軟土地基上建混凝土面板堆石壩的處理

周濤

（貴州省水利水電工程咨詢有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

隨著我國水利工程行業(yè)的快速發(fā)展，在施工過程中經(jīng)常會遇到軟土地基。與普通水利工程地基相比，軟土地基含水量大，承載能力弱，在外力作用下收縮力強，內(nèi)部疏松，內(nèi)部空間大，軟土地基更容易壓縮。作為水利工程的基礎(chǔ)，地基有著無可比擬的重要性，其質(zhì)量直接影響著水利工程的使用壽命。如果沒有堅實的基礎(chǔ)，即使路面牢固，也會出現(xiàn)問題。此外，地基條件的質(zhì)量直接影響地基的類型和基礎(chǔ)設(shè)計方案、工期的長短和工程投資的大小。若地基不能滿足相關(guān)強度要求則需要對其進行人工加固，現(xiàn)階段基土加固中仍然存在強度和穩(wěn)定性不足、壓縮和不均勻沉降、滲漏等問題。由于軟土的強度低、可壓縮性強，且孔隙率較大、含水量較高，因而在進行工程建設(shè)期間，如果不對下部軟弱土層做出有效的處置，勢必會影響到上部混凝土面板堆石壩的安全性與穩(wěn)定性[1]。鑒于此，施工過程中應(yīng)加強對軟土地基的研究，積極做好軟土地基的處理工作，消除上部工程項目存在的安全隱患。

1 混凝土面板堆石壩常見的病害與成因分析

首先，趾板作為壩體的重要組成部分，經(jīng)常出現(xiàn)較大的裂縫，尤其在壩體施工環(huán)節(jié)中，一旦趾板裂縫不能得到有效的處置，將嚴重影響到堆石壩的安全性。導(dǎo)致趾板出現(xiàn)裂縫的原因主要有兩點：一方面是由于基面巖體平整度較差，在受到施工期間震動作用的影響下，出現(xiàn)了裂縫；另一方面是由于趾板內(nèi)部的伸縮縫設(shè)計缺乏合理性，在受到溫度等因素的影響下，出現(xiàn)了較大的變形，并伴隨裂縫問題的出現(xiàn)。其次，面板出現(xiàn)變形破壞問題。具體施工期間，在面板的下部位置，由于碾壓振動等施工技術(shù)應(yīng)用不合理，就可能導(dǎo)致此類問題的出現(xiàn)。同時，如果墊層料的粒徑顆粒較大，在受到施工周期等因素的影響下，會發(fā)生不均勻沉降問題，這也將導(dǎo)致面板出現(xiàn)變形破壞問題[2]。此外，止水出現(xiàn)破損。施工期間，如果不能控制好止水位置混凝土的密實度，或者止水部位存在著搭接不到位等問題，都將導(dǎo)致止水發(fā)生破損，進而使?jié)B漏加劇。

2 混凝土面板堆石壩施工技術(shù)要點分析

（1）工程施工之前，應(yīng)重點控制放線工作與擠壓邊墻坡面修整工作的質(zhì)量。同時，還要開展脫空檢查。坡面偏差應(yīng)控制在±25mm 之內(nèi)，坡面修整完成之后，要做好測量驗收。

（2）上述工作完成后，要進行面板鋼筋與模板安裝。對于面板鋼筋的安裝，要嚴格按照設(shè)計圖紙的型式與規(guī)格要求進行，既可在加工廠內(nèi)部進行安裝，也可在施工現(xiàn)場進行安裝。在進行模板安裝工作期間，應(yīng)重點控制側(cè)模的制作與安裝質(zhì)量。

（3）模板安裝完成后，要著手開展面板混凝土的澆筑。這一過程中，要嚴格把控混凝土性能指標(biāo)，并選用合理的澆筑與振搗工藝。圖1 為堆石壩面板混凝土澆筑。具體澆筑工作期間，宜將混凝土的坍落度控制在5~9cm。施工時要結(jié)合現(xiàn)場施工進度，做好混凝土的運輸，不能出現(xiàn)澆筑中斷等問題的發(fā)生。一般來說，每塊面板的上部都會布置2 個卸料斗，并且下面與兩道溜槽進行連接，溜槽分段安裝于鋼筋網(wǎng)上。

