巖土工程施工中軟土地基處理的方法與應(yīng)用研究

于海朋 河北中色華冠巖土工程有限公司

1 前言

地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且軟土較多，只有處理好軟土地基才能提高整個(gè)巖土工程的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)沉降問題。與此同時(shí)，軟土地基處理方法的應(yīng)用使巖土工程安全性以及整個(gè)工程質(zhì)量顯著提高，必須采取有效的加固處理措施，最大限度滿足工程需要。由此可見，當(dāng)前背景下對軟土地基處理方法進(jìn)行分析意義相當(dāng)深遠(yuǎn)。

2 軟土性質(zhì)

軟土性質(zhì)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第一，具有較高的壓縮性。軟土地基中具有較高的含水量，一定程度上影響液限系數(shù)和壓縮系數(shù)，壓縮性較高且系數(shù)越高[1]。一般情況下，若施工地區(qū)靠近河流或沿海地區(qū)，土層為欠固結(jié)構(gòu)軟土，如此一來在外力作用下地面出現(xiàn)沉降問題的概率更高。

第二，含水量較高。巖土工程中的軟土潤土及含水量較高，至少在35%以上，但不超過72%，若為淤泥，含水量顯著高于該數(shù)值。此外，軟土地基中含水量容易對其的抗剪強(qiáng)度和軟土地基壓縮性產(chǎn)生影響，由此可知軟土地基承載能力不足。

第三，滲透性偏低。軟土地基的軟土層滲透系數(shù)不高，對軟土固結(jié)狀態(tài)產(chǎn)生較大影響。在外力作用下嚴(yán)重影響了軟土固結(jié)速度，軟土地基整體強(qiáng)度不高。此外，軟土中一大部分都是有機(jī)物質(zhì)，在一定條件下容易出現(xiàn)氣泡，軟土位置被占據(jù)，從某種程度來說容易導(dǎo)致軟土滲透性顯著降低。此外，軟土中還包含大量的粉沙和細(xì)沙，較大程度上影響了軟土的滲透性[2]。

第四，相當(dāng)松軟。相當(dāng)松軟是軟土工程比較突出的特點(diǎn)，這也是軟土工程具有較大空隙的主要原因。此外，擴(kuò)大了軟土中的孔隙，相關(guān)施工人員在施工過程中處理軟土地基時(shí)必須提高重視。

第五，具有明顯的流變性。軟土地基中比較明顯的特點(diǎn)之一就是流變性，其對軟土土層抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生直接影響，且塑性指數(shù)和軟土工程抗剪強(qiáng)度二者同樣有著密切的聯(lián)系，即指數(shù)與強(qiáng)度大小成正比。一般情況下，軟土抗剪強(qiáng)度約在40%～80%之間，若軟土中的孔隙壓力完全被消除，則容易出現(xiàn)沉降問題。

第六，觸變性。軟土地基中巖土工程具有較高的觸變性，其指的是降低了軟土工程的總體強(qiáng)度，但在一段時(shí)間后該強(qiáng)度又有所恢復(fù)，這也是軟土地基比較突出的觸變性特點(diǎn)。而對于河流周邊或海洋周圍軟土工程而言，在外力或攪拌等影響下土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大改變，破壞性較強(qiáng)，甚至存在流動(dòng)的問題[2]。

第七，抗剪強(qiáng)度不高?？辜魪?qiáng)度與排水固結(jié)條件聯(lián)系相當(dāng)密切，與此同時(shí)，其還受到荷載施加速度影響，必須確保摩擦角度數(shù)處于合適范圍內(nèi)，以排水條件為基礎(chǔ)提升整體抗剪強(qiáng)度，促進(jìn)整體黏合程度的提高。

3 巖土程施工中軟土地基處理的方法

3.1 固化處理技術(shù)

施工人員應(yīng)用固化處理技術(shù)時(shí)通常都需要用到化學(xué)溶液，這是有效提高軟土地基承受壓力能力和軟土地基穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。不僅需要使用化學(xué)溶液，而且還需要使用膠結(jié)劑。此外，該技術(shù)的使用還需要拌和或灌入，這從某種程度上來說有利于膠結(jié)劑或化學(xué)溶液在土層中與軟土地基相關(guān)物質(zhì)結(jié)合，以此產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，以此達(dá)到良好的加固效果。

