□鄭佩莉(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局)
水利工程建設(shè)中,經(jīng)常會遇上建設(shè)區(qū)是軟土地基的情況。軟土地基主要是淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和黃土、粉土等土質(zhì)較軟、水含量大的土體。我國的國土范圍較大,不乏軟土地基,尤其是人們的生活區(qū)大多分布在沿河區(qū),這些地區(qū)往往軟土地基分布頻繁。目前,我國的水利工程逐漸增多,軟土地基對水利工程的施工尤為不利。文章就軟體地基的基本特征進行分析,根據(jù)水利工程施工需要,談?wù)撥浲恋鼗奶幚矸椒ā?/p>
軟土地基的主要特性是含水量高、抗剪強度低、孔隙比大、易壓縮性、固結(jié)系數(shù)小、透水性差、靈敏度高、土層分布復(fù)雜、各層物理性質(zhì)差大等,主要是由于年降水量大的地區(qū)和由河流、湖沼、濱海等長期累積起來的。
承載能力差,一般的軟土地基承載能力不會超過50kN/m2??紫侗萫=1~2,含水量w=50%左右,較高者甚至超過200%。飽和度較高,透水性差。滲透系數(shù)k≤1(mm/d)。透水性會影響地基的壓密固結(jié)。抗剪強度弱。軟土無側(cè)限抗剪強度<30kN/㎡。靈敏度過高,抗擾性極差。在水利工程施工過程中,如果軟土地基的土體結(jié)構(gòu)未被破壞時具有30kN/㎡的抗剪強度,受到破壞時,抗剪性強度可以忽略不計。
換填法是將軟土地基原有的淺層土挖除,再填入砂石、礦渣、灰土、素土、卵石等質(zhì)地較硬、穩(wěn)定性高、強度較高和抗侵蝕性的材質(zhì),根據(jù)需要可以同時填充不同材質(zhì)或分層填充,再對其進行壓制,使填充土質(zhì)達到要求密實度。換填法實際上就是人工地基,對土質(zhì)進行改造,讓其有足夠的適用性。實際表明,換填法有效地減少了沉降量,提高了持力層的承受強度,有效地控制了土層的脹縮性和濕陷性。換填法是常用的軟土地基處理方法,對付大面積軟土地質(zhì)比較實用,一般用于處理濕陷性黃土、膨脹土、低洼區(qū)域和季節(jié)性凍漲土等軟土地基,處理深度在2~3m左右。
置換法實際上也是一種人工地基,是用碎石、砂等硬質(zhì)材料將軟土置換,形成人工復(fù)合地基。在置換法的基本原理上,人們根據(jù)施工的需要研究出了多種施工方法,如碎石樁法、石灰樁法等。碎石樁法是用一個振沖器,在軟土地基中噴高壓水流,使之成孔,向孔中填充砂和碎石等材質(zhì)較硬的地質(zhì)材料,成為樁體,根據(jù)需要安排樁體的排列,由碎石樁和土質(zhì)成為復(fù)合地基,達到施工的目的需要。這種方法有效地提高了原有土質(zhì)的承載力,實際使用中顯示,它有效地減少了軟土地基缺陷導(dǎo)致的現(xiàn)象率。置換法中的碎石樁法有不受地下水影響、成本不高等優(yōu)點,使用效果較好。適用于淤泥質(zhì)土、粉土和砂土等地基。
針對較為柔軟的黏土地基,石灰樁法是個有效的選擇。石灰樁法是使用機械將地基打孔,并填充生石灰,再壓制成地下樁。生石灰遇水會發(fā)生吸水、放熱、膨脹,并且生石灰和土之間會發(fā)生物理反應(yīng),能有效地改善土體的性能。根據(jù)需要,也可以在生石灰中摻和其他材料,以達到目標(biāo)要求。
注漿法是用注漿管通過鉆土裝置帶入需要處理的土層,再用高壓將制備材料(一般是水泥或水泥砂漿)噴入土體。注漿管是經(jīng)過特別的制作,它可以完成土下的提升和旋轉(zhuǎn)過程的注漿工作。在注漿管的提升過程中,如果不進行旋轉(zhuǎn),就形成漿墻。如果需要旋轉(zhuǎn),則形成漿柱,待漿體凝固,就能起到提升地基承載力的作用。
