崔金剛,陳又貴

(中國水利水電第六工程局有限公司,沈陽 110000)

通過軟土地基處理技術(shù)提高地基承載能力和穩(wěn)定性、減少建筑物的沉降和傾斜、確保施工質(zhì)量和安全。近年來,隨著科技的不斷進(jìn)步和施工經(jīng)驗(yàn)的積累,軟土地基處理技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善。目前,常用的軟土地基處理方法包括堆載法、減壓法、注水法、充氣法、振動(dòng)法、噴射法等。這些方法的選擇應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件、工程要求和處理方法的效果等因素綜合考慮。

1 軟土地基概述

1.1 概念

軟土地基是指在土壤中含有大量軟弱顆粒,含水量較高,壓縮性較大,強(qiáng)度較低的土層。這種土層往往會(huì)給道路、橋梁、港口、水利工程等工程帶來很大的危害。目前,國內(nèi)軟土地基處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注和研究,未來隨著工程實(shí)踐的不斷深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步,軟土地基處理技術(shù)將會(huì)取得更大的進(jìn)展[1]。

1.2 危害性

由于軟土地基中含有大量的水分,地基的承載能力較低,當(dāng)建筑物施加過大的荷載時(shí),會(huì)導(dǎo)致地基土的壓縮和沉降,使得地基中的水流速度變慢,排水不暢,建筑物出現(xiàn)不均勻沉降,影響建筑物的地基穩(wěn)定性,可能導(dǎo)致建筑物的傾斜和倒塌,造成建筑物的開裂和破壞,影響建筑物的正常使用。

2 軟土地基處理技術(shù)

2.1 強(qiáng)夯施工技術(shù)

強(qiáng)夯施工技術(shù)是一種常用的軟土地基處理技術(shù),其主要原理是通過高強(qiáng)夯擊能將土體打入深層,形成密實(shí)的地基。強(qiáng)夯施工技術(shù)一般適用于處理深度較淺、土質(zhì)較為柔軟的地基,例如魚塘、沼澤等地區(qū)的軟土地基。

2.1.1 施工原理

首先,在強(qiáng)夯施工前需要對(duì)地基進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估以確定地基的承載能力和穩(wěn)定性等因素,并為強(qiáng)夯施工提供依據(jù)。其次,需要準(zhǔn)備強(qiáng)夯設(shè)備,包括強(qiáng)夯錘、起重設(shè)備、鋼絲繩、緩沖器等,這些設(shè)備需要經(jīng)過調(diào)試和驗(yàn)收以確保施工質(zhì)量。接下來,強(qiáng)夯施工時(shí)需要將強(qiáng)夯錘提升到預(yù)定高度,然后將其自由落體夯擊地基,經(jīng)過多次夯擊直至達(dá)到所需的密實(shí)度。最后,強(qiáng)夯施工結(jié)束后,需要對(duì)地基進(jìn)行填充和平整,以確保地基的穩(wěn)定性和承載能力;還要需要對(duì)地基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估,以確保地基的質(zhì)量和穩(wěn)定性[2]。

2.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)

強(qiáng)夯施工技術(shù)主要有3方面的優(yōu)點(diǎn):①高效:強(qiáng)夯施工技術(shù)可以快速處理地基,通常可以在幾天內(nèi)完成一個(gè)大規(guī)模的地基處理工程;②經(jīng)濟(jì):強(qiáng)夯施工技術(shù)的成本相對(duì)較低,是一種經(jīng)濟(jì)的地基處理方法;③有效:強(qiáng)夯施工技術(shù)可以有效地增強(qiáng)地基的承載能力和穩(wěn)定性,從而減少建筑物的沉降和變形。

強(qiáng)夯施工技術(shù)也有一些缺點(diǎn),例如施工過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音,可能會(huì)對(duì)周圍的建筑物和居民造成影響。同時(shí),強(qiáng)夯施工需要消耗大量的能源和材料,可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇,綜合考慮施工成本、施工質(zhì)量和環(huán)境影響等因素[3]。

2.2 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是一種常用的軟土地基處理技術(shù),主要通過在地基中設(shè)置排水系統(tǒng),使地下水位下降,改變地基的排水條件,加速軟土的固結(jié)過程,從而提高地基的強(qiáng)度和質(zhì)量。排水固結(jié)法包括砂井排水固結(jié)、塑料排水板排水固結(jié)、真空預(yù)壓排水固結(jié)等不同類型,其中真空預(yù)壓排水固結(jié)法是一種比較新的加固軟土技術(shù),屬于排水固結(jié)法的一種。

