淺談水利施工中軟土地基處理的方法

曹建明

摘要：伴隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷提升，水利工程的建設(shè)施工價(jià)值越來(lái)越高，并且逐漸發(fā)展成為滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)需求條件的基礎(chǔ)性建筑工程。但在實(shí)際的水利工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)面臨軟土地基問(wèn)題，如果處理不當(dāng)，不僅會(huì)降低整個(gè)工程的施工質(zhì)量，還會(huì)為工程的后續(xù)施工埋下安全隱患?；诖耍瑢?duì)水利工程施工中軟土地基處理的方法進(jìn)行探討具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：水利施工；軟土地基；定義；特征；意義；處理方法

引 言

我國(guó)很多地區(qū)都存在著大面積的軟土地基，在水利工程施工過(guò)程中也經(jīng)常會(huì)需要在軟土地基上進(jìn)行。實(shí)際施工期間，必須根據(jù)軟土地基的具體特征以及水利工程施工的設(shè)計(jì)規(guī)定，確定最佳的軟土地基處理工藝。只有因地制宜的開(kāi)展軟土地基處理工作，才能夠使軟土地基的承載性以及穩(wěn)定性得到顯著的提升，更好地提高水利工程施工的質(zhì)量。

1 軟土地基概述

1.1 軟土地基的定義

水利工程和民生社稷存在很大的關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行選點(diǎn)的過(guò)程中往往是在河、海岸邊濕度比較高的地方。通常是以軟土地基為基礎(chǔ)，其中涵蓋了比較多的黏土、粉土和松軟土。同時(shí)，也擁有一定的細(xì)微顆粒有機(jī)土，泥炭和松散的砂石也是其中的一部分。軟土地基并沒(méi)有良好的穩(wěn)定性，內(nèi)部有比較大的空隙。如果接觸了水分的侵蝕，就會(huì)出現(xiàn)土質(zhì)下降的問(wèn)題。在進(jìn)行水利工程建設(shè)的過(guò)程中，對(duì)軟土地基，就應(yīng)該進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的排水準(zhǔn)備，讓地基得到固結(jié)處理。

1.2 軟土地基的特征

第一，低透水。軟土地基往往是由淤泥質(zhì)黏性土構(gòu)成。這樣的地基性質(zhì)并不能在滲水層面有很大的效果。在開(kāi)展施工之前，要對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，主要是從排水性能層面出發(fā)。其中經(jīng)常受到關(guān)注的便是排水固結(jié)方法。在進(jìn)行軟土地基排水的過(guò)程中，往往要涉及很大的精力。地基在沉降上會(huì)花費(fèi)比較多的時(shí)間。第二，高壓縮。軟土地基自身并沒(méi)有較強(qiáng)的強(qiáng)度。這樣，就會(huì)有一定的壓縮空間。在增加工程的質(zhì)量時(shí)，軟土地基就會(huì)受到工程的影響，受到一定的壓力。壓力的大小和塌陷之間是處于正比的關(guān)系。在其中有一個(gè)臨界值，那就是在壓力超過(guò)0.1MPa的時(shí)候，軟土地基就會(huì)發(fā)生變形，嚴(yán)重的可能會(huì)出現(xiàn)塌陷的問(wèn)題。第三，沉降速度快。通常情況下，我們從建筑的地面層面著手。如果地面建筑高，就會(huì)加劇軟土地基的沉降速度。在相同的軟土地基條件下，工程的總體質(zhì)量就會(huì)出現(xiàn)很大的沉降。第四，擁有不均勻的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，軟土地基在密度上存在很大的不同。同時(shí)，還會(huì)涉及不同強(qiáng)度的土質(zhì)。在軟土地基接受不同力度的時(shí)候，地面建筑的作用導(dǎo)致地面建筑出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題。在長(zhǎng)時(shí)間壓力下，就會(huì)出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題。

