水利堤防工程軟土地基處理方案比選

曾岑 中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司

為了保障經濟的發展，許多地方更加注重水利工程建設。在水利堤防工程中，軟土地基的處理是施工的重點，也是施工作業中最為核心的內容。處理效果關系工程的質量以及后期的安全使用年限。從水利工程項目的實踐中發現，堤防工程針對軟土地基的處理存在著多方面的難點，因此處理方案的選擇非常關鍵。

1.水利堤防工程軟土地基的特點及影響

水利提防工程施工會受到地理環境因素的影響，從施工現場來看，一些工程所在地多為松軟且濕度大的黏性土質，最為常見的土質是淤泥質地，此類質地多為軟黏土。淤泥質地由于土質孔隙比多大于1.5，質地條件較差。黏性土質給工程地基的處理帶來了多方面的不利條件。此類土質由于孔隙較大，壓縮性也比較高，如果地基處理不好會導致建筑物發生較大幅度的沉降，在發生沉降時還會分層，存在不均勻沉降現象，這會導致建筑物發生大面積的開裂，所以它的可靠性難以得到保證。此外，軟土基本身的含水量就比較多，透水性較弱，抗剪強度比較低，地基的穩固性會受到影響，由此抗剪強度的減弱也會影響到工程的質量。此類軟土基還具有較高的靈敏度，在水利工程施工時，如果地基軟黏土還沒有發生破壞時，它自身還具有較強的抗剪強度，但是如果發生破壞，強度會同時下降，因此在施工中要考慮到軟土基存在的不利影響。

2.水利堤防工程軟土地基處理方案分析

2.1 表層處理法

2.1.1 砂墊層

針對軟土層，可以在頂面鋪砂墊層，這種方法可以保證淺層的排水效果，保證軟土中的水分在路堤自重的作用下加速發生沉降，這種方法可以縮短固結時間。但是對于基底應力分布以及沉降量的大小變化不造成影響。此法更加適用于路堤高度小于2倍的條件下，還可以應用于極限高度的施工區域（地基存在天然軟土，基底不適合采用特殊加固處理而需要采用快速施工來修筑路堤，可以保證填筑施工的最大高度）。此方法也可以應用于軟土層及硬殼較薄的區域，或軟土表面低滲透性的硬殼區域。也可以適用于軟土層稍厚并且具備排水條件的區域。砂墊層施工操作簡便，不需要使用特殊機具，且設備占地面積較少。但需填筑速度會受到一定的影響，需要對加荷速率加以控制，以保證地基有充分時間排水固結。總之，此方法適用于施工期限不緊張，砂料充足、運輸距離不遠的施工區域。

2.1.2 反壓護道

針對路堤可以在兩側填筑特定寬度與高度的護道，用于提升路堤的荷載，這種方式可以增加抗滑力，可以使路堤下軟基沿兩側發生隆起從而實現受力平衡，以利于提高路堤的穩定性。此方法更加適合于路堤高度小于1.5—2倍極限高度區域，因此廣泛應用于非耕種區以及易于取土的地區。此方法借助反壓護道來對地基加固，不需采用特殊的機具設備，施工簡單易行，并且占地面積不多，但是土用量大，后期會發生大的沉降，增加了養護工作量。

2.1.3 土工聚合物處治

針對路堤底部的施工，可以采用土工布鋪設，借助路基的自重作用會有抗滑力矩產生，有利于增強路基的穩定性。在軟土地基加固施工中，土工布中還具有多種作用，如排水、分散應力、隔離、加筋補強。連接土工布可以采用搭接法，也可以采用縫接法。當前縫接法常用方法包括一般縫法、丁縫法、蝶形法。土工格柵對于堤防的加固機理要實現格柵與土的共同作用。通常可以理解為增強了格柵表面與土之間的摩擦力。格柵孔眼對于土層的穩定與格柵肋的固定具有抗阻作用。產生的作用可以對土壤顆粒產生約束作用，防止顆粒發生側向位移，從而有利于提升土體的穩定性，這對于土層的加固效果要高于其他類型的土工織物。應用此方法可以提升地基的承載力，保證施工進度；延緩軟基地段發展沉降量的進展，還可以縮短工期，保證公路可以及早完工。

