水利施工中軟土地基處理技術探析

張 慶

（江西省銅鼓縣水利局，江西 銅鼓 336200）

水利工程是國家經濟建設與發展中重要推動力量，維護著我國農業灌溉、防汛排洪等工作的順利開展，所以保證水利工程施工質量就更顯重要。水利施工本身環節多、工期長，質量管控難度很高，又容易受施工場地地質水文等情況的影響，比如軟土地基的處理，就與水利工程建設質量有直接的關聯，軟土地基處理技術應用不合理，自然容易造成整個結構的變形，所以更需在軟土地基處理中加強質量管控，降低安全問題發生幾率。

1 軟土地基的基本特征

軟土地基多成型于長期輕緩流水環境，如各類江河湖泊區域，因為水源在地下土壤中反復滲透，使土壤顆粒更加疏質化，土壤層進而易發生形變，如果水流較為充足，滲透嚴重，還可能形成流質化土層，如地下泥沼，容易對施工造成嚴重影響。在這種土層上建設水利建筑后，因其抗壓能力弱，所以很容易出現建筑沉降問題，一旦發生不規則沉降，還會導致建筑物撕裂破碎，造成嚴重損失。

軟土地基的特征有：①因含水量較高且結構松軟，所以具有強壓縮性，一旦受到強壓，很容易塌陷，即便最初未能表現，土壤體積也會在承載重量達到閥值后出現明顯變化；②透水性很差，因為其本身含水量較高，很難向下滲透，反而多是被表層土壤吸收，再加上地面淤水容易堆積，對建筑物也會造成一定的侵蝕，減少建筑物使用壽命[1]；③擾動性很強，如果出現外力干擾易發生形變，若沒有有效處理，即便早期沒有發生沉降等變化，但一經地震等自然災害影響，很可能出現水利設施坍塌狀況；④土層結構比較復雜，各層之間有明顯的性能差異，如果在施工前未對軟土地基加以處理，很可能造成后期的不規則塌陷。

2 水利施工中軟土地基常見處理技術

水利施工中的軟土地基處理技術相對較多，如軟土層固結、換填或是增加樁柱鞏固建筑地基穩定，本文結合換土墊層、鉆孔灌注樁等幾項常用處理技術進行簡要討論。

2.1 換土墊層處理技術

換土墊層處理技術是處理低洼且存在較多淤泥軟土地基時常用的方法，通過水泥、礦渣、石塊等材料強化軟土層，以提高軟土地基硬度和強度，加強其重量承載能力。具體施工中，首先要由專業技術人員到現場進行勘察，軟土層不應過厚，否則材料支出和施工強度會大大提高，軟土適中、低洼蓄水、淤泥較多區域更適宜該類處理技術；其次要對墊層加強材料進行核查，應以穩定性及強度較高的石塊等材料為主，確保完成墊層施工后整體結構滿足施工需要[2]；再者施工中要先對軟土層表面開挖合適的深度。如圖1所示，尤其要避免軟土層開挖過淺，如果強化材料無法達到軟土層足夠深度，很難保證墊層加固效果；隨后便可將強化材料填充到土層中，可通過分層填充的方法逐漸增加軟土層密度，結構上也會更加穩固；最后，如果有必要的話，還可以結合一些機械設備對土層進行合理振動，使土層結構更加夯實，對各類規模水利工程建設都有良好的保障作用，提高地基穩固性。總之，換土墊層處理技術因為主要在水利工程軟土地基的表層部位進行加壓鞏固處理，所以施工難度上一般不會很高，設備使用、材料準備以及工程管理相對簡單，而且還能對水利工程的排水系統加以優化，避免出現土壤脹縮引起的土層變形、破裂，是軟土地基最常使用的處理技術之一。

圖1 軟土層表層開挖深度控制

2.2 鉆孔灌注樁處理技術

鉆孔灌注樁處理技術可以看作樁基法應用中的一種，其通過鉆孔、鋼管擠壓或人工挖掘等形式構建樁孔，并向孔中加注混凝土，凝固為混凝土樁后可實現對軟土地基的加固。鉆孔灌注樁處理技術雖然整體強度較高，對水利建筑安全性提升有很大幫助，但其也因操作相對復雜而容易出現多種問題，所以在具體施工中要格外注意施工嚴謹與規范。①要對鉆孔施工地面進行清理，并測量放線，明確樁位所在，具體位置上要嚴格按照施工計劃上的要求，避免出現位置偏差；②在鋼護筒埋設中，多以2 m～4 m深度為宜，如果水利工程本身規模較大，要保證地基承載力良好，也可以適當加深，確保樁柱最終效果合適，鋼護筒內徑最好要大于樁徑20 cm～40 cm左右，避免后期施工中與鋼護筒碰觸；③控制好鉆機就位，鉆具中心保證平直穩定，與樁位中心偏差要小于20 mm，并前后固定，避免開孔時發生位移和搖晃情況；④清孔工作要分兩次進行，第一次是在開孔之后，檢查完孔深、孔徑、孔垂直等問題后進行清孔，可以采用換漿法進行，第二次是在安裝網鋼筋籠、砼導管之后，混凝土澆注之前進行清孔，以正循環方法進行；⑤安裝鋼筋籠時要注意對準孔位（見圖2），不能碰觸到孔壁，并在安裝、檢查無誤后立刻使用鋼筋繩等固定，避免后期安放砼導管，進行第二次清孔以及加注混凝土時出現位移變化[3]；⑥安放砼導管并開始加注混凝土，在澆注的過程中要同步向上提拔導管，澆注完成后1 h～2 h即可拔出鋼護筒，檢查澆注情況，無誤即完成施工處理。

