水利施工中軟土地基處理技術(shù)研究

潘麗 蚌埠市江河水利工程建設(shè)有限責(zé)任公司

軟土地基處理技術(shù)可以直接影響到水利工程的整體質(zhì)量，因此，為了有效地保證水利工程的質(zhì)量，就應(yīng)更加重視軟土地基的處理技術(shù)。在軟土地基施工之前，應(yīng)對場地條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，然后采取合理的方法，因地制宜地有效處理軟土地基，減少土體孔隙，有效提高軟土地基的承載力和穩(wěn)定性。

一、水利施工中軟土地基的特點(diǎn)與危害

（一）土質(zhì)分布不均

軟土地基的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會(huì)有各種成分的混合土。按土層深度排列，各層之間性能差異明顯。土體密度不均勻，不同土體的承載力不同，對地基結(jié)構(gòu)的影響不同。如果軟土地基在施工前未進(jìn)行處理，地基工程的強(qiáng)度將達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，上部水利工程將在施工后期出現(xiàn)不規(guī)則倒塌，影響水利工程的質(zhì)量和安全。

（二）低強(qiáng)度

水利工程對相應(yīng)的施工技術(shù)要求很高。然而，由于軟土地基的組成特點(diǎn)、高含水量和軟結(jié)構(gòu)的限制，軟土地基的強(qiáng)度相對較低，早期沉降可能不明顯。如果有外部干擾或在長期連續(xù)壓力過程中的上部荷載，當(dāng)?shù)鼗系膲毫Σ粩嘧兓瘯r(shí)，會(huì)表現(xiàn)出高壓縮性、穩(wěn)定性差、易變形、裂縫和坍塌等事故，特別是在地震等自然災(zāi)害期間，安全風(fēng)險(xiǎn)加大，嚴(yán)重影響水利工程的使用。

（三）透水性差

水利工程軟土基本上含有粉土，含水量高，具有一定的粘性，透水性差。地表水不能向下滲透，地基中的積水嚴(yán)重，直接影響軟土地基的穩(wěn)定性和安全性。此外，上水利工程設(shè)施在長期接觸雨水時(shí)易發(fā)生侵蝕破壞，降低了水利工程的使用性能和使用壽命，因此需要在軟土地基處理中投入大量的人力物力進(jìn)行排水工作。這使得施工時(shí)間和成本都有了一定的提高。

（四）沉降頻率高

水利工程施工工期長，軟土地基具有很強(qiáng)的壓縮性。一些軟土地基在施工后一直沒有明顯沉降的狀態(tài)。此外，軟土地基本身強(qiáng)度較低，土體承載力有限。隨著工程的發(fā)展，在軟土地基上荷載和外荷載共同作用下，軟土地基具有很強(qiáng)的壓縮性，隨著軟土地基上壓力的不斷增加，將不能承受水利建筑結(jié)構(gòu)的自重，而且沉降速度會(huì)越來越快。當(dāng)沉降值超過工程安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)、坍塌等問題，嚴(yán)重影響水利工程的施工質(zhì)量和進(jìn)度，威脅水利建設(shè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

二、水利施工中軟土地基處理技術(shù)研究

（一）排水固結(jié)法

該技術(shù)的關(guān)鍵是排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)。根據(jù)加壓方法的多樣性，可分為真空預(yù)壓法、超載預(yù)壓法、沉淀預(yù)壓法等。然而，軟土地基的排水是根據(jù)軟土地基滲透性差的原理來實(shí)現(xiàn)的。第一種加壓方式較為常見，在軟土地基表面鋪設(shè)一層砂墊層，埋設(shè)排水管，用封閉膜隔絕大氣，然后用真空泵裝置形成真空區(qū)，提高地基承載力；第二種方法效果顯著，但超載預(yù)壓閾值不易控制；第三種方法類似于真空預(yù)壓覆膜法，在軟土上設(shè)置砂井和塑料排水溝，根據(jù)工程實(shí)際情況和處理要求、經(jīng)濟(jì)性等原則綜合考慮。

