水利工程施工中軟土地基處理技術

張傳佳

江蘇嘉源建設項目管理有限公司 江蘇 宿遷 223800

水利工程的施工過程中，地基處理是一個非常重要的環(huán)節(jié)。軟土地基是一種較為常見且危害性較大的地基類型，由于軟土地基承載性差，容易出現沉降變形，會引起工程的不穩(wěn)定和安全隱患。因此，在進行水利工程施工的過程中，對軟土地基進行有效的處理是非常必要的。軟土地基處理技術的選擇和應用對于工程的穩(wěn)定性和安全性至關重要，在施工中需要進行綜合的考慮，除了需要關注地基的相關情況，也要考慮到軟土地基處理技術的適用性。

1 軟土地基的特點

1.1 壓縮性強

軟土地基的顯著特點在于其壓縮性比較強。軟土中的土粒之間存在比較大的間隙，土粒與土粒之間的接觸面積相對比較小，土體的密實度較低。因此，當施加荷載時，土體容易發(fā)展較大的沉降和壓縮變形[1]。這種壓縮性強的特點對水利工程的穩(wěn)定性和安全性帶來了一定的挑戰(zhàn)，需要采取相應的處理措施來控制和減少土體的壓縮變形，以保證工程的穩(wěn)定性。

1.2 孔隙較大

軟土地基中存在比較大的孔隙，這是由于土粒之間的排列方式和顆粒大小的影響導致。這些大的孔隙導致水分在土體中較為容易流動，導致土體的穩(wěn)定性比較差，一旦受到外界因素的影響，就很容易出現較大的變形和沉降。因此，在軟土地基的處理中，需要考慮到孔隙結構的調整和控制，從而提高土體的穩(wěn)定性和排水性能，保證地基能夠為工程整體奠定良好的基礎。

1.3 透水性差

軟土地基地基的透水性較差，這是由于土體中孔隙的排列方式和土粒之間的連接狀態(tài)導致。由于孔隙比較大，且連接性差，水分在軟土中的滲透速度比較慢，形成了較高的水頭壓力[2]。這種情況會導致土體的強度和穩(wěn)定性下降，同時還會導致地下水位的升高和土體飽和度的增加。因此，軟土地基處理中還需要采取相應的排水處理措施，以降低地下水位，改善土體的排水性能。

2 水利工程施工中的軟土地基處理技術

2.1 砂石換填墊層技術

砂石換填墊層技術是水利工程施工中常用的一種軟土地基處理方法，該技術是通過在軟土地基表層中加入砂石材料，形成一層較硬的填充墊層，以改善軟土地基的承載能力和穩(wěn)定性，具體施工步驟如下：首先需要對軟土地基的表層土壤進行開挖，形成一個均勻的凹槽或坑洞，然后將砂石材料填充進去。砂石的選擇需要充分考慮地基工程的具體情況，對砂石顆粒大小、形狀和含水量等因素進行充分考慮，選擇合適的砂石[3]。在填充砂石后，還需要對其進行適當的壓實與夯實處理，以此來提升墊層的密實度和穩(wěn)定性，這一過程通常會使用振動壓路機或夯實機進行作業(yè)，使填充層達到設計要求的密實度。砂石填充墊層的加入可以有效增加地基的承載能力，其中，砂石具有較高的密實度和強度，能夠分擔荷載，以此來提升地基的承載能力，同時，軟土地基的較大沉降和變形問題可以通過砂石換填墊層技術得到改善，填充墊層的加固可以減小軟土的壓縮變形，并提高地基的穩(wěn)定性和抗沉降性能。另外，砂石材料具有較好的透水性能，可以改善軟土地基的排水條件，減少地下水位的升高，這有助于提高軟土地基的穩(wěn)定性，并減少地基在水分作用下的變形。

2.2 深層水泥攪拌樁技術

深層水泥攪拌樁技術也是現階段水利工程軟土地基中較為常見的處理方式，該技術是通過將水泥與土壤混合形成攪拌樁，以提高軟土地基承載能力和穩(wěn)定性的一種處理技術[4]。在具體施工中，深層水泥攪拌樁技術包括以下幾個流程：首先，在軟土地基中進行鉆孔作業(yè)，將鉆孔機械沿垂直方向鉆入地下，直到達到設計要求的深度。其次，進行注入水泥漿料操作，通過鉆桿中心的管道，將水泥漿料注入到土壤中，與土壤混合形成攪拌樁。在注漿過程中，要確保水泥漿料均勻分布在鉆孔周圍，與土壤充分混合。當注漿完成后，鉆桿緩慢拔出，同時進行旋轉和振動操作，以形成攪拌樁，攪拌樁的直徑和長度可以按照具體的工程要求進行設計和施工。深層水泥攪拌樁具有較高的強度和剛度，能夠增加軟土地基的承載能力，同時攪拌樁的形成增加了地基的豎向承載面積，并通過水泥的固結作用進一步提高了地基的承載能力。同時，攪拌樁的形成可以減少軟土地基的沉降和壓縮變形，水泥的硬化過程也能夠有效增加土體的剛度和穩(wěn)定性。另外，水泥漿料注入軟土中后會與土體充分混合，形成堅固的固結體。這種固結效果可以提高軟土的抗剪強度和穩(wěn)定性，增加土體的整體剛度。