固化處理技術(shù)的應(yīng)用主要是在軟土孔隙中應(yīng)用不同的膠結(jié)材料，以此做好相應(yīng)的填充工作。如此，軟土顆粒之間的粘合度更高，一般情況下主要使用水泥、膠結(jié)材料等，還有可能用水玻璃[3]。應(yīng)用該技術(shù)的最后一步在于提高整個(gè)軟土工程的抗壓能力，軟土強(qiáng)度顯著提高。由此可見，固化處理技術(shù)的應(yīng)用使整個(gè)軟土地基強(qiáng)度不斷提高，且滲水性能現(xiàn)在降低，一定程度上可有效避免發(fā)生各種問題。

固化處理技術(shù)的應(yīng)用可使用的方式很多，比如粉噴樁法、深層攪拌法、旋噴法等，其中應(yīng)用得比較廣泛的就是粉噴樁法，使用的材料主要有水泥粉和石灰粉兩種。在一定作用下這兩種粉體材料形態(tài)發(fā)生改變，在風(fēng)力作用下被噴到軟土地基中，借助專用的機(jī)械設(shè)備攪拌，促進(jìn)材料和軟土地基的融合，讓其在物理作用與化學(xué)作用下更好地與地基發(fā)生固化硬結(jié)反應(yīng)，軟土地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性顯著提高。

3.2 換填處理技術(shù)

處理軟土地基時(shí)換填處理技術(shù)是應(yīng)用效果比較理想的一種，該技術(shù)與被人們稱為墊層技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用挖出了地基的軟土層，軟土層就不會(huì)存在于底基層上，之后借助高強(qiáng)度材料做好換填工作，但也要保證這些材料具有較低的壓縮性，可使用的材料有灰土、碎石、礦渣等，最后做好夯實(shí)處理工作，提高地基墊層的穩(wěn)固性。

應(yīng)用換填出來技術(shù)時(shí)施工人員要對地基土層承受力進(jìn)行明確，最大程度發(fā)揮換填材料的價(jià)值，承受壓力顯著提高，地基沉降問題得以解決。處理軟土地基時(shí)由于換填處理技術(shù)和其他技術(shù)相比更快捷，且操作簡單，但該技術(shù)的應(yīng)用范圍受限，僅適用于深度在3m以內(nèi)的軟土地基，若深度較淺則可以考慮使用該方法。這是因?yàn)樯疃容^深時(shí)工程量大，自然而然增加了經(jīng)濟(jì)成本，因此針對深度較深的軟土地基則可以應(yīng)用其他技術(shù)[4]。

3.3 振實(shí)擠密處理技術(shù)

處理上述兩組軟土地基處理技術(shù)之外振實(shí)擠密處理技術(shù)也是比較常用的技術(shù)之一，且取得理想的應(yīng)用效果。應(yīng)用該技術(shù)必須選擇類型合適的軟土，不僅包含松砂，而且包含雜填土、粉塵等。該技術(shù)主要針對的是表層孔隙和軟土體，并進(jìn)行擠密處理，處理后黏合和減小軟土地基表層孔隙，軟土地基強(qiáng)度顯著提高。

應(yīng)用振實(shí)擠密處理技術(shù)顯著提高軟土地基強(qiáng)度，該技術(shù)的應(yīng)用必須做好回填處理工作，應(yīng)用灰土和礫石，增強(qiáng)軟土地基強(qiáng)度，以此形成復(fù)合地基，地基承載能力更高[5]。該技術(shù)的應(yīng)用還包含一些操作環(huán)節(jié)和操作過程，必須在地基中打入樁管，之后應(yīng)用不同的材料填充，之后做好搗實(shí)工作。

通常情況下，處理巖土工程地基時(shí)可應(yīng)用振實(shí)擠密處理技術(shù)，使整個(gè)地基承受力和強(qiáng)度不斷提高，且其在深度在5m～20m之間地基處理效果較好。

3.4 夯實(shí)處理技術(shù)