水泥攪拌樁法是用固化劑對軟土進行加固處理的方法,一般使用水泥和石灰等材料。具體操作過程是用攪拌機將固化劑送入軟土組織,再進行攪拌,使土體和固化劑形成整體,讓固化劑對軟土產(chǎn)生固化作用,起到直接固化土體的作用。該方法適用于水分含量較高的土質(zhì),如淤泥、飽和黃土、粉土等。
在加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的配合下,使軟土地基的水分得到排除。排水系統(tǒng)主要是排水砂溝和水平墊層以及其它的水平排水體和垂直排水體(排水砂井和塑料排水板)。加壓系統(tǒng)包括降低地下水位、真空預(yù)壓、強載預(yù)壓等,加壓系統(tǒng)可以聯(lián)合使用,起到明顯的成效。首先將加固范圍的植被和多余巖石等清理干凈,在土表面鋪上水平墊層,然后豎直下壓塑料排水板,使水平墊層橫向安置排水管道。再使用加壓系統(tǒng)對土體進行強壓,使軟土地基的孔隙水平排除。但這個方法存在一定的局限性,目前由于施工效益的要求并不經(jīng)常使用。但該方法成本相當(dāng)?shù)?,一般不會增加施工的資金使用。
加筋法是利用抗拉力相當(dāng)強的人工合成材料,混置于預(yù)先計算好的土層。讓拉筋產(chǎn)生的摩擦力和土顆粒位移的作用,使土和合成材料形成整體,增加軟土地基的綜合性能。強夯法是指用高質(zhì)量的夯錘,提升到高處,讓它自由下落,達到對軟土的夯實作用。夯實法處理的土質(zhì)具有明顯的性能增強,該方法有效地解決了建筑的沉降現(xiàn)象。
2012年,人們創(chuàng)造出用松木樁對軟土地基進行處理,該方法實際是我國古代在進行軟土地基施工過程中所應(yīng)用的古老方法。經(jīng)過人們的詳細分析和計算,證明松木樁針對飽和土具有有效的處理作用。松木用于處理軟土地基具有簡單實用、施工方便、節(jié)約成本的多項優(yōu)點。具體方法是選用完整的松木(不用老木),直徑在20cm以上,在打樁前,將松木的一段削尖,成錐形。按照需求將樁體打入土層,打樁時要保證樁體垂直下壓。一般使用挖掘機來進行打樁,目前沒有專業(yè)的這類小型打樁機。打樁布置要從地基的四周往內(nèi)打,樁體預(yù)留15cm左右,待打樁完畢后,用鋸子將過高的樁頭鋸掉,保證所有的樁頭在一個水平面上。然后再鋪上硬質(zhì)材料(砂石、礦渣、煤渣等)30cm高度,將樁體完全覆蓋,鋪平壓實,澆灌混凝土。這就起到了軟土地基的處理作用。實際證明,該方法效果良好,在將來的水利工程對軟土地基的施工中可以嘗試使用。
軟土地基的處理質(zhì)量在一定程度上就等于水利工程的質(zhì)量。嚴(yán)格控制水利工程的施工,根據(jù)相關(guān)文件的要求,要把水利工程的項目做好,項目負責(zé)人要有認(rèn)真負責(zé)的工作態(tài)度和意識。在水利工程的立項、報建、開工和竣工的關(guān)口需要把握好。水利工程的“三制”,即項目法人責(zé)任制、建設(shè)監(jiān)管制、招標(biāo)承包制,需要大力推廣。質(zhì)量的控制措施要強化,在實施軟土地基處理方法時,要根據(jù)實際情況進行詳細分析,選擇采用哪種方式需要明確,以確保處理方法有效,提高施工質(zhì)量,為水利工程的建設(shè)打好基礎(chǔ)。
軟土地基給項目施工帶來了極大的困擾,在長期的施工經(jīng)驗中,人們總結(jié)出許多有效的處理方法。我們在選擇使用方法時,不能盲目使用,要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況,合理地進行處理。結(jié)合周圍的環(huán)境進行有效的處理,靈活多變的處理方法能提高施工質(zhì)量,縮短施工工期,還為以后的施工做出了經(jīng)驗準(zhǔn)備。地基的處理影響著施工的成本問題,軟土地基的處理為水利工程施工帶來了可靠性和安全性。處理的主要目的就是為了水利工程施工的順利進展。
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