河道堤防施工中軟土地基處理工藝

萬建平

(江西省南昌縣中洲聯圩河道堤防管理站,江西 南昌 330201)

軟土地基具有高壓縮系數、低抗變系數等不良力學性能表現，所以當軟土地基承受重物時，會因為重物施加的壓力出現沉陷、變形等現象，究其原因得知，軟土地基之所以具備這些不良力學性能表現，是因為其土體類型大多為黏土、粉土等，同時這些土質的結構松散，內部存在較大的空隙，所以其力學性能表現不佳。另外，在不同的環境條件下，引起軟土地基不良力學性能表現的原因存在一定差異，例如在臨水環境當中，因為土體長時間受水體侵蝕，導致土體內含水量較大，此時也會使得地基力學性能不良[1]。

河道堤防施工具有規模大、工程量大的特點。同時，由于不同的地質環境以及工程建造要求，不同的河道堤防工程中存在很多類型的建筑結構，這些建筑結構的應力方向、應力結構因為自身差異，也會有不同的表現。在上述特點條件下，結合建筑工程質量原則，河道堤防施工的穩定性以及載荷性能需要滿足國標規定。

1 軟土地基與河道堤防施工的關系

結合相關理論得知，軟土地基與河道堤防施工之間的關系，在不同的角度上會出現不同的類型，其中較為直觀的關系為：施工關系、載荷關系，下文將對此進行相關分析。

(1)施工關系。首先，河道堤防施工不可能憑空捏造，必須將其建立在相應的地基條件上。地基是實現河道堤防施工的重要因素，此處已經可以證實兩者之間存在施工關系。其次，因為河道堤防施工必須立于地基基礎上，所以地基的性能表現是決定施工質量的重要因素。如果其性能表現不佳，在施工當中就必須先對地基進行處理，直至其性能滿足施工要求，如果不滿足則不可動工。綜上兩點可見，軟土地基與河道堤防施工之間存在緊密的關系[2]。

(2)載荷關系。河道堤防施工多采用混凝土、鋼筋等材料進行建造，同時因為河道的寬闊以及水利方面的要求，其規模、工程量都要求達到一個較高的水平。結合上述施工關系來看，因為河道堤防施工必須立于地基基礎上，所以堤防結構的重量、載荷等都會通過連接結構被傳導到地基上。如果地基無法承受載荷，工程的穩定性或其他質量指標就會下降，不但對工程質量造成損傷，同時還可能帶來相應的安全隱患。而軟土地基正是一種載荷能力不強、容易造成上述情況的地基，所以說明軟土地基與河道堤防施工之間必然存在載荷關系[3]。

2 軟土地基處理工藝實例

2.1 工程概況

某工程位于臨水環境，其水流域面積龐大，是當地水資源供給、防洪排水的重要渠道。該流域總面積為5629 km2，其中有一部分橫穿城市環境。為了保障城市環境不被洪水隱患威脅，該城市管理單位決定進行河道堤防施工，施工要求為：在該河道下游段設置總長15.61 km的堤防，堤防等級為1級，防洪標準為100 a一遇，工程抗震等級為Ⅶ度。

2.2 準備工作

為了確保工程能夠順利開展，施工單位進行了相應的準備工作，具體內容包括地質勘察、地基載荷力計算。

(1)地質勘察。該工程在確保工作人員安全的條件下，進行了地質勘察工作，工作當中首先確立了勘察項，具體包括：地基不同土層的過渡含水量、天然容重、孔隙比。其次，針對初步勘察得來的數據進行實驗，得到實地地基環境的塑性指數、液性指數、壓縮模量、飽和快剪、滲透系數、標貫擊數、不均勻系數、平均粒徑、摩擦系數。不同土層的土壤含水量、天然容重、孔隙比

數據如表1所示，塑性指數、液性指數、壓縮模量、飽和快剪、滲透系數、標貫擊數、不均勻系數、平均粒徑、摩擦系數數據如表2所示。

(2)地基載荷力計算。該工程為了確認地基載荷能力，進行了相關計算，計算公式如式(1)所示。

Fksp=m×Rp×Fk

(1)

