水利工程施工中軟土地基處理技術分析

湯紹坤

廣東珠基工程技術有限公司 廣東 廣州 510800

引言

現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代化建設進程的不斷推進，水利工程建設也進入到新的階段。在水利工程施工中，地基處理屬于極為關鍵的內容，軟土地基由于其特殊性質和水利工程的高要求，使得針對軟土地基的處理一直都屬于重要的難題。軟土自身的性質決定其無法擁有較高的承載力，也給處理帶來了一系列的難題，加上工程規(guī)模較大，環(huán)境、地質等方面因素的影響，使得相關處理技術的實施面臨著一定的難題。故而就軟土地基的處理技術進行積極的探討和分析是非常關鍵的，對更好地掌握軟土地基處理辦法，提升地基處理質量而言，有著非常積極的現(xiàn)實意義。

1 軟土地基及其特性分析

1.1 孔隙較大

孔隙大是軟土地基的重要特性，主要是由于其含水量較大，土壤顆粒之間產生膠結的效果，形成了較為松散的顆粒，無法像普通泥土一樣擁有可靠的可壓實性。孔隙較大的特性使得軟土地基的密度和強度均比較低，不采取措施進行壓實，會直接影響到地基的承載能力與穩(wěn)定性，因此水利工程中需要對軟土地基進行特殊處理。

1.2 透水性差

軟土地基表現(xiàn)出明顯的透水性差的特性，其垂直方向上的滲透系數一般只有10cm/s，幾乎很難有水滲透出來，而這也容易導致水分在土壤中積聚，使得軟土地基在受到外力作用時容易發(fā)生液化、流動等現(xiàn)象。透水性差也給排水固結作業(yè)的進行帶來了極大的難度，通常需要施加額外壓力，才能保證一定的排水固結效果[1]。

1.3 水敏感性

軟土地基對水分的敏感性較高，當其在吸水或者排水的情況下，土體的力學性質也會產生相應的變化，導致土體強度和剛度發(fā)生變化。最為明顯的是，地基吸水后容易產生膨脹和軟化問題，使得地基承載能力下降，對水利工程相關結構的穩(wěn)定性帶來不利影響。

1.4 流變性

軟土地基具備一定的流變性，在外力作用下容易產生變形和流動的情況，并隨著時間的持續(xù)增長，流變性特征表現(xiàn)得也就越為明顯，反映到水利工程實際中，則體現(xiàn)為邊坡、堤岸容易在荷載作用下產生失穩(wěn)問題，對水利工程的穩(wěn)定性產生不利影響。

2 水利工程施工中的軟土地基處理技術

2.1 換填墊層處理技術

換填墊層處理技術指的是將軟土地基中的軟弱土層進行清理，而后以性能良好的填料來改善地基的承載能力和穩(wěn)定性的一種辦法。

軟土地基換填墊層前需要對換填區(qū)域進行詳細的勘查，這包括軟土地基的性質、厚度、含水量等參數的測定，調查地下水活動情況。尤其是軟土層的厚度的測定，這直接決定了換填的工程量，若是厚度較大，將會增加換填成本，最佳厚度一般在200～300cm之間，超出這一厚度，需要考慮其他處理辦法。

合理選擇填料是提高換填墊層處理技術應用效果的關鍵所在，一般選擇質地堅硬的中粗砂及沙礫，不得使用風化巖石等其他軟弱材料進行換填。同時要考慮填料的顆粒大小、形狀、密實度和排水性能等因素，力求實現(xiàn)最佳的換填效果。填料顆粒、形狀不均的情況下，可通過人工篩選的辦法，保證其均勻系數滿足換填要求，同時也將填料中的枯草和垃圾清理干凈，避免影響到地基處理效果[2]。

填料鋪設前，宜將坑內雜物清理干凈，去除浮土，而后以分層填筑的方式，將填料均勻攤鋪在坑內。每層厚度宜控制在30cm以內，填筑過程中使用壓實機械對填料進行壓實，保證填筑效果滿足要求。待填筑完成后，應實施質量檢驗，明確地基密實度等指標是否符合要求，以進一步保障換填質量。

