地層密度要求，最終形成滿足設計要求的施工地層。墊層設計是實施換填法時首先要考慮的步驟，主要內容包括對墊層材料、寬度、厚度的設計和計算。墊層具有其自身的設計原則，包括：所計算的墊層寬度應防止墊層發生側移，在承壓的時候，能保持墊層形狀的完整性。墊層的強度一定要能夠承載上層建筑的壓載荷。注意墊層的排水性能，開通排水溝渠，保證墊層排水通暢，防止淤積。

3.2 硅化加固法

軟土層土質疏松、穩定性差是其最大的缺點，因此要想在其基礎上興建水利工程，就必須將軟土層變成“硬土層”。硅化加固的方法就是基于這一思想，通過化學方法將松軟的軟土層變成堅硬的“硬土層”。具體的實施方式為在一定壓力條件下，將兩種能夠發生化學反應的溶液（一般為硅酸鈉溶液）依次注射到軟土層。在發生化學反應之后，能夠使土壤顆粒表面產生一層膠凝物質，這種膠凝物質可以讓相互接觸的土壤顆粒聚集在一起，強化它們之間的連接，達到加固土層的目的，可以有效地降低軟土層的形變，提高強度。

3.3 添加劑法

添加劑法也是基于通過物理或者化學方法將軟土變硬的思想。在具體實施過程中，將各種添加劑，例如水泥、生石灰等外來物混入土層中，在改變原有自然土壤成分的基礎上，改變土壤的物理性能，從而提高其強度。在運用添加劑法之后，軟層土壤會轉變為強度高或者凝固性強的硬土層，有效提高其堅固性和穩定性。在實際使用添加劑的過程中，添加劑的種類、數量以及比例關系是非常重要的考慮因素，一定要根據原有土層的實際情況，做到具體問題具體分析，保證添加劑發揮最大的功效。

3.4 樁基法

樁基法一般針對軟土層較厚、面積較大、無法一次性大面積處理的情況。利用樁基法進行軟土層加固的時候，也有很多種選擇。最開始的時候，一般采用砂石樁、水泥土攪拌樁等進行打樁。這些傳統技術有其自身的缺點，例如控制系統不完善，自動化程度低；控制精度不高，難以定量控制攪拌次數、輸漿量、水灰比等數據。此外，傳統工藝設備陳舊，故障頻發，嚴重影響工程的施工進度。利用砂石樁處理深度淤泥的時候，存在變形量大、施工工期長、難以控制等問題。在面對現代施工工藝提出更高的施工要求面前，傳統樁基法已經滿足不了。目前樁基法中應用較多的樁基包括預應力管樁和鋼筋混凝土管樁（鋼筋混凝土預制樁）。這些管樁相比于傳統的施工工藝，具有質量高、強度大、承載力好、成本低、生產周期短等優點，因此得到了廣泛的使用。在遇到一些特殊的情況，比如軟土層較厚、淤泥較多的時候，也可以采用沖鉆孔灌注樁和沉管灌裝柱技術。

3.5 強壓法

強壓法是以物理方法對軟土層進行加固，具體形式又分為夯實法和機械碾壓法。夯實法一般采用由鋼筋混凝土澆筑而成一定規格的圓錐體，在重力作用下對軟土層產生一定的沖擊，從而將軟土層進行壓實，提高了軟土層的密度，進而提高其強度和承載力。機械碾壓法主要使用工程機械例如壓路機等設備，對軟土層進行多次、重復碾壓，直到軟土層的物理性能達到設計使用要求。在使用機械碾壓法的時候，保證每層土層分別達到所規定的使用要求。

3.6 灌漿法

灌漿法就是利用具有固化作用的黏液填充到土壤縫隙中，從而達到增大土層穩定性的方法。填充方式有很多，包括注射、滲透、擠壓等，最終目的就是把漿液送到指定的區域，占據土層顆粒之間縫隙，排走水分和空氣，在漿液硬化之后就會形成一個防水性能高和化學穩定性良好的結石體，具有減少地基沉陷，提高地基承載力的作用。常用的灌漿液包括水泥砂漿、黏土水泥漿、黏土漿等。

4 軟土地基施工工藝注意事項

在運用以上各種軟土地基處理工藝的時候，還應該注意以下一些事項：

4.1 詳細勘察、測量當地的地質條件

按照工程的設計要求，對建筑地點的地質條件進行詳細的勘察和測量。參考歷史資料，利用現有數據，對當地軟土層的力學性能、承載力、抗剪切力等做到心中有數，避免因為不了解實際情況而造成決策失誤。

4.2 制定合理的施工計劃和進度安排

任何建筑工程都離不開施工計劃的指導，軟基處理也不例外。在進行軟土層地基處理的時候，要根據當地軟土層的實際分布情況、力學性能，結合工程的設計要求、承載能力，選擇合適的軟基處理工藝，并制定合理的施工方案和進度安排。充分考慮到各種突發狀況，制定應急措施，全面把控軟基處理的全過程。

4.3 重視樁基的保護

在應用樁基法的時候，特別是有深層樁基的時候，要注意對樁基的保護，避免在惡劣的環境條件下處理軟土層。尤其是在低溫環境下，軟土層地基的力學性能變差，樁基的力學性能也變差，給軟基處理增加了難度。

4.4 參考實驗數據

在實際施工過程中，要根據軟土層的實驗數據展開工作。在真實數據的指導下，才能提高對軟基處理的有效性，提高工作效率與質量，保證設施的使用壽命滿足要求。

5 結語

水利水電工程不僅關系著我國經濟社會的發展腳步，也關乎廣大人民群眾的生命財產安全。地基又是水利水電工程的根本，在遇到軟土地基的時候，我們更要加大重視力度，不能掉以輕心。在面對軟土地基的時候，可以采用多種施工工藝進行處理，例如換填法、硅化加固法、添加劑法、樁基法、強壓法、灌漿法等。在采用這些方法時，要因地制宜，具體問題具體分析。在充分了解當地地質情況的基礎上，結合設計要求和施工進度要求，選擇合適的施工工藝。在軟基施工的過程中，施工質量管理與施工技術同樣重要，二者缺一不可。只有將二者結合起來，才能確保水利水電工程建設的順利完成。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）