淺析水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)要點(diǎn)

胡靖宇

【摘 要】水利工程的頻繁破碎，嚴(yán)重制約了我國水利工程的可持續(xù)發(fā)展。地基作為建筑的基礎(chǔ)，對建筑的墻體起著支撐作用。地基施工的質(zhì)量直接影響到后續(xù)工程的發(fā)展和建筑的使用壽命。目前，我國水利建設(shè)選擇的地基多為軟土地基。其自身的高含水率、大缺口、承載量差會導(dǎo)致地基周圍的土地變形傾斜，影響建筑的整體安全性。本文主要分析了軟土地基處理在水利工程建設(shè)中的技術(shù)要點(diǎn)，并尋求了科學(xué)、有效的水利工程軟土地基處理方法。希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】水利工程；軟土地基；水泥攪拌技術(shù)

引言

水利工程的發(fā)展與我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有密切的聯(lián)系，其自身具備社會公益性的特點(diǎn)，這也會對人們生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要作用和意義。而軟土地基處理技術(shù)在水利工程施工中也具有非常重要的作用和意義，如果其中出現(xiàn)一點(diǎn)問題，都會對整個(gè)水利工程施工質(zhì)量造成影響。所以，在實(shí)際開展地基處理工作的過程中，需要提前對施工現(xiàn)場和狀況進(jìn)行了解，當(dāng)遇到軟土地基的情況下，必須要及時(shí)采取軟土地基的處理技術(shù)，從而避免水利工程出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的問題。

1軟土地基的特征性、重要性和研究背景

1.1軟土地基的特征性

通過對軟土地基的概念進(jìn)行探究可知，軟土地基主要是由粉土與黏土等細(xì)微顆粒所組成的，這些質(zhì)地松軟、孔隙較大的有機(jī)質(zhì)土、松散砂及泥炭在很大程度上降低了軟土地基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，致使軟土地基區(qū)域穩(wěn)定性較差，容易引發(fā)地基松動、滑坡等嚴(yán)重危害。結(jié)合軟土地基的觸變性進(jìn)行分析，軟土地基的觸變性具體指的是軟土在未遭受破壞時(shí)所呈現(xiàn)出的固態(tài)形態(tài)，一旦軟土地基的形態(tài)結(jié)構(gòu)遭受破壞與影響，就會又原本的固態(tài)性轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)。結(jié)合軟土地基的低透水性情況進(jìn)行分析，在常見的工程建設(shè)當(dāng)中，軟土地基的透水性能交叉，因此需要較長時(shí)間的技術(shù)處理來提升地基的整體質(zhì)量。軟土地基還具有高壓縮性的特點(diǎn)，當(dāng)軟土地基受到高壓影響以后，地基壓縮系數(shù)的數(shù)值就會發(fā)生轉(zhuǎn)變。當(dāng)軟土地基內(nèi)的垂直壓力達(dá)到01Mpa以后，地基區(qū)域內(nèi)就會因?yàn)閴嚎s而出現(xiàn)變形，這就給地基上的工程建筑施工造成了嚴(yán)重的影響。軟土地基的主要組成部分是高分散的顆粒與微細(xì)顆粒，兩者之間的土質(zhì)密度不同，因此，在建筑工程施工的過程中，軟土地基的不均勻性受力情況往往會導(dǎo)致軟土地基上的建筑物出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的水利工程施工問題。

1.2軟土地基處理技術(shù)的重要性

在實(shí)際開展軟土地基處理工作的過程中，由于軟土的土質(zhì)比較特殊，在實(shí)際施工的過程中，還會添加大量的摻和劑，而這些特點(diǎn)與軟土地基自身滲透性的特點(diǎn)之間具有密切的聯(lián)系，這些都會對地基自身的排水功能和承載能力造成影響，所以，在實(shí)際開展水利工程施工的過程中，需要對水利工程中的地基強(qiáng)度嚴(yán)格控制。另外，在水利工程施工的過程中，其主要區(qū)域都是修建公路，在這樣的情況下，如果不能夠?qū)浲恋鼗鶉?yán)格處理，就會導(dǎo)致城市交通運(yùn)輸狀況受到嚴(yán)重的影響。由此可見，在這樣的情況下，軟土地基處理技術(shù)與水利工程建設(shè)施工質(zhì)量之間具有密切的聯(lián)系，最終進(jìn)一步保障水利工程的健康發(fā)展。

