李紅娜

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊830000)

水利施工中軟土地基處理技術(shù)分析

李紅娜

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊830000)

文章針對軟土地基在水利施工過程中的主要特征進(jìn)行分析，介紹了處理軟土地基常見技術(shù)，特別介紹了處理軟土地基方法中的強(qiáng)夯施工法，它不僅可以極大地提高土體的強(qiáng)度和地基的承載能力，而且可以更有效地控制土的壓縮性，減弱土體的固結(jié)沉降，從而在水利施工過程中對軟土地基進(jìn)行加固處理，提高水利施工中的地基穩(wěn)定性，保證水利施工的安全和工程的質(zhì)量。

水利施工;軟土地基;處理技術(shù);分析

0 前言

隨著社會的進(jìn)步和飛速發(fā)展，水利工程的建設(shè)日趨重要，然而，水利工程一般施工的土質(zhì)較差，多為軟土，因此，水利施工的關(guān)鍵在于處理軟土地基。軟土地基為我國水利施工的常見土體，它的承載能力較弱，如果沒有處理好，將會影響整個工程的穩(wěn)定性。

因此，我國加快處理軟土地基技術(shù)的發(fā)展，它不僅可以改變地基土體的力學(xué)特性，而且可以有效地控制地基變形和增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。在水利施工過程中，施工人員可以針對施工地點(diǎn)的土體類型來選擇相應(yīng)的軟土地基處理技術(shù)，從而加固地基，增強(qiáng)水利施工中地基的穩(wěn)定性。

1 軟土地基概述

1.1 軟土地基的特征

所謂軟土地基是主要由承載力較低，壓縮性強(qiáng)，含水量較大的軟土所構(gòu)成的地基，而處理軟土地基就是為了提高地基的穩(wěn)定性。軟土地基的特征有以下幾個方面:

1.1.1 孔隙比較高

在相同的環(huán)境中，軟土地基的孔隙比通常高重塑土20%～40%。軟土地質(zhì)是因?yàn)樵谛纬赏翆拥木徛^程中，土體之間顆粒相互接觸膠結(jié)，卻沒有經(jīng)過壓密過程所導(dǎo)致的結(jié)果。

1.1.2 壓縮性較高

軟土的高空隙比直接導(dǎo)致它的高壓縮性。通過觀察分析軟土的壓縮特性曲線，可以得出:壓縮曲線的開始段比較平緩，但是當(dāng)壓力超出某一特定值，壓縮曲線就不再平緩，變成陡降段。如果繼續(xù)添加壓力，將會呈現(xiàn)又一個陡降段，在施加壓力的過程中，軟土的壓縮特性曲線經(jīng)歷了從突變到漸變的過程。

1.1.3 透水性較低

所謂土體抗剪強(qiáng)度是在土體剪切面上能夠承受的最大剪應(yīng)力，然而，軟土相對其他土體，抗剪強(qiáng)度較低，軟土抗剪強(qiáng)度大多在20 kPa以內(nèi)，透水能力較低，不利于軟土地基中的排水，由于軟土地基中的高孔隙水壓力，軟土地基的沉降時間也相應(yīng)地增加［1］。

1.1.4 靈敏度較高

軟土在觸變性上，呈現(xiàn)出較高的靈敏度，如果振動軟土，將會導(dǎo)致軟土結(jié)構(gòu)的破壞，從而降低軟土的強(qiáng)度甚至達(dá)到稀釋的狀態(tài)，由此導(dǎo)致軟土地基的沉降變形。

1.2 有效處理軟土地基對水利施工的重要性

就軟土地基而言，它主要由一種軟土層構(gòu)成。軟土層的土質(zhì)結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)為黏土和粉狀土，此外還存在一些沙土或者泥炭。

考慮到軟土地基中的組成成分，它將以建構(gòu)物產(chǎn)生某種程度沉降的方式來影響水利施工過程中建構(gòu)物的穩(wěn)定性。所以，水利施工單位應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況采取對應(yīng)的技術(shù)對軟土地基進(jìn)行正確且有效地處理，從而加固地基，增強(qiáng)水利施工中地基的穩(wěn)定性［2］。

由于軟土的土質(zhì)和其他土質(zhì)的差異，這種差異也是一種特殊性，需要特別對待，不然，它將很大程度上影響水利施工過程中地基的排水和承載力。因此，水利施工人員應(yīng)該采用適當(dāng)?shù)姆椒▉砀纳剖┕み^程中軟土的性質(zhì)，從而提高軟土地基的強(qiáng)度和承載力。