2.2.1 施工原理與步驟

排水固結(jié)法的工作原理是通過在軟土地基中設(shè)置真空室,在地下水位下降的情況下,通過控制壓力泵將空氣壓入軟土中,使軟土中形成許多小氣泡,從而使軟土的密度增加,強(qiáng)度提高。

首先,施工人員需要根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)合適的排水系統(tǒng),包括豎向排水體和水平排水體的設(shè)置。其次,將塑料排水板或砂井等排水材料鋪設(shè)在地基底部,形成排水通道。接下來,在排水材料上方填充軟土或砂土等排水材料,以加速排水固結(jié)過程。最后,在排水固結(jié)過程中逐步施加荷載,使軟土地基逐漸排水固結(jié),達(dá)到加固效果[4]。

2.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)

排水固結(jié)法施工簡單、工期短,且成本相對(duì)較低,是一種經(jīng)濟(jì)有效的軟土地基處理方法。但施工過程中需要注意控制地下水位和壓力泵的工作壓力,以避免對(duì)周圍環(huán)境造成負(fù)面影響。

2.3 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是一種常用的軟土地基處理技術(shù),它通過將漿液通過高壓泵打入土層中,使其在土層中形成噴射流,使土層間隙內(nèi)部產(chǎn)生反漿,從而達(dá)到加固土層的目的。該方法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基,具有良好的處理效果。

2.3.1 施工原理與步驟

在高壓噴射流的作用下,漿液會(huì)迅速滲透到土層間隙中,形成大量的凝膠物質(zhì),凝膠物質(zhì)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)硬化,形成一個(gè)堅(jiān)固的實(shí)體,從而有效地提高地基的承載力和抗?jié)B能力。

首先,要準(zhǔn)備設(shè)備,包括高壓泵、漿液制備設(shè)備、噴射槍、注漿管等。其次,要確定噴射壓力、噴射角度、漿液濃度、注漿量等施工參數(shù)。接下來,根據(jù)工程需要將漿液通過噴射槍打入土層中,以達(dá)到加固地基的目的。最后,還要根據(jù)工程對(duì)處理后的地基進(jìn)行回填、夯實(shí)、碾壓等處理,以保證地基的穩(wěn)定性和承載能力。

2.3.2 優(yōu)缺點(diǎn)

在具體應(yīng)用中,高壓噴射注漿法具有以下4個(gè)優(yōu)點(diǎn):①高壓噴射注漿法可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成加固過程,可以更快地恢復(fù)土地的使用;②高壓噴射注漿法可以有效地增加地基的承載力和穩(wěn)定性;③高壓噴射注漿法適用于各種類型的軟土地基,包括深厚軟土地基、填土土地基等;④高壓噴射注漿法不需要進(jìn)行復(fù)雜的基礎(chǔ)處理,也不需要進(jìn)行大量的挖掘和搬運(yùn)工作,因此施工非常方便。然而,高壓噴射注漿法也存在一些缺點(diǎn),如高壓噴射注漿法需要較高的設(shè)備和材料成本,因此施工成本相對(duì)較高;高壓噴射注漿法會(huì)產(chǎn)生一些噪音和粉塵污染,可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響;高壓噴射注漿法存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn),如施工過程中可能出現(xiàn)爆炸、泄漏等問題[5]。

2.4 換土墊層法

換土墊層法是一種常用的軟土地基處理技術(shù),它的主要原理是將軟弱土層挖除,然后填入強(qiáng)度較大的土、砂、碎石等材料,形成一個(gè)新的地基,以提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。

2.4.1 施工步驟

首先,根據(jù)工程需要,確定需要進(jìn)行軟土地基處理的范圍;接下來,采用挖掘機(jī)等設(shè)備將施工范圍內(nèi)的軟弱土層挖除,一般需要挖至硬土層或基巖;其次,再將強(qiáng)度較大的土、砂、碎石等材料填入挖除的軟弱土層下方,分層填入,并采用壓路機(jī)等設(shè)備進(jìn)行壓實(shí);同時(shí),對(duì)于填入的墊層材料,需要進(jìn)行加固處理,以提高其承載能力和穩(wěn)定性?？梢圆捎梅謱訅簩?shí)、加筋材、樁基等方法進(jìn)行加固處理;最后,完成加固處理后將原軟弱土層進(jìn)行回填,以形成一個(gè)新的地基。