軟土地基結(jié)構(gòu)在巖土工程中主要包含了碎石土和沙土，其中，碎石土中含有的黏土較多，具有較低的飽和度，因此很有必要應(yīng)用夯實(shí)處理技術(shù)，巖土工程中的地基處理效果更為明顯。因此，針對當(dāng)前夯實(shí)技術(shù)處理效果主要在于應(yīng)用物理機(jī)械碾壓，確保軟土地基表層土處于更為緊實(shí)[6]。

除此之外，在夯實(shí)處理中提高強(qiáng)大的沖擊力量，確保不會(huì)在軟土地基中形成強(qiáng)大的動(dòng)應(yīng)力，使團(tuán)體地基團(tuán)結(jié)效果顯著提高。因此，巖土工程施工過程中處理軟土地基時(shí)工作人員要合理利用夯實(shí)技術(shù)，應(yīng)用專業(yè)的工具，將錘子掄起高度控制在合適范圍內(nèi)，其在重力作用下錘子處于自然下落狀態(tài)，反復(fù)夯實(shí)和打擊后提高地基表層軟土強(qiáng)度，軟土地基表層壓縮性被有效降低。

一般情況下，應(yīng)用該技術(shù)同樣可以保證一定的夯實(shí)深度，約為1.2m，該技術(shù)的應(yīng)用需要注意高度重視土基含水量，將軟土地基含水量控制在合適的范圍內(nèi)，取得理想的效果。

4 巖土工程施工中軟土地基處理方法的應(yīng)用

4.1 測量放線

以工程具體需要應(yīng)用GPS定位系統(tǒng)、水平儀和全站儀等測量，在此基礎(chǔ)上建立水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)并測量平面控制網(wǎng)。而后在各個(gè)區(qū)域的邊界設(shè)置縱向和橫向控制樁，間隔90m設(shè)置1個(gè)，而后借助測設(shè)18m×18m的方格進(jìn)行施工放樣，而后定位測量密封溝、排水板、場地標(biāo)高等[7]。

4.2 平整場地

立足具體的施工需要，清理施工現(xiàn)場，將雜物、樹葉、石塊等，保證施工現(xiàn)場的平整和干凈，確保符合相關(guān)施工要求。

4.3 鋪設(shè)砂墊層

為了可以排出軟土層中的水和砂墊層的排水板，必須使用含泥量濃度為5%中粗砂作為砂墊層，確保水平滲透系數(shù)控制在5×10-3cm/s以上。

4.4 塑料排水管的鋪設(shè)

鋪設(shè)塑料排水管道的過程實(shí)際上是真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與排水效果聯(lián)系相當(dāng)密切。立足現(xiàn)場施工條件并應(yīng)用PVD型排水板，控制排水板間距，約為0.9m×0.9m，為正方形；將排水板插設(shè)的平均深度在18m左右，但不可穿透塑粘性土層。排水板外露長度應(yīng)控制在600mm以上，最后一排塑料排水板的搭設(shè)應(yīng)控制在距加固區(qū)便邊界控制在0.5m。

4.5 埋設(shè)檢測儀器

為了保證真空聯(lián)合預(yù)壓堆載法處理軟土地基取得預(yù)期效果，必須監(jiān)測軟土地基的各個(gè)方面，如靜水壓、土體深層水平位移、孔隙水壓等，而后將水位管、土層埋設(shè)孔隙水壓力傳感器、真空度測頭等埋設(shè)在土層中，實(shí)時(shí)監(jiān)測軟土層的變化[8]。

4.6 密封膜和土工織物的鋪設(shè)

土工織物是密封膜的保護(hù)層，膜上應(yīng)用的是無紡布織物，其面積必須保證大于密封膜邊界至少1.0m，將其與密封膜共同壓入密封溝中。以人工鋪設(shè)為主，應(yīng)用雙排線重疊，縫合連接“包縫”，鋪設(shè)編制土工織物，將其長度連接，確保其偏差在合理范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

綜上所述，巖土工程施工中軟土地基是相當(dāng)重要的內(nèi)容之一，該技術(shù)的應(yīng)用有利于整個(gè)巖土工程地基穩(wěn)定性的提高，取得理想的施工效果。因此，施工人員在具體的處理工作中要立足工程具體情況，降低施工過程中的不可控性，提高工程效益。