圖1 堆石壩面板混凝土澆筑

（4）上述工作結(jié)束后，要進行收面。當(dāng)滑模滑升后，要立即開展第一次人工木模收面。這一過程中需要用到2m 靠尺刮平，并對面板平整度做出檢查。在進行二次收面工作時，要及時拆除側(cè)模板上安裝的模板，同時還要對縫面做出修整。

（5）當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計要求之后，要進行拆模和養(yǎng)護。養(yǎng)護過程中要結(jié)合工程現(xiàn)場的氣候、溫度等條件，選擇合理的養(yǎng)護方式，科學(xué)控制養(yǎng)護試驗[3]。

（6）止水施工。止水施工極為關(guān)鍵，對于縫面施工而言，要利用角向磨光機等設(shè)備對“U”形槽等位置進行沖刷，并去除表面的雜物，之后再進行擦干、刷底膠等操作。止水施工期間，要控制好搭接問題，并確保止水位置混凝土澆筑的密實度，防止?jié)B漏問題的發(fā)生。

3 軟土地基常見處理技術(shù)分析

首先，水泥粉煤灰碎石樁（CFG 樁）技術(shù)。該技術(shù)在軟土地基的處理方面有較為廣泛的應(yīng)用，施工之前需要在水泥中添加適量的粉煤灰、石屑等材料，同時還要添加碎石、砂和水等，并對其進行拌和。之后，再用成樁機械進行施工。使用該方法進行軟土地基處理時，有成孔效率髙、污染小、噪聲低等優(yōu)勢，同時施工質(zhì)量容易得到控制。其次，爆夯技術(shù)。以往在使用強夯技術(shù)進行軟土地基的處理時，經(jīng)常受到軟土層厚度的限制，使得強夯技術(shù)的應(yīng)用效果較差。在此背景下，爆夯技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)的應(yīng)用打破了軟土層厚度方面的限制，同時施工費用低，能夠有效降低施工工期。對于爆炸法、強夯法而言，其原理都是動力固結(jié)，通過施加動載荷的方式，進而提高地基承載力。另外，在進行軟土地基的處理期間也有用到雙向拌樁技術(shù)。該技術(shù)通過對動力傳動系統(tǒng)進行改良，使用了一心兩軸鉆桿技術(shù)，能夠有效提高攪拌質(zhì)量，提高樁機施工效率[4]。除此之外，軟土地基處理期間也有用到換填技術(shù)、排水固結(jié)技術(shù)、砂樁技術(shù)以及粉噴樁技術(shù)等，這里不再一一贅述。

4 混凝土面板堆石壩的處理方法與措施

軟土地基的存在，嚴重影響到上部建筑物、構(gòu)筑物的安全性能。同時，我國疆土廣闊，軟土分布較廣，如何做好軟土地基的處理一直是土木行業(yè)從業(yè)者關(guān)心的問題之一。隨著施工工藝與機械領(lǐng)域的不斷發(fā)展，在進行軟土地基的處理工作期間，新理論、新設(shè)備、新技術(shù)被源源不斷應(yīng)用到施工工作中，有效提高了軟土地基的處理質(zhì)量。對于面板堆石壩而言，主要建設(shè)在江、河、湖邊，這些區(qū)域的地基以軟土為主，因而施工過程中應(yīng)重點做好軟土地基處理[1]。

4.1 全挖法

施工期間，通過將軟土全部清除掉，使得壩體直接置于基巖之上，進而提高了地基的承載能力，同時增加了壩體的穩(wěn)定性、可靠性。但是，這一方法的開挖施工面較大，因而施工時需要消耗大量的人力、物力與財力，并且出渣問題如果得不到妥善的解決，也可能引發(fā)環(huán)境污染問題。除此之外，基礎(chǔ)開挖完成之后，會形成一個較大的深基坑，一旦遇到強降雨天氣，會引發(fā)排水問題，同時也將導(dǎo)致基坑的護壁加固難度增加。