2.3 排水固結法

排水固結法是一種通過排水來改善軟土地基穩(wěn)定性和承載能力的地基處理技術，其基本原理是通過降低軟土地基的孔隙水壓力，減少孔隙水的含量，從而改善土體的強度和穩(wěn)定性[5]。其施工過程通常包括以下幾個步驟：首先在軟土地基中設置排水井，以便有效地降低孔隙排水壓力。排水井通常由細孔管和井筒組成，通過排水井將孔隙水引導出來。其次，將排水井與水泵或排水系統(tǒng)連接起來，將孔隙水抽出或排出，排水井系統(tǒng)的設計和設置應當根據軟土地基的特性和工程要求進行合理規(guī)劃。隨著排水的進行，軟土地基的孔隙水壓力下降，土體開始固結，在這個過程中需要對沉降進行監(jiān)測和控制，以保證土體的穩(wěn)定性和工程的安全性。排水固結法能夠有效降低軟土地基的孔隙水壓力，減少水分對土體的影響，這有助于提高土體的有效應力，增加土體的承載能力和穩(wěn)定性。同時，排水過程中，土體開始固結，孔隙水的排出使土體顆粒之間產生更大的顆粒間摩擦力，從而提高土體的強度和穩(wěn)定性。另外，通過控制排水速度和監(jiān)測土體沉降情況，可以有效控制軟土地基的沉降，避免過大的變形和沉降對工程造成的不利影響。

2.4 化學固結法

化學固結法是通過化學固結劑來改善軟土地基強度和穩(wěn)定性的一種地基處理方式，其基本原理是通過與軟土中的粒子和水分發(fā)生化學反應，形成固結物質，以增加土體的強度和穩(wěn)定性，常見的化學固結劑包括水泥、石灰、硅酸鹽、聚合物等。在化學固結法應用的過程中，主要包括以下幾個步驟：首先，根據軟土地基的特性和工程要求，選擇合適的化學固結劑，不同固結劑具有不同的固結效果和適用范圍，需要根據具體情況進行選擇[6]。其次，將選定的固結劑與適量的水混合形成漿液狀物質，然后將漿液加入到軟土地基中，通過混合與加入過程，確保固結劑均勻分布于軟土中，與土體和水分充分接觸。固結劑與軟土中的粒子和水分發(fā)生化學反應，會形成固結產物，這些固結產物填充了軟土的孔隙空間，增加了土體的顆粒間摩擦力和內聚力，從而提高了土體的強度和穩(wěn)定性。同時，化學固結劑的使用可以減少土體中的水分含量，降低水分對土體強度和穩(wěn)定性的不利影響，固結產物形成后，可以減少水分的滲透和滲流，以保持土體的穩(wěn)定狀態(tài)。此外，固結劑的應用能夠減少土體的壓縮變形，降低沉降速度，從而對工程的沉降進行有效控制。需要注意的是，化學固結法的應用需要根據軟土地基的特性、固結劑的性質和工程要求進行合理選擇和施工，同時應注意固結劑與環(huán)境的相容性和環(huán)保性，以確保施工的安全和可持續(xù)性。

3 水利工程施工中軟土地基處理技術應用要點

3.1 土壤調查與分析

土壤調查與分析是水利工程施工中軟土地基處理的關鍵步驟，旨在全面了解軟土地基的物理特性、工程性質和固結特征，為選擇合適的處理技術和制定有效的施工方案提供依據。在進行土壤調查時，需要采集代表性的土壤樣本，并對其進行實驗室測試和現場觀測。一是土壤采樣，采集土壤樣本應根據地基的性質和規(guī)模確定采樣點位，并按照一定的深度分層進行采樣，保證樣本的原始性和代表性，避免混雜或污染[7]。二是對采集的土壤樣本進行物理性質測試，包括顆粒分析、含水量測試、容量測定等。這些測試可以了解土壤的顆粒組成、含水量變化和密實度等參數，為后續(xù)的處理技術選擇和施工方案制定提供基礎數據。三是通過實驗室測試和現場觀測，評估土壤的工程性質。包括壓縮性、剪切強度、抗剪強度、液性指標等，這些參數能夠反映土壤的變形性質、承載能力和穩(wěn)定性，為處理技術的選擇和施工方案的制定提供重要依據。四是對土壤樣本進行固結特性分析，包括固結指數和壓縮參數等，以判斷土壤的固結性質和變形特性。五是進行地下水位的觀測，了解其變化情況，了解軟土地基的水文特征，判斷是否需要進行排水處理。