2.2 堆載預壓處理技術

堆載預壓處理技術是通過土石料的堆載產生荷載，對軟土進行預壓，促使軟土提前固結并發(fā)生沉降，而后使得施工后的沉降得到有效的控制。堆載預壓處理技術的原理較為簡單，對技術及機械的依賴性較低，通常與排水固結處理辦法進行聯(lián)合應用，以取得更好的處理效果。經過堆載預壓處理后的軟土地基，一般不會再產生較大的沉降，解決了軟土地基在施工后所產生的不均勻沉降問題，保證了處理效果。堆載預壓處理的持續(xù)時間也比較長，在工期不緊張的情況下，可考慮對這一辦法進行應用。

堆載預壓處理的關鍵在于根據設計要求，選擇合適的預壓荷載，并以科學的方式施加在軟土地基上。荷載大小控制方面，原則上不得小于地基設計的荷載，施加方式上則可根據實際情況采用均勻荷載、不均勻荷載或者變荷載的方式進行施加。荷載施加時間和持續(xù)時間關系到預壓效果，應當根據地基的性質和設計要求，確定這一參數，以確保地基在荷載作用下，產生充分的壓縮變形，并達到穩(wěn)定的狀態(tài)。在施加荷載時，應采取合理的措施，如使用合適的載荷傳遞板或墊層，以確保荷載能夠均勻地傳遞到地基中，避免局部過載或不均勻沉降的問題。

預壓荷載施加期間，需要進行監(jiān)測和調整。監(jiān)測內容包括地表沉降觀測、孔隙水壓力監(jiān)測、應力監(jiān)測等，以評估軟土地基的固結和沉降情況。根據監(jiān)測結果，可以進行預壓荷載的調整，以達到預期的固結和沉降效果。待軟土地基沉降與固結達到設計要求后，方可卸去荷載作用，避免長時間的荷載壓力導致地基產生過大的變形。預壓過程中應當注意堆載的方式方法，以分層、分級的策略逐步增加荷載，以避免荷載加載過度而超出地基承載極限，產生剪切破壞，無法滿足施工質量[3]。

2.3 排水固結處理技術

排水固結處理技術顧名思義，指的是通過在軟土中設置排水設施，促使土體中的水體被排出，而后實現(xiàn)土體的壓縮固結效果，提高地基的承載能力與穩(wěn)定性。排水固結處理技術屬于常見的一種地基處理辦法，尤其是在含水量較大的軟土地基處理中，效果較為明顯。其利用了地層本身的透水性，通過排水設施和預壓作用，來加速軟土的固結，促使軟土地基盡快達到預期的固結效果。

利用排水固結處理技術對軟土地基進行處理，除了基礎的排水設施以外，還需要加壓系統(tǒng)的支持來加快排水效果。排水目的的實現(xiàn)，主要利用了土層自有的透水性，通過設置砂井、塑料排水板等豎向排水體，促使水體從土體中滲透出來并被排出去。加壓系統(tǒng)則包括堆載預壓、真空預壓等辦法，其中真空預壓是通過真空裝置進行抽氣，形成氣壓差，將土體中的水體快速從孔隙中排出，加快土體的固結。

排水固結處理技術在施工前需要進行嚴密的勘查和設計，確定合理的排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)，并根據實際需要，選擇排水設施和加壓設備，以保證排水固結效果。作業(yè)過程中，需要對排水速度及排水量進行控制，避免過快排水導致軟土地基產生剪切破壞。地基的固結時間與排水體的設置、荷載大小等因素密切相關，應在作業(yè)完成后，通過檢測作用來明確地基的固結效果，促使其承載能力和穩(wěn)定性滿足設計要求。

2.4 深層水泥攪拌樁處理技術

深層水泥攪拌樁處理技術是水利工程地基處理中的常用技術，在泵站、水閘等結構的施工中應用極為普遍。這一技術表現(xiàn)出適應性強的特性，尤其是針對淤泥質土、粉質土等軟土，有著良好的處理效果。其利用水泥作為固化材料，通過深層攪拌機械在地層深處鉆進并攪拌，促使水泥與軟土充分混合在一起，待其固化后便形成整體性和抗水性良好的樁體結構，并與周圍的土體之間，形成復合性質的地基，滿足水利工程對承載力的要求。