2 水利工程施工中對(duì)軟土地基進(jìn)行處理的意義

對(duì)水利工程中的地基進(jìn)行處理，可以有效改善地基透水性。這是因?yàn)樵诮ㄖ锵虏拷Y(jié)構(gòu)地層下面存在一定水流運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)對(duì)地層以上地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定壓力，為降低壓力對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，就必須要采取相應(yīng)措施對(duì)地基進(jìn)行處理。建筑物地基需要承受來(lái)自上部結(jié)構(gòu)的承載力，如果不進(jìn)行地基處理，就可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的地基土沉降。所以采取相應(yīng)措施可以改善地基壓縮特性，降低地基土沉降速度，同時(shí)可提高地基模量。地基抗剪強(qiáng)度關(guān)系著地基穩(wěn)定性，所以對(duì)地基進(jìn)行處理可以增加地基抗壓力，改善地基剪切特性，從而減少剪切破壞和壓力破壞。此外，地基處理還可以提高地基抗震強(qiáng)度，減少地震液化作用帶來(lái)的不利影響，改善地基動(dòng)力特性，消除或減少濕陷性土和膨脹性土的特性。

3 水利工程施工中軟土地基處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.1 做好軟土地基勘察工作

1）做好地面測(cè)繪調(diào)查工作

第一步是采取測(cè)繪手段對(duì)地基所處區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查研究，比如要對(duì)軟土地基所在范圍內(nèi)的地形地貌進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，了解地層沉積關(guān)系；然后對(duì)軟土地基的形成以及軟土地基的廣度、深度和地基地層的性質(zhì)等進(jìn)行測(cè)量分析，做出合理判定；另外還要對(duì)軟土地基砂夾層深度、構(gòu)成原因和地基排水條件以及地基埋藏深度等進(jìn)行充分分析。由于軟土地基上部建筑物對(duì)其產(chǎn)生影響，可能會(huì)使地基變形或強(qiáng)度發(fā)生變化，所以還要采取措施來(lái)解決這些問(wèn)題。同時(shí)還應(yīng)充分了解地表水和地下水水力之間的關(guān)系，對(duì)地下水埋藏條件、水位變化幅度和補(bǔ)給情況等進(jìn)行充分分析，這樣才能做好勘察工作。

2）確定勘察點(diǎn)

在開(kāi)展地基地質(zhì)勘察工作中，應(yīng)該根據(jù)地基所在范圍內(nèi)的地形地貌等特征和情況來(lái)合理選擇勘察點(diǎn)。一般勘察點(diǎn)之間的距離保持在30m左右，如果該區(qū)域范圍內(nèi)的情況比較復(fù)雜，則需要適當(dāng)?shù)卦黾涌辈禳c(diǎn)密度，避免因?yàn)榇嬖谑杪┒绊懻麄€(gè)勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。此外，在進(jìn)行勘察點(diǎn)的深度確定時(shí)除要考慮地基壓縮層深度外，還要根據(jù)建筑物具體情況和軟土地基特點(diǎn)來(lái)分析確認(rèn)。軟土地基相關(guān)的處理方案也要提前制定好，之后根據(jù)該方案做出相應(yīng)布設(shè)和調(diào)整。

3）勘探手段的選擇

根據(jù)上文對(duì)勘探手段的分析，在進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)一般會(huì)采用原位測(cè)試與鉆探取樣相結(jié)合的方式。原位測(cè)試是通過(guò)該十字板剪切和靜力觸探試驗(yàn)的方式取代鉆孔，這樣不僅可以有效縮短作業(yè)時(shí)間，而且還可以減少土工試驗(yàn)和鉆研取樣工作量，提高勘察工作質(zhì)量。在對(duì)軟土地基地質(zhì)勘察中，并不適合使用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的方法，選擇鉆探取樣方式會(huì)更適合，而且在巖土工程土層劃分上具有重要意義。在鉆探取樣中，主要采用的方式是薄壁取土器靜壓法，在軟土取樣過(guò)程中必須要保證從取樣到試驗(yàn)這一段時(shí)間內(nèi)樣本不會(huì)受到任何外界因素的影響。此外，除了要對(duì)軟土取樣外，還要對(duì)細(xì)沙層取樣。

