軟基處理技術在水利堤防工程中的應用

段科強

河南省正航建設工程有限公司

軟基處理技術在水利堤防工程中的應用

段科強

河南省正航建設工程有限公司

伴隨水利工程規模的不斷擴大，其施工難度也隨之增大，軟土地基作為影響水利工程質量的重要病害問題，其施工技術水平高低對水利工程軟土地基質量的提升具有重要意義。正確選用合理的軟基處理措施，能夠對水利工程施工過程面臨的諸多問題進行有效解決。

軟基處理；水利堤防工程

一、水利工程軟土地基的特性

軟粘土中最常見的、工程地質性質最差的要數淤泥或淤泥質土，通常工程上把天然孔隙比大于或等于1.5的亞粘土、粘土稱為淤泥，而把孔隙比大于1.0小于1.5的粘土稱為淤泥質粘十：其主要特性有：

1、孔隙比和天然含水量大。我國軟土的天然孔隙比一般e=l～2之間，淤泥和淤泥質土的天然含水量w=50～70%，一般大于液限，高的可達200%。

2、壓縮性高。我國淤泥和淤泥質土的壓縮系的一般都大于O.5MPa-1，建造在這種軟土上的建筑物將發生較大的沉降，尤其是沉降的不均性，會造成建筑物的開裂和損壞。

3、強度低。軟土通常呈軟塑-流塑狀態，在外部荷載作用下，抗剪性能極差，根據部分資料統計，我國軟土無側限抗剪強度一般小于30kN/m2（相當于0.3kg/cm2）。不排水剪時，其內磨擦角幾乎等于零，抗剪強度僅取決于凝聚力C ， C＜30kN/m2，固結快剪時，Φ一般為5～150。因此，提高軟土地基強度的關鍵是排水。如果土層有排水出路，它將隨著有效壓力的增加而逐步固結。反之，若沒有良好的排水出路，隨著荷載的增大，它的強度可能衰減。在這類軟土上的建筑物盡量采用“輕型薄壁”，減輕建筑荷重。

二、水利工程軟基處理的施工技術應用

1、換填處理法

某水利工程施工時，開挖基礎到設計深度時，發現有約20m長的基礎夾有含水量高，強度低和壓縮性大的軟粘土層，最大的厚度約3m，為防止堤基不均勻沉陷，增強堤防的穩定性，對該20m作為墊層法換填粗沙加固處理。并為了提高基礎的防滲能力及進一步提高基礎承載力，在防洪堤建成后，對換填的粗沙進行了旋噴法加固處理，布孔沿穿堤涵兩側各布置1排，間距1.5m，孔深插入粗沙層下2m，共28孔。目前該處堤防不見有不均勻沉降現象，表明處理效果明顯。

（1）換填處理法的技術特點

換填處理法指的是把基礎地面以下的不太深的范圍內的軟土層挖走，然后用質地更加堅硬、強度更加高、性能更加穩定、有抗侵蝕能力的碎石、素土、礦渣等逐層填筑，同時以機械或者人工方法進行分層夯、壓、振動，讓它達到需要的密度，成為一個優質的人工地基。當地基的軟弱土層比較薄，并且上面部分的載荷不是很大的時候，也可以用人工或者機械的方法進行一些表層的壓、振動等系列的密實處理，一樣能夠獲得換填加固地基的效果。換填法適合淺層地基的處理，包括淤泥質土。雜填土。回填土等的地基處理，還包括暗道、暗溝、暗塘等低洼區域的處理。換填法同樣適用于那些地域性的特殊土的處理。

（2）換填處理法的施工要點

為使水利工程建設施工需要得到滿足，通常情況下，換填土要有三層，包括砂與砂墊層、素土與灰土墊層、礦渣和碎石墊層。施工單位在對此種方法加以使用之時，應按照需求不同選擇相應的墊層材料，如此才能確保其起到要求效果。但在進行選擇時，無論選擇哪種材料，最終的目的都是為了使地基抗剪強度增大，使其壓縮性能降低，從而達到提升地基承載力的目的。值得關注的是，在對此種方法加以使用之時，通常會在填土層中留下一定空隙，為使地基強度增強就要對孔隙水采取排水舉措，從而達到防治低溫凍漲和加快固結的目的。除此之外，在實際施工中，還需按照工程大小、穩定性、剛性要求的不同，將軟土地基的處理工作做好。