2.2 換填法

2.2.1 開挖換填法

此方法需先全部挖除或部分挖除軟弱地基層，回填選擇透水性好的材料（如砂石、鋼渣等）。此方法的優勢簡單易行，技術也易于掌握；特別適用于軟基較淺的泥沼地。在處理深層軟基時，如果沉降較多的路基、橋涵、引道等，要考慮采用其它的施工方法。

2.2.2 拋石擠淤法

此方法是向路基底部拋投不同規格的片石，將基底的淤泥擠出，以增加地基的強度。此方法的優勢是施工簡單、快捷、易于實現。此方法特別適用于積水發生的洼地，由于難以排水，泥炭為流動狀態，積層較薄，表層沒有硬殼，故片石可以沉于底部泥沼地，或厚度較淺的軟土。此方法還可以應用于地面軟弱，機械無法進入的區域，或表面有積水難以排除的區域，也適用于石料豐富、運輸距離較短的施工。

2.2.3 爆破排淤法

此方法是將炸藥放置于軟土或泥沼中，借助爆炸產生的張力作用將淤泥或泥沼分離，再回填較高強度并混入一定比例如砂礫、碎石的滲水性土壤。爆破排淤作為一種換土施工方法，通常適用于換填深度大、需要施工效率高的區域，另外軟土、泥沼均可以應用。如果淤泥（泥炭）層的稠度大、厚度大，路堤位置較高、工期要求緊迫時，路段內沒有構造物，路基可以承載力均衡，即使發生整體沉降對道路不會破壞時，可以考慮采用換填的方式。但針對橋涵構造物以及引道的施工，可以考慮選擇其他方法。爆破排淤法可以分為兩類，一類是先在原地基礎上填筑低于最大高度的料層，在基底下實施爆破，這種方法多用于稠度大的軟土層。另一類采用先爆后填的方式，適用于回淤較慢、稠度小的軟土。

2.3 重壓法

2.3.1 堆載預壓法

此方法適用于修筑路堤發生在軟基上，借助填土堆載預壓的方式，地基土實現壓密、沉降，以提高地基強度，預防路堤施工后發生沉降。堆載預壓法對于不同種類的軟弱地基都具有效果。此方法的施工材料與機具簡單，操作方便。但是堆載、預壓要有充足的時間，適合工期不緊的施工。深厚飽和軟土，由于排水固結需要較長的時間，需要許多堆載材料，實施會受到一定的限制。

2.3.2 其他重壓法

真空預壓法:此方法是借助大氣壓強實施等效堆載，通過預壓法對于軟基實施加固。即借助真空抽氣設備的應用產生密封作用，軟弱地基受到真空負壓力的作用，土壤顆粒間存在的自由水、空氣可以順著縱向排水通道發生流動，到達軟基的砂層中，通過砂墊層發生過濾然后排入到軟基密封膜的外部，實現土體的固結。此方法可以適用于土壤含水量高、土壤顆粒間隙較大、土層強度低、滲透系數小、固結系數不高的黏土。

真空預壓結合堆載預壓法:將堆載預壓與真空預壓加以結合，其應用原理近似于真空預壓，但是加載的壓力更大，可以縮短一半以上的預壓時間。

2.4 垂直排水固結法

此方法是針對砂井，借助振動打樁機（沖擊式或振動式）及下部的樁管形成砂井。施工時要保證避免發生"縮頸"，還要降低對土層的擾動。

（1）套管法:使用帶有活瓣管尖或配有端靴的套管下沉到設定的深度，在管內灌入砂石后，將套管拔出，以形成砂井。沉管可以分為不同的工藝，如靜壓沉管、振動沉管等。

（2）水沖成孔法:借助專用噴頭，利用水壓力作用實現沖孔，成孔后再加以清理，向孔內灌砂。此方法適用于土層質地較好的砂性土。

（3）螺旋鉆成孔法:采用動力螺旋鉆完成鉆孔，然后進行灌砂形成砂柱。此方法適用于陸上施工，可以避免發生“縮頸”、塌孔現象，它特別適用于軟弱地基。此方法的優勢是設備簡單，成孔可以保證規則。缺陷是難以掌握灌砂質量，要結合地基條件。

3.結束語

在水利堤防工程中，針對軟土地基的處理是關鍵。處理方法的選擇要結合工程的特點制出相應的解決方案，以保障施工的質量，確保后期的穩定使用。