3.2 施工處理環(huán)節(jié)

在進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，軟土地基加固方法應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選擇加固技術(shù)，還應(yīng)該充分考量整個(gè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境，同時(shí)預(yù)算工程的施工量。例如，在進(jìn)行比較大型的軟土地基施工時(shí)，應(yīng)該采用砂墊層作業(yè)方法，降低工程投入成本，而比較小型的施工項(xiàng)目則可以使用換填法進(jìn)行軟土地基施工。另一方面，作為水利工程施工中最為重要的一項(xiàng)施工任務(wù)，軟土地基的處理直接決定了水利工程的整體性能和質(zhì)量，所以一定要在施工處理過(guò)程中，將各類(lèi)施工隱患存在概率降至最低。

4 水利施工軟土地基處理方法

在水利工程開(kāi)展施工的過(guò)程中，就應(yīng)該針對(duì)軟土地基實(shí)行針對(duì)性的處理技術(shù)。在其中要關(guān)注土質(zhì)的硬度和強(qiáng)度，對(duì)材料進(jìn)行重點(diǎn)選擇。通常，水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)涉及了排水砂墊層技術(shù)、換填墊層處理技術(shù)、化學(xué)固結(jié)處理技術(shù)和物理旋噴處理技術(shù)。下面對(duì)水利工程施工所運(yùn)用的處理技術(shù)進(jìn)行一一闡釋?zhuān)唧w如下：

4.1 換填墊層處理技術(shù)

對(duì)于軟土地基而言，在完成勘察工作之后會(huì)獲取重要的結(jié)果，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況編制科學(xué)的處理計(jì)劃。目前水利工程軟土地基處理中，換填技術(shù)受到廣泛應(yīng)用，此類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用較為便利，技術(shù)要求較低，操作程序很簡(jiǎn)單。施工部門(mén)在工作中根據(jù)軟土地基的情況，挖去軟弱部分，填入新的材料，然后進(jìn)行地基的夯實(shí)處理。一般情況下，在交通較為擁堵的區(qū)域中，采用換填技術(shù)應(yīng)全面考慮填充物進(jìn)入問(wèn)題，以免影響區(qū)域交通安全。與此同時(shí)，在填充材料選擇工作中，應(yīng)按照建筑工程施工標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)填充材料進(jìn)行合理的選擇，可以利用砂石材料進(jìn)行換填處理，先去除表面的軟土部分，然后換填砂石混合料，保證穩(wěn)定性與強(qiáng)度。在換填的過(guò)程中，可以將卵石、砂石等材料混合在一起，主要因?yàn)槠鋸?qiáng)度較高，容易碾壓，透水性能很高，壓縮性很低，在換填之后除了可以提升地基強(qiáng)度之外，還能預(yù)防沉降問(wèn)題。在完成換填工作之后，應(yīng)當(dāng)重視夯實(shí)處理，選擇夯實(shí)設(shè)備，使得地基可以形成質(zhì)量較高的持力層，增強(qiáng)承載能力以及穩(wěn)定性。如若在換填施工環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)有空隙問(wèn)題，那么，就要選擇透水性能很高的原材料，并做好排水工作，加快軟土地基的凝結(jié)速度，預(yù)防膨脹問(wèn)題。在結(jié)束換填工作之后，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行夯實(shí)處理，以免影響地基穩(wěn)定性。需要注意的是，換填施工技術(shù)應(yīng)用之前，應(yīng)徹底的對(duì)雜草或是其他垃圾進(jìn)行清理，如若填坑之內(nèi)存在積水，就要做好排水工作，在清理之后才能將換填材料融入其中。

4.2 排水砂墊層法

排水砂墊層法適用于水分含量較大的淤泥性土和泥炭土，其施工原理也十分簡(jiǎn)單，主要是利用砂墊層促進(jìn)地基水分的排除，但砂墊層要填充在地基的底部，是為了增強(qiáng)地基的防水性，也會(huì)將砂墊層鋪在黏土層。砂墊層一般選用鵝卵石和粗砂作為原料，鵝卵石和粗砂能夠最大限度的保證材料之間留有較大縫隙，幫助地基內(nèi)部氣體的排出。在使用排水砂墊層法時(shí)，一定要留出排水槽，從而有效的提升排水速度，加快地基的固結(jié)速度。