4.2 固結(jié)灌漿法

由于河床下部砂礫石部分有良好的承載能力，在進行工程建設(shè)期間，為了降低河床趾板以及防滲墻的應(yīng)變量，通常需要對壩基上游部分進行固結(jié)灌漿處理，以此提高堆石壩施工質(zhì)量。具體施工期間，基礎(chǔ)固結(jié)灌漿主要使用的是水泥等材料，施工時需要向水泥漿液中添加化學(xué)外加劑，并利用專用的泵送裝置，把化學(xué)外加劑輸送至相應(yīng)的地層內(nèi)，使之與水泥漿液充分的混合[5]。灌漿過程中，要避免竄冒漿等問題的出現(xiàn)，以免影響施工質(zhì)量。固結(jié)灌漿法如圖2 所示。

圖2 固結(jié)灌漿法

4.3 強夯法

強夯法施工過程中，需要將夯錘上升至6~30m 的高空，并使其自由下落，借助夯錘的自身重力，達到夯實土體的目的。土體在受到夯實作用之后，其內(nèi)部的孔隙被壓縮，夯點四周將會形成裂隙，為土體內(nèi)部所含水的外逸提供了通道。隨著內(nèi)部所含水的不斷外溢，使得土體的承載力不斷增大。強夯法主要用于碎石土、砂土的地基處理，在軟土地基中，如果土體成分主要以低飽和度的粉土、粘性土為主，可用此方法進行地基處理。除此之外，如果地基為濕陷性黃土、雜填土等，也可用此方法進行處置。相比于其他地基處理方法而言，該方法所用設(shè)備較為簡單，且處理工藝簡單[6]。強夯法如圖3所示。

圖3 強夯法

4.4 振沖法

在進行粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土以及素填土等地基處理工作時，也有用到振沖法進行地基處理。如果施工現(xiàn)場軟土地基為黏性土、黃土，且抗剪強度不小于20kPa，那么在應(yīng)用振沖法進行地基處理時要開展前期的現(xiàn)場試驗，以確定該方法的適用性。振沖法應(yīng)用期間，需要利用振沖設(shè)備的強力振動性能，進而使得飽和沙土層發(fā)生液化，土體內(nèi)部的顆粒重新排列，孔隙率降低。目前，振沖法在壩基處理工程中有著廣泛的應(yīng)用，且從應(yīng)用效果來看也比較良好。采用振沖法進行施工時，對于設(shè)備、工藝的要求相對簡單，且造價方面有較大的優(yōu)勢。其中，表1 所列內(nèi)容為上述4 種處理方法的使用范圍及優(yōu)缺點。

表1 軟土地基處理方法及優(yōu)缺點

4.5 其他方法

除了上述4 種方法之外，在進行混凝土面板堆石壩施工時，也有用到旋噴法以及預(yù)壓法等技術(shù)。一方面，軟土地基處理可采用旋噴法。旋噴樁能夠顯著改善地基承載力，同時旋噴機還能進行定向噴射，進而形成連續(xù)墻。除此之外，所使用的旋噴樁還能進行聯(lián)鎖樁施工，進而提升地基的防滲能力。旋噴法可用于粉細砂、固軟黏土地基處理。但是，如果地基中的有機質(zhì)成分含量較大，那么其加固效果不好，施工時需要結(jié)合現(xiàn)場情況合理選用施工方法。另一方面，也可采用預(yù)壓砂井法進行軟土地基處理。在預(yù)壓砂井法中，利用加壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等，加速地基土孔隙水的排除速度，進而使得地基的有效應(yīng)力不斷增大，最終達到硬化固結(jié)的效果。但是，這種方法有相應(yīng)的局限性，比如孔隙水的排除時間較長，施工所用工期較長等。一般來說，預(yù)壓法主要用于處理地基沉降問題，用以提高地基的穩(wěn)定性。在大多數(shù)混凝土面板堆石壩工程中，由于預(yù)壓法的固結(jié)效果難以滿足設(shè)計要求，且施工工期較長，因而適用性受到限制。

5 結(jié)語

軟土地基由于受到自身土體性質(zhì)的影響，如果不對其進行合理的處理，勢必會影響到上部工程的穩(wěn)定性、安全性。在進行混凝土面板堆石壩施工時，要采用合理的處理方式，做好軟土地基的處置，提高地基強度與承載能力，確保上部構(gòu)筑物的安全性。