式中：Fksp為地基載荷力，kPa；Rp為施工樁基的載荷要求，kPa；Fk為不同施工樁基之間的標準載荷要求，kPa ；m為基礎埋置深度，m。計算結果如表3所示。

表2 不同土層土壤物理性質指標

表3 不同土層地基載荷力計算結果 kPa

經上述過程可見，該工程地基環境當中存在多種軟土地基特征土層，初步說明該工程屬于軟土地基，再結合各類勘察、計算結果來看，該工程軟土地基力學性能不滿足國家相關施工要求，因此不能直接進行施工，需要先對地基進行處理，確保地基性能達標。

2.3 軟土地基處理工藝選擇

結合理論地質，當前軟土地基處理工藝較多，而不同的處理工藝在適用條件、處理效果方面存在差異，不能盲目使用。實例工程結合自身實際情況，在眾多工藝技術當中，篩選出了3種軟土地基處理工藝，即水泥土樁、預制混凝土樁、灌注樁并進一步對篩選工藝進行理論分析與相關實驗，最終選擇其中表現最優的技術來進行處理，下文將分析過程與分析結果進行闡述。

(1)水泥土樁。理論上，水泥土樁可以分為兩個種類：高壓旋噴樁、深層攪拌樁，這兩類樁基雖然在工藝上存在差異，但在施工方法與效果上基本相似，因此沒有必要分開分析。結合實例分析結果了解到，水泥土樁主要利用水泥凝固力來實現地基加固，只需要將其與地基軟土相互混合即可，可以有效提高地基強度與抗變能力，因此在理論上，水泥土樁具有良好的應用效果[4]。之后實例施工單位結合自身實際條件，對水泥土樁的實用表現進行了實驗，實驗結果顯示水泥土樁的應用確實取得了一定的效果，但與預期目標依舊存在差距，究其原因得知，水泥土樁因為與軟土混合，所以其強度會因為土層性質、含水量等因素而變得難以控制，并且其強度變化往往是朝著不利方向發展的，而實例堤防工程正處于臨水環境，其土層含水量較大，所以不利于水泥土樁的應用。實例水泥土樁實驗結果如表4所示。

表4 實例水泥土樁實驗結果

(2)預制混凝土樁。理論上，預制混凝土樁是一種預先制作完成的混凝土樁基，可以直接投入到實際應用當中，具有施工簡便的優勢，同時介于預先制作的質量控制優勢，可以確保樁基的強度，但同時結合相關案例得知，預制混凝土樁的應用容易出現與實際條件不符的現象，同時施工時會造成較大的噪聲，這會對實例工程周邊的城市環境造成噪聲污染，由此說明預制混凝土樁在理論上不滿足施工環境要求。

(3)灌注樁。理論分析來看，灌注樁的性能與預制混凝土樁基本相同，兩者均為剛性樁基，灌注樁不但性能表現良好，同時還具備成本低廉、施工簡便、適用范圍廣的特點，所以灌注樁滿足實例工程的應用要求。同樣為了確認灌注樁的應用效果，實例工程采取水泥土樁的實驗方法對灌注樁進行了實驗，實驗結果如表5所示。結果顯示灌注樁滿足施工要求，因此實例工程最終選擇了灌注樁作為軟基處理工藝。

表5 實例灌注樁實驗結果

2.4 軟基處理

實例工程應用灌注樁當中的沉管灌注樁對軟基地質進行處理，具體來說，實例工程結合工程需求、實地條件，先對沉管灌注樁進行了設計工作，從其設計結果得知，沉管灌注樁樁身強度等級為C20；樁徑0.5 m；樁長14.5～17.5 m；樁基間距1.6～2.0 m，應用時首先在軟基表面墊鋪卵石層，并用細中砂填充卵石層孔隙，其次制造0.35 m直徑、受力8～18 MPa、長度8.5～12.0 m的鋼筋籠，最終將鋼筋籠置于卵石層當中即可。之后該工程對沉管灌注樁的載荷力進行了實驗，結果顯示沉管灌注樁的水平承載力為55～75 kN；豎向承載力為400～700 kN滿足施工要求，說明通過沉管灌注樁可有效改善實例軟土地基，給之后的河道堤防工程施工提供了良好的施工基礎。

3 結 語

本文首先分析了軟土地基與河道堤防施工之間的影響關系，得知：地基與河道堤防工程之間存在緊密聯系，說明地基的載荷表現是決定工程質量的重要因素，而軟土地基不滿足河道堤防工程施工要求，所以有必要進行處理。針對軟土地基，實例工程通過分析與實驗，選擇了合適的處理工藝，最終對實例工程當中的軟基處理結果進行了闡述，證實實例軟土地基處理方法有效，具有一定的借鑒價值。