水利工程軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量管理

□姜福東（丹東市江河流域管理處）

1 軟土地基概述

1.1 概念

所謂的軟土地基具體是指由粘性土、粉土等細(xì)微顆粒含量較多的松軟土體、孔隙較大的有機(jī)質(zhì)土、松散砂土組合而成的穩(wěn)定性較差容易出現(xiàn)不均勻沉降的土體結(jié)構(gòu)。

1.2 特征

軟土地基具有如下基本特征：

1.2.1 高壓縮性

這是軟土地基最為明顯的特征之一，此類(lèi)地基受到高壓的影響，其壓縮系數(shù)越大，其上的建筑結(jié)構(gòu)就越容易出現(xiàn)不均勻沉降，如果垂直壓力超過(guò)0.10MPa時(shí)，地基會(huì)出現(xiàn)壓縮變形，由此會(huì)引起其上建筑物出現(xiàn)較大程度的沉降。

1.2.2 抗剪性差

絕大部分的軟土均呈軟塑或是流塑狀態(tài)，該狀態(tài)的土體在外部荷載的作用下，抗剪性較差。相關(guān)資料顯示，國(guó)內(nèi)軟土的無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度約為30kN/m2，在不排水的情況下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，其內(nèi)摩擦角幾乎為零。

1.2.3 透水性弱

軟土本身的含水量相對(duì)較大，但是其透水性卻比較小，其滲透系數(shù)≤1（mm/d）。因軟土的透水性過(guò)小，當(dāng)土體受到外部荷載作用時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出較高的孔隙水壓力，由此會(huì)對(duì)地基的密實(shí)固結(jié)造成影響。

1.2.4 靈敏度高

海相沉積的軟土在結(jié)構(gòu)未受破壞前，具有一定的抗剪強(qiáng)度，若是經(jīng)過(guò)擾動(dòng)之后，土體的抗剪強(qiáng)度會(huì)大幅度下降，下降的幅度可用靈敏度表示，試驗(yàn)結(jié)果表明，軟粘土的靈敏度在3～4之間，如果在這類(lèi)地基上進(jìn)行筑堤修壩，應(yīng)當(dāng)盡可能避免擾動(dòng)。

1.3 工程危害

軟基具有不可預(yù)見(jiàn)性的特點(diǎn)，若是在工程施工中處理不當(dāng)，極有可能引起建筑結(jié)構(gòu)受損，如果軟土層的受力不均勻，立于其上的構(gòu)筑物會(huì)在自重荷載的作用下出現(xiàn)不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)開(kāi)裂或倒塌。為此，在軟土地基上修建水利工程時(shí)，必須采取有效的技術(shù)對(duì)軟基進(jìn)行處理。

2 水利工程項(xiàng)目施工中軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用及質(zhì)量管理

由于不同地區(qū)軟土地基的組成各不相同，為了便于研究，文章以遼寧省丹東地區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該地區(qū)水利工程項(xiàng)目施工中的軟基處理技術(shù)進(jìn)行論述。

2.1 丹東地區(qū)的軟土分析

丹東市地處遼寧省東南部，為我國(guó)海岸線(xiàn)的北端起點(diǎn)，屬于沿江、沿海城市。該地區(qū)的軟土成因?yàn)楹Ｏ?沖積三角洲相沉積土，主要由原生礦物組成，軟土的工程地質(zhì)特性如下：天然含水率較高、壓縮性高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度較低。如果要在這樣的地基上建設(shè)水利工程，必須采取合理可行的技術(shù)對(duì)軟基進(jìn)行處理。

2.2 換填墊層技術(shù)的應(yīng)用及質(zhì)量管理

換填墊層是軟土地基處理中較為常用的方法之一，其適用于厚度在2～3cm左右的軟土層，施工過(guò)程中，需要先將表面的軟土層全部挖除，并用強(qiáng)度和穩(wěn)定性較高的材料進(jìn)行換填。工程中常用的換填材料有砂石、砂、卵石等等，以上幾種材料均具有較高的強(qiáng)度，并且壓縮性較小，透水性良好，容易密實(shí)，不但能加快地基軟土層的排水固結(jié)速度，同時(shí)還有助于地基承載力的提高。換填完畢之后，需要進(jìn)行夯實(shí)處理，由此可以使持力層保持良好。采用該方法進(jìn)行軟基處理時(shí)，必須注意底層換填材料的選擇，所選的材料應(yīng)具備較高的強(qiáng)度和較小的壓縮性。

2.2.1 工藝流程

換填墊層的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 換填墊層施工流程圖

2.2.2 技術(shù)要點(diǎn)

施工前要對(duì)坑內(nèi)進(jìn)行清理，并將積水全部排凈，同時(shí)要做好地基周?chē)墓潭üぷ鳎蝗缓髮⑦x好的材料進(jìn)行均勻攪拌，在該環(huán)節(jié)中，材料的選擇至關(guān)重要，如果選用頂級(jí)的砂礫，要盡可能選取顆粒不均勻系數(shù)超過(guò)10的材料，若是采用人工級(jí)的砂礫，可通過(guò)密度試驗(yàn)找出最優(yōu)的砂石。當(dāng)上述兩種材料都沒(méi)有時(shí)，則可用細(xì)砂作為墊層材料，并摻入一定量的碎石和卵石，確保材料中的含石量低于50%。

