水利工程軟土地基性能分析和處理技術

吳杰

山東省臨沂市臨沭縣水利局 山東臨沂 276700

水利工程功能的特殊性決定了其施工環境的復雜性，大多數水利項目建設于濕度較大的河流、沿海等區域。因此，水利施工的安全性和整體質量在很大程度上取決于軟土地基的處理情況，實踐工程中軟基處理應引起技術部門的重點關注。建筑物上部結構的承載力完全由水利工程地基承擔，若未能實施地基處理很容易引起明顯的地基土沉降。軟基處理能夠顯著改善地基的透水性，其原因為地層以上地基受建筑物地層下部水流運動影響產生一定壓力，為降低建筑結構受壓力作用的影響程度必須實施有效的處理措施。通過采取有效的處理技術可以提高地基模量、減緩基土下沉速度以及改善地基壓縮特性;地基穩定性與地基抗剪強度密切相關，所以地基處理還可減輕壓力和剪力破壞，改善地基剪切特性及增強地基抗壓力;此外，地基處理還可減少或消除膨潤土及濕陷土的特性，降低地震液化的不利影響，提高地基抗震強度和改善地基的動力特性[1]。

1 軟土地基概括

所謂軟土，就是指強度值比較低，同時，具有較高的壓縮性的軟弱土質層，通常情況下，會與淤泥、軟黏性土結合起，以此形成軟土。一般情況下，在軟土地基中含有較大的水分，含水量基本在35%-75%，而飽和度則在90%以上，軟土的塑性指數在15-30。由于存在的軟土，在空隙方面比較小，同時，較低的抗剪強度，因此，對于 水利工程軟土地基來說，強度普遍偏低。因此，在軟土地基中進行路基的修建，一旦在施工的過程中施工技術不合理，就會導致路面發生沉降，或者導致路面的失衡現象，對水利工程造成嚴重的破壞。因此，為了保障在 水利工程軟土地基施工過程中提升強度，就需要對軟土地基上的施工技術進行優化。

2 水利工程軟土地基處理技術

2.1 換填法

軟土層厚度為2-3cm時比較適用砂石換填墊層法，施工過程中先對表層軟土挖除，并利用穩定性好、強度高的材料加以更換。其中，卵石、砂、砂石等為工程中常用的換填墊層材料，以上墊層石料存在容易碾壓密實、透水性良好、壓縮性小及強度高等特點，能夠明顯加快軟土層的固結排水速度以及顯著增強地基抗變形能力，大大降低沉降程度和消除膨脹土漲縮，有效防止基土出現凍脹破壞。完成換填施工后還需夯實此處地基，從而增強地基的整體抗變形、穩定性、承載力以及維持良好的持力層[2]。

2.2 強夯法處理

在水利工程施工過程中，使用強夯法，就是利用重錘的方式，在自由落下的過程中所產生的巨大沖擊力，反復地對地基上的土層進行樁基，使得能夠對夯面一下一定深度的土層進行夯實處理，這樣便可以很好地提升地基的承載力和土地的整體穩定性，進而起到減少壓縮性的效果。但是，在夯實的過程中，產生的能量較大，因此，就會進一步地提升加固的深度。對于一般的軟土地基加固的方法，可以起到良好的效果，在現階段的施工建設過程中，比較常見的集中加固方法有擠密碎石樁加夯法、砂樁加夯法以及強夯碎石墩法。

2.3 水泥涂粉噴樁法

在這個方法的過程中，使得粉噴樁同周圍存在的土體形成復合地基，并與土體進行緊密的結合，能夠承受較大的壓力，并將應力集中在樁體上，讓應力的大部分符合能夠由樁體進行承擔，而在樁間土的位置上，降低應力。因此，讓形成的復合地基承載力提升，降低了沉降量。在使用這種技術方法的過程中，由于水泥粉有著較強的吸水能力，并且會發熱和膨脹，對于樁間土來說，可以起到一定的加固作用，大大提升復合地基的實際強度。并且，在利用水泥土粉噴樁，對軟土地基進行加固的過程中，還需對周圍各種影響因素進行考量，例如，在將水泥粉當作主要的加固料的時候，能夠起到最大的強度。同時，在進行攪拌的過程中，當達到2分鐘的時候，就可以完成攪拌操作，一旦攪拌時間過長，就會導致強度的下降。通常情況下，置換率越高，就會導致強度的提升，因此，表現為隨著齡期的提升而提升。而在含水量達到特定的值的時候，樁體的實際強度能夠提到最高。

2.4 化學固結法

水利施工中常用的化學固結法有深層攪拌、高壓噴射和灌漿法三種方式，其中灌漿法主要是將固化漿液利用液壓、電化學或氣壓等方式注入孔隙及裂縫內，從而改善軟基力學性能;深層攪拌法屬于工程實踐中軟基處理的常見方式，主要通過添加固化劑固化軟基，終提升地基強度。實質上，這些方法都是將地基深處的軟土與水泥、石灰等固化材料黏合，從而達到提高軟基承載能力和硬化深層軟土的目的，最大限度的降低軟基沉降。化學固結法較其其它施工方式，其綜合成本較高[3]。

2.5 旋噴法

旋噴法是一種較為專業的被用來處理軟土地基的方法，其工作原理是借助于旋噴機械對軟土地基進行治理，將軟土地基優秀的防滲透性能發揮至最佳狀態，以有效提高軟土地基的壓實情況。在正式應用旋噴法之前，水利工程施工技術人員應對各類旋噴機械進行詳細全面的深入了解，明晰不同旋噴機械設備的操作方式及操作注意事項，隨后工作人員還需對水利工程內容及施工需求等進行相關調研，才能有效處理水利工程的軟土地基，對軟土地基進行充分改善。在正式應用旋噴法階段，施工技術人員需進行水泥噴射，確保軟土地基與漿液可以凝固，當二者凝固后所產生的旋噴注可對軟土地基進行進一步的加固作用。

3 結語

總體而言，水利施工軟基處理應充分考慮各方面因素，結合工程量情況選擇合適的技術方案，切實提升軟基的穩定性、承載力和工程建設質量。不同方案的成本、工藝、適用范圍存在差異，應考慮施工現場具體情況選擇相應的技術方案。