1.3水利工程施工中軟土地基的研究背景

水利工程大多建在河流和海岸邊，濕度較大，以軟土地基為主，其主要構(gòu)成有黏土、粉土、松軟土、有機(jī)土以及一定的泥炭和砂土等，土壤內(nèi)部空隙大，穩(wěn)定性差，受水分侵蝕后容易下沉。軟土地基具有觸變性、高壓縮性、低透水性、沉降速度快和不均勻性。具體體現(xiàn)在：觸變性是指軟土在受到水分侵蝕后會從固體形態(tài)變成流動形態(tài)。而且軟土區(qū)域在固結(jié)地基時(shí)需要經(jīng)過長期的排水準(zhǔn)備。另外當(dāng)受到高強(qiáng)度壓迫時(shí)，建筑物會發(fā)生沉降，尤其是在壓力超過0.1MPa時(shí)，軟土地基變形，建筑物大面積沉降，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，且隨著負(fù)荷的增加，沉降速度會越來越快。軟土的組成非常復(fù)雜、不均勻，導(dǎo)致其受力不平衡，沉降出現(xiàn)差異。軟土地基如果在施工前未做到有效的處理，會帶來非常嚴(yán)重的危害。由于軟土地基的不可預(yù)見性，非常容易導(dǎo)致其上的建筑物出現(xiàn)沉降事故，如果受力不平衡，不止會發(fā)生沉降，還會導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)倒塌或者墻體龜裂。因此，本文對水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析研究，希望能夠提高水利工程的安全性。

2水利工程軟土地基處理技術(shù)

2.1換土法

換土法是軟土地基處理過程中應(yīng)用最多的方法之一，同時(shí)也是操作最為簡單和效果非常明顯的方法。換土法能夠改變原有地基的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和受力特性，從而讓原本不符合承載力要求的地基符合承載力要求。施工過程一般可以采用灰土、碎石、大量水泥等替換原來的軟土，這種施工方法流程簡單，效果明顯。但是此種方法的局限性很高，運(yùn)輸距離、軟土深度、面積等都會引起施工成本的增加，從而限制這種處理方法的使用。因此，在決定選用換土法處理之前要對工程所在地周邊進(jìn)行詳細(xì)的考察，以便能夠就地取材，降低換填材料的運(yùn)輸成本。施工處理過程中要注意每層換填厚度、壓實(shí)度、分段分層搭接長度等，確保換填土質(zhì)的密實(shí)度和承載力要求。

2.2樁基法

樁基法適用于軟土層厚度較大的工程，通過樁基礎(chǔ)將建筑物產(chǎn)生的荷載直接作用在持力層上，從而滿足地上建筑物的承載力要求。樁基礎(chǔ)按照受力原理分為端承樁和摩擦樁，軟土地基一般采用端承樁，因?yàn)檐浲翆硬荒軌蚺c樁身形成滿足要求的摩擦力，而按照工序可以分為預(yù)制樁和灌注樁。在目前水利工程軟土地基處理中預(yù)制樁使用的較為普遍。具有施工簡便、成樁質(zhì)量高等特點(diǎn)，在施工過程中群樁可以采用從中心向兩側(cè)對稱施打和逐排順序施打，避免由于沉樁造成樁間土體密實(shí)度提高而難以施打，也避免土體內(nèi)部應(yīng)力過大，從而影響軟土地基的處理效果。

2.3振動沖水法施工技術(shù)

依照相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在不對軟土地基處理的情況下，就需要對軟土地基開鉆鉆孔處理工作。而在實(shí)際開展工作的過程中，需要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，確保能夠?yàn)榈鼗於ㄒ粋€(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，對于這個(gè)施工技術(shù)來說，對各個(gè)施工流程的要求較高，在實(shí)際開展鉆孔工作的過程中，由于軟土地基的環(huán)境具備復(fù)雜性的特點(diǎn)，但其自身的難度也較大。

3水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1填墊層技術(shù)

該技術(shù)主要用于軟土厚度在2-3cm之間的軟土地基，主要是將該部分軟土用穩(wěn)定性和強(qiáng)度更高的材料進(jìn)行替代。一般選用的填墊層材料為砂石或者卵石等，這些材料密度高、強(qiáng)度大、透水性好且壓縮性小，可以提升軟土地基承受載荷的能力。進(jìn)行填墊之后需要對地基進(jìn)行夯實(shí)處理，如果材料間的空隙較大，還需要進(jìn)行排水處理，防止出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象。使用該技術(shù)時(shí)需要注意：一是填墊材料的選擇要合適，以砂礫、粗砂和碎石最佳；二要清理填層內(nèi)的環(huán)境，排出坑內(nèi)的多余積水，做好地基固定工作；三在施工中要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程施工，并采用夯實(shí)、碾壓等方法提高地基的穩(wěn)固性。其次，目前最主要的軟土地基處理方式是深層水泥

3.2化學(xué)固結(jié)法

3.3.1化學(xué)固結(jié)法的技術(shù)特點(diǎn)