（二）化學(xué)固結(jié)法

一般情況下，在其它簡單經(jīng)濟(jì)的處理方案均未達(dá)到理想效果后，采用該方法進(jìn)行改進(jìn)。特別是在新材料不斷出現(xiàn)和使用的情況下，可用于軟土地基的填筑和變形，可明顯增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。有高壓噴射法、深層攪拌法、注漿法等。它們都是用來硬化軟土通過使用有針對性的化學(xué)材料。深層攪拌法是將固化劑摻入原土地基中。高壓噴射注漿法原理與注漿法相同。灌漿采用高壓氣流、氣壓和水壓分別注入裂縫中，以提高軟土地基的承載力和硬度，顯著降低軟土地基的沉降，保證水利建設(shè)工程的整體質(zhì)量。

（三）灌漿處理法

按灌漿方法可分為滲透灌漿、劈裂灌漿、硅化灌漿和水泥攪拌法。滲透注漿法更適合于含更多裂縫的軟土地基，可以保證原有結(jié)構(gòu)不受破壞。劈裂灌漿受力后難以保證原有結(jié)構(gòu)，需要擴(kuò)大灌漿范圍，硅化灌漿法可提高強(qiáng)度，軟土地基的壓實(shí)性和實(shí)際承載力是通過將主要由硅酸鈉組成的混合溶液注入地基底部結(jié)構(gòu)而固化成石的。水泥攪拌法是目前水利工程中最常見的地基處理方法，它以水泥漿為主要材料，將軟土與固化組分混合，使水泥漿與軟土發(fā)生反應(yīng)，利用固化水泥去除軟土層中的水分，提高軟土結(jié)構(gòu)的性能，提高其穩(wěn)定性和壓力，從而提高水利工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。為保證注漿法的良好處理效果，一是要做好前期勘察工作，合理選擇固化劑，調(diào)配漿液。二是選擇合適的注漿方法，嚴(yán)格控制注漿壓力和單注漿量，保證充填的均勻密實(shí)，突出固化能力，從而達(dá)到有效提高軟土地基物理性質(zhì)的目的。

（四）換填處理法

換填處理法操作相對簡單，工藝性不強(qiáng)，處理成本低。通常適用于軟土層較薄的情況。主要方法是利用平原土、砂土等高綜合強(qiáng)度的材料代替原軟土地基表層的粉質(zhì)粘土，以提高地塊的地基強(qiáng)度。處理的重點(diǎn)是換填材料的選擇和填筑層的鋪設(shè)。回填材料應(yīng)選用滲透性強(qiáng)、密實(shí)性好的材料。考慮到施工成本，最好使用當(dāng)?shù)夭牧希米钇胀ǖ纳啊⒒彝梁退啻妗７謱訅簩?shí)施工的質(zhì)量管理。控制單次填筑厚度，選擇合適的碾壓機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)，及時(shí)檢查壓實(shí)度、平整度。根據(jù)要求，做好地基壓實(shí)處理，確保各層的壓實(shí)質(zhì)量合格，在地基上形成較好的承載層，從而提高原有區(qū)域基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度。

（五）水泥土攪拌樁

水泥土加固是在加固的過程中發(fā)生的物理和化學(xué)反應(yīng)，其與混凝土的硬化原理還具有一定的區(qū)別。混凝土硬化是水泥與填充物質(zhì)所產(chǎn)生的水化和水解，其發(fā)生凝結(jié)的速度較快。而水泥加固土中的水泥量不高，最多可為加固土的1/5，水泥產(chǎn)生的水解等化學(xué)反應(yīng)也在活性介質(zhì)內(nèi)完成，其強(qiáng)度提升的速度較混凝土更低。

當(dāng)前工程所使用的攪拌樁布樁方式可為格構(gòu)式和柱狀形式。以前者為例，通常應(yīng)用于軟土地基和粉砂中能夠產(chǎn)生更為理想的效果。軟土地基發(fā)生沉降的原因主要為側(cè)向出現(xiàn)變形的情況，在軟土地基中使用懸浮的攪拌樁，便可有效對軟土的側(cè)向進(jìn)行控制，從而降低發(fā)生沉降的概率。

綜上所述，在實(shí)踐研究過程，要結(jié)合具體工程實(shí)際，有針對性地制定更加完善的軟土地基處理方案，從而才能不斷提高軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用效率。