圖2 施鋼護筒與鋼筋籠的正確使用

2.3 強夯處理技術

強夯處理技術作為土層固結處理方式中的一種，能大幅降低施工成本，而且施工簡單、加固效果良好，也是軟土地基處理中應用較廣的一種方法。該技術主要通過夯錘在一定預設高度落下對地基進行反復夯打以提高地基整體密度。在具體施工前要先由工作人員布置好排水渠道，排除施工地面積水，并將地面淤泥、雜草等清理干凈，在地面晾曬一定時間后使用推土機加以平整，隨后即可開始強夯作業[4]。首先，要先完成樁位放樣工作，通過全站儀對地基兩側控制樁位置準確判定，并逐一確定每個夯點的位置，最好保證夯點間距在3 m～4 m間，以正方形交錯布點（見圖3），滿夯四點后要在其中心再夯一點；其次，起重機就位后，要使夯錘與夯點準確相對，記錄并控制好夯打前夯錘高程，要至少將落距控制在15 m以上，保證夯打效果；再者，夯錘到達既定高度后，脫鉤并使其自由下落，首次夯打后要對夯坑地面高程進行測量并記錄，作為后續夯打規劃依據；最后，夯打方法以五遍夯為準，第一、二、三遍以點夯進行，控制在8～15夯擊次數，并結合夯坑高程變化判斷是否滿足施工需要，第四、五遍以滿夯進行，結合不同夯點的高程判斷次數，一般連續3擊即可。強夯處理技術雖然操作上相對簡單，但在夯點準確控制上要保證嚴格不偏差，并在施工結束后進一步開展靜力觸探試驗，對軟土地基加固情況和承載能力進行全面檢查。

圖3 夯點控制

3 案例分析

3.1 工程概述

銅鼓縣帶溪鄉防洪工程，位于江西省銅鼓縣帶溪鄉，該地區軟土層較為深厚，并具有較高的含水量，還有孔隙大、強壓縮以及淤泥廣布等特點，在施工建設前，已派專業技術人員對軟土地基進行詳細勘探，因為水利樞紐建設中必然涉及到這一段軟土層，所以采取合理處理技術是地基施工重點。經檢測，因軟土層較厚，認為更適合鉆孔灌注樁技術進行處理。

3.2 施工過程

該施工組以鉆孔灌注樁處理技術的一般流程開展施工，但在施工過程中仍出現一些問題，其中以塌孔問題為主。施工組在鉆孔過程中突然發現鋼護筒中水位溢高，隨后又立刻回降并冒出大量氣泡，而在后續鉆孔時發現出渣量明顯增加，但未能進尺，故判斷出現塌孔情況。經檢測發現塌孔情況并不嚴重，遂及時回填到塌孔位以上，并對泥漿濃度加以控制，調高水頭，將鋼護筒向下推進，隨后再進行鉆孔，過程中為避免重發塌孔問題，操作人員鉆孔速度更加穩定均勻，使泥漿更全面地融涂在孔壁上。

在鋼筋籠相關施工要點控制中，該施工組對鋼筋籠上浮問題嚴加控制，這種問題主要是因為導管深埋、混凝土澆注時間控制不當以及澆注角度偏差等因素造成，所以該施工組在混凝土澆注過程中更加嚴謹小心：首先是將混凝土進行充分攪拌，嚴格控制其配置，并使用質量合格的產品，避免其過早初凝；其次在混凝土灌注至鋼筋籠底部前，該施工組沒有進一步深埋，減少混凝土灌注時對導管的沖擊；再者，除混凝土到達鋼筋籠底部的灌注期放緩傾注速度外，其他時間適當提高澆注速度，在比較短的時間內完成混凝土澆筑流程，使其未能過早凝固；最后，該施工組還考慮到施工天氣較熱的緣故，在混凝土中添加了一定的緩凝劑，使混凝土不易初凝，而且還在澆筑時經常性緩慢活動導管，放大加料速度。

4 結語

總之，在水利施工中，軟土地基處理必然要作為重點施工環節，對于水利工程整體穩定、功能發揮以及長久運行都有至關重要的保障作用。詳細分析三種處理技術，對于常見軟土地基處理而言基本可以滿足需要，此外還有如高壓噴射注漿法、排水法等處理技術，也能發揮良好的加固作用，至于具體選擇何種技術，更應結合實際施工狀況考慮，并不斷提高施工人員綜合素質，才能保證水利施工中軟土地基有效處理。