通常來說，正確且有效地處理軟土地基具有一定的難度，所以，它也注定成為水利施工過程中的重點(diǎn)。

由于我國地域遼闊，不同地區(qū)的土層具有不同的性質(zhì)，所以，很難找出適應(yīng)全國軟土地基統(tǒng)一的處理技術(shù)。因此，水利施工單位應(yīng)該結(jié)合施工地區(qū)的特點(diǎn)，工期以及造價，選擇合適的正確的有效的軟土地基處理技術(shù)［3］。

2 水利施工中軟土地基處理技術(shù)

軟土地基的結(jié)構(gòu)具有高壓縮性。它的承載力主要由淤泥和泥質(zhì)土層來承擔(dān)，因此，在水利施工過程中，必須處理好軟土地基，使其達(dá)到水利工程建設(shè)的需求。

2.1 換土法

在水利工程建設(shè)中，如果遇到較薄的軟土地基層，可以采用水泥或者沙土替換掉影響水利施工的軟土地基層，從而達(dá)到水利施工的要求。

為了降低換填軟土層的成本，應(yīng)該就地取材，并且采用回填土法。為了提高換土后地基的承載能力，填土后務(wù)必對換土后的地基進(jìn)行夯實(shí)，從而更好地滿足水利施工的要求。與此同時，對回填的土體進(jìn)行分層夯實(shí)，有助于增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性和減弱地基的變形［4］。

2.2 排水固結(jié)法

采用排水固結(jié)法來處理軟土地基，可以排出軟土地基中的水分，并且減小軟土地基中的孔隙水壓力和孔隙比，從而加快土體的變形固結(jié)，來提高土體的抗剪強(qiáng)度和軟土地基的有效應(yīng)力，最終增強(qiáng)地基承載力。

排水固結(jié)法主要由真空預(yù)壓法、砂井法和堆載與預(yù)壓法構(gòu)成。

如果地基為軟黏土，可以采用堆載預(yù)壓法，但是工期很長。

在建構(gòu)物施工之前，對軟土地基進(jìn)行堆載預(yù)壓，加快軟黏土地基的固結(jié)，使地基沉降盡快完成，然后再撤掉荷載轉(zhuǎn)而進(jìn)行施工建設(shè)。

需要注意的是，控制好加載的速度，分級進(jìn)行加載，以防喪失地基的穩(wěn)定性。如果地基為透水性較低的軟土地基，可以采用砂井法，通過對地基成孔進(jìn)行砂土灌注，從而進(jìn)行估計(jì)，加快排水的速度，使地基更加穩(wěn)定。

砂井法由于用料少、連續(xù)性較好且施工簡易等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于處理軟土地基。

如果地基為沒有透水層的軟土地基，可以采用真空預(yù)壓法，它首先將砂井布置于軟土地基，然后鋪設(shè)砂層，再用密封的膜來隔絕大氣和砂層，通過抽出砂層中的氣體，產(chǎn)生內(nèi)外壓強(qiáng)差，加快土體的固結(jié)。

2.3 振動水沖法

振動水沖是通過振沖器來進(jìn)行工作。振沖器由上噴水孔、振搗器和下噴水孔構(gòu)成，首先在軟土地基上打孔，然后在孔中注入砂石和泥土，最后夯實(shí)孔內(nèi)的材料，從而加固地基，提高地基承載力。

特別強(qiáng)調(diào)的是，在通過振動水沖法來加固地基的時候，通常規(guī)定初始沒有排水時的抗剪強(qiáng)度應(yīng)＞20 kPa。

2.4 旋噴注漿法

旋噴注漿法是通過電化學(xué)手段、氣壓和液壓的方式將同化的漿液灌入建構(gòu)物和地基介質(zhì)中，再通過加快旋轉(zhuǎn)來擺噴、旋噴和定噴，把噴射的漿液作為復(fù)合地基，從而達(dá)到地基沉降量的減少和地基承載力的提升。

旋噴注漿法中采用的漿液可以是水泥漿、黏土漿、硅酸鹽類等，旋噴注漿法更適合于黏性土、粉土、淤泥質(zhì)土等軟土地基的處理，例如，旋噴注漿法對于淤泥質(zhì)土地基的處理，效果更加好，它不僅能夠加固地基，而且能夠合理掌控地基的沉降。

2.5 加筋法

考慮到軟土地基中土體顆粒時常移動，把具有較強(qiáng)耐拉性能的工程材料埋置于水利施工的軟土地基中，增強(qiáng)兩者之間的摩擦力，從而使土體和埋置的工程材料融為一體。這樣可以提高其穩(wěn)定性并且大大降低變形性，從而使水利施工過程中的軟土地基滿足技術(shù)需求。