深層水泥攪拌樁處理技術在應用過程中，為確保處理效果，需要通過試驗的方式，對水泥摻入量進行確定，這將決定處理后地基的抗壓強度等指標的實現(xiàn)。同時需要通過試樁的辦法，來對攪拌工藝進行試驗，進一步驗證最佳的泵送壓力與時間、攪拌機提升和下鉆速度、攪拌速度等參數，確保水泥攪拌樁的施工質量符合施工要求。攪拌過程中，攪拌器應當逐漸提升，確保攪拌范圍覆蓋整個鉆孔長度。對于攪拌不到位的情況，可對需要的樁體進行復攪，以確保水泥和土體之間的充分混合，確保成樁質量[4]。

深層水泥攪拌樁處理技術應用過程中需要注意，漿液配置完成后應當盡快使用，不得長時間進行存放，以避免其相關指標下降，無法滿足施工要求。原則上漿液存放超過有效時間后，就不得再行使用。攪拌過程中若是遇到硬土導致攪拌阻力較大，可通過加壓的辦法確保攪拌效果。攪拌過程中應保持連續(xù)噴漿，因為個別原因導致漿液無法及時供應，應立即停止施工并將攪拌頭下放約50cm，待來漿液后再繼續(xù)進行施工，以避免因供漿不及時而導致斷樁問題的發(fā)生。

2.5 硅化處理技術

硅化處理技術指的是通過硅化物溶液來對軟土進行加固，提高其穩(wěn)定性和承載能力的一種辦法。硅化處理技術本質上屬于一種化學固結處理，利用了硅化物溶液與土壤顆粒之間發(fā)生化學反應，形成硅酸鹽膠結體，從而提高地基的強度和剛度。有著加固作用快、工期短的特點，但同時其成本也比較高，對于滲透系數較小的軟土，表現(xiàn)出一定的不適應性，需要根據水利工程實際情況，進行合理應用。

硅化處理技術需要在前期進行地質上的勘查和設計，根據軟土特性，來進一步確定硅化物溶液的類型、濃度、用量和施工方案等，為施工活動的展開提供基本的指導作用。硅化物溶液通常由硅酸鹽或硅酸鹽前驅體、水和其他添加劑組成，其具體的配比應根據軟土地基的特性和設計要求確定。硅化物溶液可通過鉆孔、噴射及壓力注入的辦法注入土體中，其中鉆孔注入是在軟土地基中鉆孔后，通過注入管將硅化物溶液注入孔洞中；噴射注入是將硅化物溶液通過噴射設備噴射到軟土地基中；壓力注入是通過注入管施加壓力，將硅化物溶液注入軟土地基中。這一過程應注意注入的速度和注入量，以確保硅化物溶液分布上的均勻性，促使其可以同軟土地基中的顆粒充分發(fā)生反應，形成硅酸鹽膠結體[5]。

硅化處理的反應時間通常比較長，在等待充分反應膠結的過程中，應當注意保持軟土地基的穩(wěn)定狀態(tài)，盡可能避免外部因素的干擾或承受過度的荷載。在硅化反應完全后，需要對處理的效果進行檢測和驗收，這包括地基承載性試驗，硅酸鹽膠結體強度試驗等，以全面評估硅化處理的效果，了解軟土地基相關指標的改善情況，判斷其是否滿足水利工程的施工要求。

3 結束語

綜上所述，水利工程施工中，軟土地基的處理極為關鍵，一旦處理不到位，很容易因為軟土性能指標的不足，而對水利工程的穩(wěn)定性和安全性帶來威脅，因此采取合適的軟土地基處理技術，以保證軟土處理效果是非常有必要的。常見的軟土地基處理技術包括排水固結、堆載預壓等辦法，這些辦法能夠有效對軟土地基的相關指標進行改善，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。在應用相關處理技術的過程中，應當考慮工程的實際情況，選擇合適的處理辦法，并嚴格控制質量，以確保軟土地基的處理效果，保證水利工程的安全性。