2、排水固結法

（1）排水固結法的技術特點

利用這種方法來處理軟地基能夠排出軟地基中所存在水分，從而使得孔隙比以及超靜孔隙水壓減小，使土體發生固結變形，從而提前完成土體沉降速率，利用提升土體抗剪強度以及有效應力來使得地基承載力得到提升。排水固結法主要包括以下幾種：真空預壓法、礦井法、電滲排水法以及堆載頂壓法。

對于軟粘土地基進行處理時可以使用堆載頂壓法，但是這種方法需要較長時間。在建筑物修建之前，對填土材料以及砂石加載預壓，使軟粘土地基完成沉降，從而使軟粘土地基得到快速穩定固結，將荷載撤除之后再對建筑物進行修建。

有些軟粘土地基透水性比較低，在對其進行處理時可以使用砂井法。這種方法是利用地基成孔的方式來對砂土進行灌注，將砂溝或者是砂層墊在砂井之上鋪設，以此來固結排水管，利用對排水速度的提升來使得地基比較牢固穩定。砂井法所具有的特點就是用料省、連續性較好；并且其施工也比較方便。

（2）排水固結法的施工要點

與換填法相比較而言，這種方法還是比較復雜的，在運用該種方法時，對其要求以及特點要特別注意。在實際運用過程中，要注意以下幾點：第一，在堆載預壓法時，不但要利用建筑物自重來進行加壓，同時在施工時也可以采取相應措施來進行預壓，也能夠利用超載預壓方式來排水固結，但具體方式要以估計值以及殘余沉降量為依據來進行確定。第二，若軟土地基地下水含量比較小，在對其進行處理時，可以利用降水預壓法來進行。在對該種方法進行使用時，施工之前要需要對地質數據進行勘察，并且要將其收集起來，只有這樣才能夠保證所指定出來的方案比較細致可靠，從而增強其實效性。

3、化學固結法

（1）化學固結法的技術特點

化學固結法主要是使用一些化學材料使軟土地基能夠達到排水固結的目的，以此提高地基的穩定性。化學固結法主要包括：灌漿法、高壓噴射注漿法和深層攪拌法等方法。深層攪拌法最常用主要是使用水泥、石灰等材料作為固化劑，利用深層攪拌機對水泥、石灰等固結劑同時也加入軟土地基進行攪拌確保軟土和固結劑在攪拌的過程中已充分的粘合在一起。

（2）化學固結法的施工要點

在使用化學固結法時主要是通過使用化學方法，以此提高軟土地基的強度和承載力從而能夠有效的降低軟土地基的沉降量對軟土地基進行有效地處理。在使用化學固結法時要對水泥和地基之間發生的化學反應進行有效的控制同時要利用相關的物理加固法對其進行有效的管理這樣可以提高軟土地基的固化速度。使用灌漿法，確保在軟土當中漿液的均勻分布這樣可以保證地基能夠達到處理的效果。在利用高壓噴射注漿法時要對壓力的大小進行密切的關注，避免在施工過程中不會出現起包和不均勻沉降的問題。在使用深層攪拌法時要選擇適合類型的攪拌機械，并要對攪拌的時間和均勻性進行密切的關注。

三、結束語

綜上所述，隨著國民經濟的快速增長，水利工程行業作為國民經濟的重要支撐，其行業的發展對國民經濟的增長起著決定性的作用。軟土地基作為影響水利工程質量的重要病害問題，其施工技術水平高低對水利工程軟土地基質量的提升具有重要意義。為確保水利工程的整體質量，施工企業必須提高軟土地基施工的技術水平，規范施工工藝，根據工程施工的具體情況選擇與之相適合的施工處理措施，只有這樣才能為企業的發展提供強有力的保障。

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