2.2.3 質(zhì)控措施

施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行操作，要認(rèn)真細(xì)致地做好材料的鋪平和搗實(shí)工作，同時(shí)，要對(duì)接頭位置的處理予以重視，確保接頭的斜坡性質(zhì)，層間可錯(cuò)開(kāi)一定的距離；鋪設(shè)材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取合理的方法，如夯實(shí)碾壓法、平振法等等；施工期間為確保排水暢通，應(yīng)修建排水設(shè)施，以免引起沖刷和淤泥等情況；施工完畢后要將現(xiàn)場(chǎng)的廢棄材料清理干凈，堆放地點(diǎn)要盡可能遠(yuǎn)離河道。

丹東某堤防工程施工中，采用的就是換填墊層的方法對(duì)軟基進(jìn)行處理，通過(guò)該方法處理之后，進(jìn)一步提高了地基的承載能力，確保了工程的順利進(jìn)行。

2.3 注漿加固技術(shù)的應(yīng)用與質(zhì)量管理

注漿加固技術(shù)又稱(chēng)壓力注漿法，具體是指借助液壓或是氣壓的方式將可以凝固的漿液經(jīng)由注漿管，均勻注入到地層當(dāng)中，漿液會(huì)以填充、滲透以及擠密等形式向土體中的裂縫和空洞擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，注入的漿液會(huì)與原土體顆粒膠結(jié)在一起，形成一個(gè)整體，地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能獲得顯著提升。

2.3.1 技術(shù)要點(diǎn)

采用壓力注漿法對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理時(shí)，漿液可以選用水泥漿或水泥粉煤灰漿，如果軟土地基的上部存在硬殼時(shí)，可將之作為封壓層，若是無(wú)硬殼則可在地表做一個(gè)厚度50cm左右的粘土墊層，在碾壓后形成封壓層。當(dāng)軟土地基上部砂礫層較多時(shí)，可采用分段式的注漿方法從上向下進(jìn)行注漿；注漿過(guò)程中，要合理確定注漿壓力，這是確保注漿質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常情況下，注漿壓力大，擴(kuò)散距離就大，有利于提高土體的強(qiáng)度，但需要注意的是，注漿壓力不可超過(guò)土層的強(qiáng)度，具體的壓力可通過(guò)注漿試驗(yàn)進(jìn)行確定；當(dāng)注漿壓力確定之后，要對(duì)注漿孔進(jìn)行合理布設(shè)，并以此為據(jù)進(jìn)行鉆孔，成孔后，可以用壓縮空氣進(jìn)行清孔，不得用水進(jìn)行沖洗。

2.3.2 質(zhì)控措施

采用壓力注漿法處理軟土地基時(shí)，除了要結(jié)合工程實(shí)際情況之外，還應(yīng)合理確定加固深度。為確保土體在注漿后不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)規(guī)定的變形與沉降，可將土體各個(gè)深度的承載能力作為注漿依據(jù)，同時(shí)，在制備漿液時(shí)，要選擇質(zhì)量合格的材料，這有助于注漿質(zhì)量和地基承載力的提升。

該軟土地基處理技術(shù)在丹東某水利工程大壩建設(shè)中的軟基加固處理中進(jìn)行了應(yīng)用，通過(guò)該技術(shù)應(yīng)用，提高了壩基土體的承載力。觀測(cè)結(jié)果顯示，大壩的沉降始終處于允許范圍之內(nèi)，由此充分證明了壓力注漿法在軟基處理中的效果。

2.4 樁基法的應(yīng)用及質(zhì)量管理

這是目前水利工程施工中軟土地基處理時(shí)應(yīng)用較多的方法之一，較為常用樁基礎(chǔ)有兩種，一種是鋼混管樁，另一種是預(yù)應(yīng)力管樁。由于樁基礎(chǔ)本身具有良好的牢固性，故此可將之應(yīng)用于含水量較大的軟土地基處理中。如丹東某水利工程干渠施工，該區(qū)段所處的位置為軟土地層，渠道底板位于細(xì)砂和中壤土之間，土體為弱透水性，經(jīng)過(guò)研究之后，決定采用擠密碎石樁對(duì)該渠道地基進(jìn)行處理。

2.4.1 技術(shù)要點(diǎn)

擠密碎石樁采取三角形的方式進(jìn)行布設(shè)，樁間距為200cm，擠密施工前，需要對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤方可施工；成樁之后，要對(duì)樁位進(jìn)行檢查，看有無(wú)偏差，若是偏差超過(guò)允許限制，應(yīng)進(jìn)行糾偏或是補(bǔ)樁。

2.4.2 質(zhì)控措施

為確保擠密碎石樁的施工質(zhì)量，在施工過(guò)程中必須做好質(zhì)檢工作。可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，對(duì)每一根擠密樁的填料量、樁身垂直度、孔深、樁長(zhǎng)等進(jìn)行檢查，并對(duì)相關(guān)參數(shù)和試驗(yàn)情況進(jìn)行記錄。

樁基法在該工程中的應(yīng)用，使軟土地基得到了有效處理，地基的承載力大幅度提高，可見(jiàn)該方法在水利工程軟基處理中具有一定的推廣價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水利工程項(xiàng)目施工建設(shè)過(guò)程中，常常會(huì)遇到軟土地基，由于此類(lèi)地基具有一定的工程危害，所以必須采取合理可行的技術(shù)措施，對(duì)其加以處理，以此來(lái)提高地基的承載力，確保水利工程施工順利進(jìn)行。文章以遼寧丹東作為研究對(duì)象，對(duì)該地區(qū)水利工程建設(shè)中常用的軟基處理技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)換填墊層、注漿加固等技術(shù)的運(yùn)用，使軟土地基問(wèn)題得到了有效解決，為水利工程的建設(shè)施工提供了保障。水利工程中軟土地基的處理方法較多，且各具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具體選擇何種方法，可依據(jù)實(shí)際工程而定。

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