化學(xué)固結(jié)法是利用化學(xué)材料使軟土地基達(dá)到排水固結(jié)的目的，這樣對地基的穩(wěn)定性能夠進(jìn)行提高?；瘜W(xué)固結(jié)法包含很多處理方法，例如：灌漿法，高壓噴射法和深層攪拌法等。其中深層灌漿主要是使用水泥、石灰等材料做為固化劑，利用深層攪拌機(jī)將水泥、石灰等攪拌進(jìn)軟土地基中，這樣能夠?qū)④浲梁凸探Y(jié)劑充分的粘合在一起。

3.3.2化學(xué)固結(jié)法的施工要點(diǎn)

化學(xué)固結(jié)法的應(yīng)用要對化學(xué)方法進(jìn)行使用，從而提高軟土地基的強(qiáng)度和承載能力，降低軟土地基的沉降量，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)軟土地基的處理。使用化學(xué)固結(jié)法對水泥和地基之間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行有效的控制，同時(shí)利用物理加固法對其進(jìn)行有效的管理，這樣能夠?qū)浲恋鼗墓探Y(jié)速度進(jìn)行改善。在對軟土地基進(jìn)行處理時(shí)使用灌漿法，能夠?qū)④浲梁蜐{液均勻的分布在一起，保證地基的處理效果。在對高壓噴射注漿法進(jìn)行利用時(shí)要對壓力大小情況進(jìn)行密切的關(guān)注，避免在施工中出現(xiàn)起包、不均勻的沉降問題。深層攪拌法要選擇合適類型的攪拌機(jī)械，對攪拌時(shí)間以及均勻性要進(jìn)行密切關(guān)注，避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，導(dǎo)致地基處理效果不明顯。

3.3填墊層技術(shù)

填墊層技術(shù)主要適用于軟土厚度在2～3cm之間，在施工過程中需要將表面軟土層去除，更換為穩(wěn)定性以及固體強(qiáng)度較高的材料。所選用的填墊層材料主要包括砂石、卵石等材料，此類材料具有自身密度高、強(qiáng)度高、透水性良好以及壓縮性小等特點(diǎn)，能夠最大程度提升軟土地基的承載負(fù)荷，降低地基沉降的幅度，推動軟土層排水固結(jié)的效率。此外，對于土層的膨脹以及凍脹有著較為明顯的作用。當(dāng)填墊層更換完成后，需要對處理后的地基進(jìn)行夯實(shí)，確保地基具備良好的承載力和持久力，提高地基的穩(wěn)定性以及抗壓性。如果在填充過程中，發(fā)現(xiàn)材料之間空隙較大，可以采用透水性較好的材料進(jìn)行排水，加快軟土地基的快速凝結(jié)，進(jìn)而防止凍脹現(xiàn)象的發(fā)生。在砂石換填層技術(shù)施工過程中，需要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：①選擇合理的施工材料，諸如砂礫、粗砂以及碎石等材料，通過人工優(yōu)選出最頂級的砂礫，用做填層材料，并將周圍的雜草等物質(zhì)清理干凈。②施工前準(zhǔn)備事項(xiàng)。將換填層內(nèi)的雜草、枯枝清理干凈，通過排水技術(shù)將坑內(nèi)多余的積水排出，并做好地基的固定工作。③在地基施工過程中，需要遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)流程，并且在填充材料時(shí)，通過夯實(shí)、碾壓等方法，加強(qiáng)地基的穩(wěn)固性。

3.4添加劑法施工技術(shù)

在軟土地基處理的過程中，如果采取添加劑施工技術(shù)，需要將生石灰和水泥添加到軟土層中，確保能夠?qū)④浲翆又械某杀竞屯寥澜Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，從而進(jìn)一步強(qiáng)化地基自身的強(qiáng)度。另外，當(dāng)軟土地基自身強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，就會進(jìn)一步提高軟土地基自身的穩(wěn)定性。而在實(shí)際施工的過程中，需要將土壤和添加劑比例嚴(yán)格控制，從而進(jìn)一步體現(xiàn)出添加劑自身的價(jià)值和作用。

結(jié)語

水利工程基礎(chǔ)安全關(guān)系到整個(gè)建筑的穩(wěn)定和安全，同時(shí)也對人民生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。目前我國水利工程軟土地基處理過程中存在許多問題，大大縮短了水利工程的生命周期。通過對軟土地基的進(jìn)一步了解，可以發(fā)現(xiàn)軟土地基的處理方法較多，但相應(yīng)的成本和效果也不同。從這個(gè)角度看，在軟土地基處理過程中，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的處理技術(shù)，最大限度地提高水利工程的整體質(zhì)量。

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（作者單位：南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局）