3.2 進行處理方案設計

進行處理方案設計是水利工程施工中軟土地基處理的重要步驟，其目的是根據軟土地基的特性和工程要求，制定合適的處理方案，以改善軟土地基的承載能力、穩(wěn)定性和排水性能。一是要通過土壤調查和分析的結果，深入了解軟土地基的物理性質、工程性質和固結特性，考慮土壤的顆粒組成、含水量、壓縮性、剪切強度等參數，確定地基的特性。二是要明確水利工程的要求和目標，包括承載能力要求、變形控制要求、排水要求等。根據工程的特點和設計要求，確定處理方案的具體目標，為方案設計提供指導[8]。三是根據軟土地基的特性和工程要求，選擇適合的處理技術，綜合考慮處理技術的可行性、經濟性和施工難易度，選擇最合適的處理技術。四是要對所選擇處理方案的技術可行性進行評估，考慮施工條件、材料供應、設備要求等方面的限制，確保處理方案在施工中能夠得到有效實施。最后，在處理方案中還應當考慮監(jiān)測的措施，以便于對軟土地基處理效果的變化進行監(jiān)測，根據監(jiān)測的結果進行及時的調整和優(yōu)化，能夠確保處理方案的有效性，為工程穩(wěn)定性提供支持。

3.3 選擇施工方法與工藝

在水利工程施工中，軟土地基處理還需要選擇適當的施工方法和工藝，這也是保證處理方案順利實施，達成處理效果的關鍵。一是要根據選擇的處理技術，了解其施工方法和工藝要求，不同的處理技術對施工條件、設備需求和施工順序等有不同的要求，確保施工方法和工藝符合處理技術的要求，能夠實現預期的處理效果。二是考慮軟土地基的特性和工程條件，選擇適應性較好的施工方法和工藝，以此來保證施工方法和工藝能夠適應地基的特點和施工環(huán)境。三是根據所選的施工方法和工藝，評估所需要的施工設備和人力資源，確保設備和人員分配的合理性，滿足施工工藝的要求。同時，考慮設備的性能和施工人員的技術能力，保證施工質量和進度的控制。四是在選擇施工方法和工藝時，要考慮安全性和環(huán)境影響，評估施工過程中可能存在的安全隱患，采取相應的安全措施，關注施工對環(huán)境的影響，以減少污染和生態(tài)破壞。最后，還需要根據施工方法和工藝的特點，制定合理的施工順序和階段控制方案，并考慮施工過程中可能存在的工序依賴和協(xié)調問題，確保施工進度的合理安排和施工質量的控制。

3.4 監(jiān)測與控制

在水利工程施工中軟土地基處理過程中，監(jiān)測與控制是至關重要的環(huán)節(jié)，它能夠幫助評估處理效果、及時發(fā)現問題并采取措施進行調整。一是要對軟土地基處理的效果進行監(jiān)測，以驗證處理方案的有效性。常用的監(jiān)測指標包括地表沉降、地基沉降、變形量、孔隙水壓力等，通過實時監(jiān)測數據，可以評估處理效果的變化情況，及時發(fā)現問題并進行調整。二是監(jiān)測施工參數的變化情況，包括固結劑用量、施工速度、深度控制等。通過監(jiān)控施工參數，可以確保處理過程中施工操作的合理性和準確性，避免處理效果受到施工質量的影響。三是要重點關注安全問題，監(jiān)測和控制施工現場的安全狀況，確保施工人員的人身安全和設備的正常運行。實施必要的安全措施，比如設置警示標志、防護欄桿等，以減少事故風險。四是根據監(jiān)測結果，及時調整和優(yōu)化處理方案，如果監(jiān)測數據顯示處理效果不理想或出現問題，需要及時分析原因，并采取相應的措施進行調整。可以進行施工參數的調整、施工工藝的優(yōu)化等，以提高處理效果。另外，施工過程中要進行質量控制，并定期進行驗收。對施工工藝、材料選用、設備操作等進行檢查和評估，確保施工質量符合要求。在軟土地基處理完成后，進行最終驗收，驗證處理效果是否達到設計要求。

4 結束語

綜上所述，在水利工程施工中，軟土地基處理技術的應用是確保工程安全和穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。通過對軟土地基的特性進行認真調查與分析，制定合理的處理方案，并選擇適當的施工方法和工藝，可以有效地提高軟土地基的承載能力、穩(wěn)定性和排水性能。同時，通過監(jiān)測與控制處理過程和效果，及時發(fā)現問題并采取相應措施進行調整，確保軟土地基處理的質量和效果。水利工程施工中的軟土地基處理技術在保障工程安全、提高工程質量方面發(fā)揮著重要的作用，為工程的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的基礎。