換填墊層法在水利工程淺層軟基處理中的應用探討

張攀飛 王進

【摘要】水利工程在我國經濟建設中有著重要意義。然而，在有的水利工程建設中，受到特殊地質條件的影響，其地基承載力往往無法滿足施工與使用要求，而換填墊層法的應用則很好的解決了這一問題。鑒于此，本文結合工程實例，對換填墊層法在水利工程淺層軟基處理中的應用進行具體分析，希望能夠從理論層面上支持我國水利事業的建設與發展。

【關鍵詞】水利工程；淺層軟基；換填墊層法

引言

在水利工程建設中往往需要對淺層的軟弱地基進行相應的處理，而換填墊層法在其中具有較強的適用性。通常情況下，在淺層軟基處理中，換填墊層法的適用性較強，其處理范圍大多為2～3m。將砂墊層換填至飽和軟土上，使地基的承載力得到有效提升，并使沉降量得到控制。從中不難發現，在水利工程建設中，換填墊層法具有較高的應用價值。

一、工程概況

本文以山東省某村龍洞河排灌工程建設為例展開分析，該工程的集雨面積為3.65km?，河道加權平均比降0.0158，整個渠道長度為2.79km，河道水流方向為由西向東。以樁號1+480處為起點，順著原廢棄老河道對龍洞河排灌渠進行修建，該工程的主要功能在于洪水向渠道中引導，使汛期的周邊農田得到有效保護。同時將生態水保留并下放至數十年前由于洪水沖毀和河堤后形成的新河道中。在排灌渠邊墻的恢復與改造中，砌筑采用M7.5漿砌塊，選用M7.5水泥砂漿對迎水面進行勾縫處理，壓頂采用M10水泥砂漿，為了提高渠底防滲性能，采用碎石墊層與C15混凝土。

二、條件分析與材料應用

在水利工程建設中，渠道建設作為重要內容，其地基的承載力與抗滲需求的滿足具有重要意義。如果基地土層具有較強的滲透性，那么一旦受到高水頭差的影響，水流就會順勢帶走土中的細微顆粒，進而導致滲漏通道形成，最終造成管涌等險情，對建筑物基礎的穩定性構成嚴重的威脅。針對此，在墊層的換填中，選擇材料應以透水性較差的材料為主，而透水性材料只允許應用在無水頭差的部分。值得一提的是，在材料粒徑的選擇上，不得過大或者過小，尤其是過小就有可能導致地震液化現象出現。

渠道淺層軟基處理，換填材料主要包括粉質黏土、灰土、粉煤灰以及水泥土等等。其中選用粉質黏土時應對有機質含量進行控制，通常不得超過5%，同時也不能有相應雜物摻雜在其中，例如凍土、膨脹土、碎石以及大塊瓦片等等；而灰土則需要控制石灰與土的體積比，并選擇粒徑不小于5mm的新鮮消石灰，粉質黏土粒徑則不能超過15mm，同時也不能有松軟雜物摻雜其中；對于粉煤灰而言，可以將粘性土褥墊層設置在建筑物與其墊層之間，其厚度應控制在0.3～0.5的范圍內。此外，水泥土的應用中需要對墊層土粒間的凝聚力予以考慮，這是改善墊層性能的有效途徑，而具體操作時則需要對水泥的添加量進行控制，使其固化劑作用得到發揮，通常以8%～15%為宜。最后需要注意的是，在水利工程建設中，還需要結合實際情況，在采用換填墊層法時合理選用材料，使施工成本得到有效降低，并方便施工有序開展，滿足施工進度要求。基于此，本文所述工程建設采用水泥土作為基礎換填材料。

三、地基分析

根據本文所述的工程，在地基分析中，首先需要通過荷載來對基地壓力進行計算，在深度修改只有，如果地基承載力依然小于計算值，那么就要采取相應的加固處理措施。在基礎處理時，應結合工程實際情況進行綜合分析，具體內容包括地層條件、地下水與成本投資等等。對于渠道軟弱地基處理而言，一般情況下復合地基與樁基礎具有較強的適用性，而有的淺層軟基的厚度不超過3m，針對此，為了有效減少施工成本，換填墊層法成為了重要的施工方法之一。在實際運用中，首先要針對墊層設計對承載力、變形壓球等予以分析，而基礎下直接承受水利工程建筑物基地壓力的軟弱土層可以通過墊層進行直接置換，在墊層的盈利下，荷載得以擴張，如此一來就可以提升下臥層的承載力。然而，在墊層底面部分產生作用的土的自重應力與附加應力之和應比軟弱土層的承載力特征要小。

首先，結合工程實際土質調查資料對墊層厚度進行設置。根據工程實際情況，一層回填土的平均厚度為1.5m，將其至二層圓礫處全部挖除，并將基礎地面下的厚度設置為1.5m，通過計算進行復核，滿足實際需求。在確定了墊層承載力之后，則需要確認現場試驗，如果建筑物安全等級為3，并且對沉降沒有較高要求，如果沒有相關地質資料或者施工經驗，那么就應以壓實系數為依據，對墊層參數進行合理選擇。

四、換填墊層法施工

首先是基坑開發施工，在這一過程中對基地土層的干擾因素應盡可能加以控制，渠道換填墊層施工應提前采取降水處理，使基坑內地下水降至與墊層底高程設計值0.5m以下。之后進行擊實試驗，換填材料的試驗具有重要意義，這是對土料含水量的關鍵優化措施，然后就是分層攤鋪，應嚴格控制厚度，通常以0.2m～0.3m為宜，接著進行分層碾壓以滿足密實度要求。由于換填材料有所差異，在施工實踐中應對壓實度進行合理確定。在材料使用方面，應結合工程實踐，對灰土與水泥土加以利用，在使用時為了保障性能材料，應注意控制使用時間，確保其他因素不會產生干擾。最后，在換填墊層的養護中，為了確保灰土固結強度滿足設計要求，待水泥土夯壓密室后，應確保其在一定時間內不會遭受水的浸泡，一般以3天為宜。此外，墊層換填施工后的質量驗收工作也十分關鍵，基礎施工與基坑回填應在驗收合格的情況下進行。

綜上所述，在換填墊層法的應用之下，水利工程淺層軟基得到有效處理，其承載力能夠有效滿足設計要求，有效保證了后續施工的順利開展。當然，在該項技術的具體應用中，現階段依然存在一定的不足，需要我們對此進行改進，以此推動技術發展，為工程建設提供強有力的支持。

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