4.3 化學(xué)固結(jié)法

化學(xué)固結(jié)法一般被應(yīng)用于比較特殊的軟土地基當(dāng)中，化學(xué)固結(jié)法較之前的幾種方法更為復(fù)雜，不僅要改變地基的結(jié)構(gòu)，還要選用相關(guān)的化學(xué)材料進(jìn)行填充，在使用化學(xué)固結(jié)方法的過(guò)程中，一共分三個(gè)步驟：一是灌漿，灌漿工作需要利用相關(guān)的電化學(xué)和氣壓的原理來(lái)完成，并向軟土地基中加入石灰石，通過(guò)其中的反應(yīng)來(lái)加固地基；二是合成材料填充，這些合成材料一般都是由人工制成，將合成材料填入軟土地基中，將其與軟土緊密結(jié)合在一起，不僅能夠增強(qiáng)軟土地基的韌性，還能夠減緩軟土地基的沉降速度；三是硅化加固，硅化加固主要是為了能夠?qū)④浲两M織更好的黏合在一起，這個(gè)過(guò)程是利用硅酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)而生產(chǎn)膠裝凝聚物，使其增加軟土底層的硬度和抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，為水利工程的后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。

4.4 振動(dòng)水沖法

振動(dòng)水沖法一定要遵循嚴(yán)格的施工程序來(lái)進(jìn)行施工，首先要做的就是鉆孔作業(yè)，然后才能利用相關(guān)的水泥和砂石等材料來(lái)加固軟土地基，但在施工過(guò)程中，一定要確保施工順序的合理性，在機(jī)械設(shè)備的選擇上要符合國(guó)家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，要滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。最為關(guān)鍵的是，在使用振動(dòng)水沖法之前，一定不要采取任何的排水作業(yè)，否則可能會(huì)影響到工程質(zhì)量，如果軟土地基的強(qiáng)度降低，后續(xù)的水利工程施工環(huán)節(jié)和最終的施工質(zhì)量都會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

4.5 旋噴注漿處理技術(shù)

旋噴注漿處理技術(shù)就是利用氣壓、液化等方法進(jìn)行，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，將通過(guò)排水固化的漿液灌輸?shù)降鼗目p隙中。在運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)處理軟土地基時(shí)，一般固化的漿液分別是水泥漿、水泥砂等。運(yùn)用高速旋轉(zhuǎn)的方法不斷將漿液滲透到護(hù)岸地基中，通過(guò)這樣的方式能夠很大程度的提升軟土地基的承受能力，從而能夠降低軟土地基沉降現(xiàn)象發(fā)生。旋噴注漿的處理技術(shù)具有一定專(zhuān)業(yè)性，操作人員要規(guī)范的操作設(shè)備，根據(jù)施工的具體步驟和流程對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。在實(shí)際工作中，施工人員要依據(jù)高壓設(shè)備進(jìn)行合理的水泥噴射，這樣能夠幫助漿液和軟土層固結(jié)之后出現(xiàn)旋噴柱，能夠?qū)ψo(hù)岸工程中的軟土地基起到加固穩(wěn)定的作用。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在水利工程施工中，企業(yè)應(yīng)制定完善的施工方案，重點(diǎn)關(guān)注軟土地基處理工作，篩選最佳技術(shù)措施進(jìn)行軟土地基的處理，全面提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及承載力，通過(guò)科學(xué)化以及合理化的施工方法，增強(qiáng)軟土地基施工效果，優(yōu)化各方面的工作模式以及體制，滿(mǎn)足目前時(shí)代發(fā)展需求，形成與時(shí)俱進(jìn)的軟土地基施工觀念，充分發(fā)揮相關(guān)技術(shù)的積極作用。

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（作者單位：中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）