2.4.2 優(yōu)缺點(diǎn)

換土墊層法具有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn):①可迅速提高地基承載力,減少地基沉降量;②施工工藝簡單,施工方便簡單快捷,造價(jià)低;③可就地取材,適用于軟弱地基的淺層處理。但同時(shí),換土墊層法存在一定缺點(diǎn),例如適用范圍有限,不適用于軟土厚度較大的地基;需要挖除軟弱土層,可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成一定影響;填入材料需要嚴(yán)格控制,否則可能會(huì)對(duì)地基穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

因此,換土墊層法是一種有效的軟土地基處理方法,但需要嚴(yán)格掌握適用范圍和施工要點(diǎn),以避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)和損失。

2.4.3 具體案例

某大型水利工程位于沿海地區(qū),其地基土壤屬于典型的軟土地基。在施工初期,由于地基土壤質(zhì)地松散、含水量高,導(dǎo)致了建筑物出現(xiàn)了不同程度的沉降和變形。這些問題嚴(yán)重影響了工程的穩(wěn)定性和安全性,需要采取有效的措施進(jìn)行處理。為了解決這個(gè)問題,工程人員采用了換土墊層法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理(如圖1所示)。具體來說,是將不符合水利工程建設(shè)的軟土地基中的土質(zhì)更換為適合水利工程的土質(zhì)。工程人員選用了經(jīng)過處理的粗顆粒土作為換填材料,同時(shí)在換填過程中加入了膨潤土、石灰等化學(xué)材料,以增強(qiáng)換填材料的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過換填管理的處理,地基土壤的承載能力得到了顯著提升,建筑物的沉降和變形問題也得到了有效解決。

圖1 換土墊層法

3 軟土地基施工影響因素

3.1 環(huán)境因素

1)軟土地基在濕潤和溫暖的氣候條件下易于施工,而在干燥和寒冷的氣候條件下難以施工。因此,在水利工程中,需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r來選擇適當(dāng)?shù)氖┕r(shí)間和方式。

2)水利工程中的軟土地基往往位于地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū),如滑坡、泥石流、洪水等災(zāi)害區(qū)域。在施工前需要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析,以確保施工的安全性。

3)地下水位對(duì)軟土地基的施工具有重要的影響。如果地下水位較高,需要采取降水措施以確保施工場(chǎng)地的干燥和穩(wěn)定。第四,水利工程中軟土地基的土壤類型也是施工的重要因素之一。不同土壤類型的承載能力和變形性能不同,需要根據(jù)土壤類型選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê筒牧稀?/p>

3.2 技術(shù)因素

一方面,地基處理方法是影響水利工程中軟土地基施工的重要因素之一。不同的地基處理方法會(huì)影響到地基的承載能力、穩(wěn)定性和排水性能等方面。例如,換土法、排水固結(jié)法、石灰土法等不同類型的地基處理方法,都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,需要根據(jù)具體情況選擇。水利工程中軟土地基施工的設(shè)備和技術(shù)要求較高,需要采用先進(jìn)的施工設(shè)備和技術(shù),以保證施工質(zhì)量和安全。例如,振動(dòng)壓路機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等不同類型的施工設(shè)備,都需要具有較高的技術(shù)水平和可靠性。水利工程中軟土地基施工的方法較多,例如,置換法、下沉法、擠密法等。不同的施工方法會(huì)影響到地基的穩(wěn)定性、承載能力和排水性能等方面。因此,需要根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒╗6]。

4 結(jié) 語

在水利工程施工中,軟土地基處理技術(shù)的合理應(yīng)用有利于促進(jìn)水利工程實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和施工技術(shù)的不斷發(fā)展,新型材料、新型工藝、新型設(shè)備的涌現(xiàn)將大幅提高軟土地基處理的技術(shù)水平和效果;人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高將持續(xù)推動(dòng)軟土地基處理技術(shù)的綠色、環(huán)保發(fā)展;智能化技術(shù)的發(fā)展將有效推動(dòng)軟土地基處理技術(shù)的自動(dòng)化、智能化。只有相關(guān)研究人員繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究和探索,不斷提高其技術(shù)水平和實(shí)際應(yīng)用效果,才能為水利工程的高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供有力的支持。