基于軟基條件下的水質改善型人工濕地地基處理的研究

金 誠，張 瓊

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

0 引 言

水質改善型人工濕地是生態環境系統中具有特殊生態結構的一類自然系統。對于人工濕地地基的軟基技術是指在人工濕地的基礎上，建筑的樓房地基不夠牢固，避免實施工程后由于地質原因造成建筑物下沉或不穩定等安全事故的發生，需要在人工濕地進行軟基技術處理，提高該類地基上建筑物的安全性。由于水質改善型的人工濕地具有地質環境的獨特性，具備環境調節功能。對于軟基條件下的水質改善型人工濕地地基處理的方法是多種多樣的，任何一種地基的處理方法都不能同時滿足所有地基環境，每種人工濕地地基處理方法均其適用范圍。基于軟基條件下的水質改善型人工濕地地基處理前期，需搜集相關濕地地質環境資料。針對其地質要求對濕地地基進行深層和淺層相對應的處理，綜合人工濕地地形地勢、土質結構、實施條件，最終對選定的方法進行測試并實施濕地地基處理方案［1-3］。

1 基于軟基條件下的水質改善型人工濕地地基處理方案

軟基條件下，水質改善型人工濕地依據底部底基層加固的程度不同、濕地土質結構不同，可將地基處理方法分為兩類：人工濕地軟基淺層地基處理方法和人工濕地軟基深層地基處理方法。在對濕地地基實施軟基加固的前期，需要針對施工環境、儀器設備、設計圖紙等進行詳細的規劃，選擇出適合當地地質條件的地基處理方法［4-6］。

1.1 人工濕地淺層地基軟基處理

在地基較軟的情況下，對于水質改善型人工濕地的淺層加固處理方式有很多種，第一種是拋石排淤法。在人工濕地地基底部，從中間區域向兩側區域定量的拋擲碎石塊，可實現將濕地中淤泥排出人工濕地的范圍，滿足了在軟基條件下的水質改善型人工濕地地基處理條件［7－8］。但實施該方法進行軟基地基處理時，濕地軟土需滿足含水量足夠豐富、空氣孔洞足夠多等條件，且要求拋擲碎石長度尺寸＞ 15 cm。一般使用相對耐腐蝕、不容易風化的較大碎石塊上述方法可實現人工濕地表層地基的處理。

第二種是除淤換填法。該方法通過去除人工濕地表面以下固定區域內的雜質土質或極其松軟土質，并回填濕地，經過回填壓實的濕地地質強度相對較高，可持續處理的空間較小，并且對使用的建筑材料不存在腐蝕效果。對人工濕地地基的填充材料沒有一定要求，沙土、煤渣、礦物廢渣等均可使用。在軟基條件下，對水質改善型人工濕地地基的加固深度處于地下 2 m 內時，應采用除淤換填法［9－11］。

第三種是土工混合法。第一步檢測及清理下層濕地層；第二步進行人工手動鋪置土工欄，實現格欄的固定及綁定，繼續在上層鋪土；第三步反復壓實并檢測成果。

上述方法是軟基條件下的水質改善型人工濕地地基較普遍的處理方式。另外還有石灰灌注法和木樁法。石灰灌注法是為了加快人工濕地淺層地基松軟土質的快速凝結，在濕地地基上打孔，將生石灰灌入孔洞中，根據生石灰吸水的特性使其形成吸水柱狀體，將松軟土質變硬，使底部地基結實牢固。當人工濕地的淺層加固深度可達到 4 m 以上時，可采用石灰灌注法。木樁法是在地基下承重位置打入木樁，濕地地基深度控制在 5 m 之內時均可使用該方法［12-14］。基于軟基條件下，淺層地基的加固方法所使用的范圍及優缺點如表1 所示。

表1 淺層地基加固方法比較表

1.2 人工濕地深層地基軟基處理

軟基條件下，對于水質改善型人工濕地的深層加固處理可采用深層攪拌法。通過固定的攪拌儀器或設備，在深層人工濕地地基下注入多種形式土質固化劑，例如水泥固化劑有礦物硅酸鹽、生石灰與水發生化學反應使土質凝固，或一些化學成分的劑料，均可滿足使松軟濕地實現固化［15］。當通過一般作用力無法實現凝固材料的注入時，可采用電動硅化注漿法，在注入多種形式土質固化劑的基礎上，實現直流電流的注入，通過電流兩邊流通，使化學溶劑滲透進圖紙中。對于微小孔隙的土質均可使用。通過電流實現土質脫水，從多個方向實現人工濕地地基的加固處理。凍結法的使用也是水質改善型人工濕地地基處理的方法之一。最早是用于開采礦物資源，當下已應用于地基加固處理。該方法使用工人手動布置的冷凝管線，可對濕地地基起到阻絕地下水源的作用，將冷凝管插入地基下，將生理鹽水灌入冷凝管內，對其進行冷化處理，可帶走地基內部預熱，防止溫度過高產生的地質松散。較常用的深層地基加固方法還有真空預壓法，在人工濕地地基中布置橫豎交錯式隔離排水帶，在隔離帶上鋪置砂土層，再在上方鋪置塑料層，兩者進行密封，并對中間部分進行抽真空處理，可實現排出土質中水分的功能，去除水分的地基便形成凝固態，土質間縫隙減小使土質硬結，避免地基的沉降。基于軟基條件下，針對深層地基的加固方法所使用的范圍及優缺點如表2 所示。

表2 常用的深層地基加固方法比較表

2 基于軟基條件下的水質改善型人工濕地地基方案比選

地基的穩定性直接影響上層建筑物的安全性，為保證工程隊在針對地基進行軟基處理時，在環境不受到污染的前提下，選擇出科學合理、經濟適用的處理方法，將地基處理技術進行比選，分別研究出基于軟基條件下的水質改善型人工濕地深層和淺層地基的最優化方法。

除淤換填法以其獨有的硬度較、性質相對穩定的特點對軟基地基進行加固，操作方法簡單，相對成本較低的優勢在人工濕地地基處理中占有很大優勢，在淺層地基的地基處理方法中，其他地基處理方式均存在成本造價較高、對材料要求嚴格、對施工隊伍規模有一定要求等缺陷，進而基于軟基條件下的水質改善型人工濕地淺層地基處理的擇其最優化的方法為除淤換填法。

在人工濕地深層的地基處理方案中，首選的處理方法為深層攪拌法，此種方式具有成本低、環境污染小等優勢，相比其他深層地基處理方法，深層攪拌法對實施的工程隊沒有太多要求，可適應深層軟土，固化后可承載較大荷載力。因此軟基條件下的水質改善型人工濕地深層地基處理擇其最優化方法為深層攪拌法。

3 結 語

通過分析淺層地基與深層地基所使用的不同加固方法，針對不同技術的應用與結合可更好地實現因地制宜處理各種工程中出現的地基下沉或塌陷問題。在未來工程的持續發展中，將不同的地基處理技術與成本控制相結合，不斷積累經驗，提高濕地工程的可實施性。