與此同時，還可以在軟土地基鋪設(shè)砂子，然后在其上面鋪設(shè)工程材料，當(dāng)工程材料受到拉力的時候，砂子的受力分布也將得到調(diào)節(jié)，從而使地基沉降量的減少和地基穩(wěn)定性的提高。

2.6 樁基法

對于分布面積較廣、含水量較高、軟土土層較厚的軟土地基，可以采用樁基法對其加固處理。

以前的樁基大多采用砂石樁和水泥樁，然而，隨著樁基的快速發(fā)展，在如今的水利工程建設(shè)中，得到大規(guī)模應(yīng)用的鋼筋混凝土樁逐漸取代以上兩種樁基。

鋼筋混凝土樁的原理是在軟土地基中采用機(jī)械成孔，再向孔中灌注混凝土，混凝土的離子交換和放熱效應(yīng)可以改善其周圍土體的力學(xué)特性，從而構(gòu)成混凝土樁地基。這樣不僅能夠有效控制地基的沉降，而且能夠增強(qiáng)地基的承載力。

與此同時，它不僅施工方便，成本較低，而且還可以確保水利工程的施工質(zhì)量。

2.7 深層攪拌法

深層攪拌法包含噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種，它的工作原理是通過深層攪拌機(jī)對石灰或者水泥和軟土地基進(jìn)行原位攪拌，從而增強(qiáng)土體。對于淤泥、粉土、淤泥質(zhì)土等軟土地基，深層攪拌法更加適用。

2.8 強(qiáng)夯法

對于采用強(qiáng)夯法對軟土地基進(jìn)行施工處理，應(yīng)該依據(jù)初始確定的強(qiáng)夯參數(shù)指標(biāo)，在水利施工現(xiàn)場進(jìn)行試夯，然后對夯前和夯后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，檢驗(yàn)強(qiáng)夯的效果，并且根據(jù)分析的結(jié)果調(diào)整和確定最后正是施工搶強(qiáng)夯的參數(shù)指標(biāo)。

對于采用強(qiáng)夯法的施工過程中，應(yīng)該采取先深后淺的改造順序，改造完所有地基土層，最后用推土機(jī)對最后改造的強(qiáng)夯面進(jìn)行填平夯實(shí)。由于其他地方的強(qiáng)夯，表層土產(chǎn)生松動，所以要進(jìn)行一次低能量的滿夯。

在采用強(qiáng)夯法施工之后，再次檢測工程質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)軟土地基上的地表層的密實(shí)程度小于下面的土層，說明最后的滿夯不合格。

為了更高效地處理軟土地基，就必須考慮到強(qiáng)夯法的有效加固深度。然而，影響強(qiáng)夯法加固有效深度的因素眾多，所以為了更好地處理軟土地基，應(yīng)該嚴(yán)格控制強(qiáng)夯法加固有效深度的影響因素。

與此同時，強(qiáng)夯法加固有效深度的計(jì)算公式主要有3種:理論法、經(jīng)驗(yàn)法和能量守恒法。這里就簡單介紹經(jīng)驗(yàn)公式法中的劉海沖計(jì)算法。

劉海沖結(jié)合國外強(qiáng)夯法加固有效深度的資料進(jìn)行分析，得出強(qiáng)夯加固地基有效深度可以根據(jù)地基土體的類別進(jìn)行區(qū)分計(jì)算:

碎石、塊石歸為A類;雜填土、填土以及吹填土歸為B類;砂類土和黏性土歸為C類，并且針對不同土體類型給出不同的強(qiáng)夯法有效加固深度計(jì)算公式:

式中:H為夯錘落距，m;h為有效加固深度，m;M為夯錘重量。

通過強(qiáng)夯法加固有效深度計(jì)算公式，可以得出強(qiáng)夯法有效加固深度，見表1。

表1 強(qiáng)夯法有效加固深度統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語

在水利施工過程中，軟土地基的處理好壞直接關(guān)系到工程的質(zhì)量與安全，因此，施工人員必須針對施工現(xiàn)場的實(shí)際情況合理制定軟土地基處理的方案，從而確保水利工程的質(zhì)量和安全。

［1］馮是明，鄒福華.水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2013(02):84-86.

［2］孫國靜，王寒芳，趙攀.對水利施工中軟土地基的處理技術(shù)分析［J］.河南科技，2013(03):113.

［3］吳燕，薛大偉，鄭青偉.水利施工中軟土地基處理技術(shù)綜述［J］.河南科技，2012(13):91.

［4］肖明志，高顯東.水利施工中軟土地基處理方法［J］.水利天地，2008(08):40.

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1007-7596(2014)06-0146-03

2013-12-19

李紅娜(1980-)，女，新疆烏魯木齊人，工程師。