水利堤防工程軟基的處理方法

朱本明　樊利容　王穎

摘 要：在水利堤防工程中，軟基處理是較為重要的問題。如果處理不好，極易影響堤防工程的穩(wěn)定性。在對水利堤防工程軟基處理原則進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，簡單闡述了軟基的處理方法，以提高水利堤防工程的整體安全性。

關(guān)鍵詞：水利堤防工程；軟基處理；承載力；地基沉降

中圖分類號：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.158

水利堤防工程的軟基是指工程建設(shè)位置的地質(zhì)為軟土，由于軟土具有含水量和空隙大、承載力低、透水性差和易受擾動等特點，導(dǎo)致其在建設(shè)中需要較高的技術(shù)保障，以保證軟土地基的穩(wěn)定性符合堤防工程的需求。如果處理不當(dāng)，導(dǎo)致軟土地基承受的剪應(yīng)力超過其自身的抗剪強(qiáng)度，則會造成地基失去穩(wěn)定，進(jìn)而引發(fā)堤防滑動破壞。

1 水利堤防工程軟基處理的原則

1.1 控制沉降指標(biāo)

為了避免出現(xiàn)沉降差異而導(dǎo)致水利堤防工程出現(xiàn)問題，就需要對軟基的沉降指標(biāo)進(jìn)行控制。通常而言，完工后地基的沉降年限需>15年，一般地段工程完工后地基的剩余沉降量應(yīng)≤30 cm，橋涵及其附近路段工程完工后地基沉降應(yīng)≤10 cm，橋頭地基與一般地基的過渡段需要超過50 m。

1.2 嚴(yán)格控制施工時間

為了保證水利堤防工程軟地基沉降控制的整體性，使其達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，需要嚴(yán)格控制工程建設(shè)的施工時間。一般而言，整個水利堤防工程的建設(shè)需要在1～3年內(nèi)完成，而路基建設(shè)需要在1年內(nèi)完成。

1.3 做好橋頭地基處理

橋頭安全是整個堤防工程安全的重要保障，因此，要做好橋頭地基處理工作。具體可從以下2方面著手：①橋頭需要處理的長度約為5～7倍的填土高度，且處理時應(yīng)從橋臺中心線開始；②需要對橋臺護(hù)坡的地基進(jìn)行適當(dāng)處理，橋頭小型構(gòu)造物過渡段的長度應(yīng)在10 m左右。

1.4 選用適當(dāng)?shù)奶盍?/p>

填料能在一定程度上改變軟土地基的性質(zhì)，補(bǔ)充地基的不足，因此，選擇合適的填料十分重要。在選擇填料時，可采用石灰、水泥等，雖然粉煤灰能降低和減少軟地基的含水量和空隙，但由于產(chǎn)地的局限，加之生產(chǎn)量降低，可排除此填料。可選用混凝土、水泥等填料，并根據(jù)工程構(gòu)造差異，合理設(shè)置填料厚度，比如小型構(gòu)造物的基礎(chǔ)，應(yīng)選用厚度在1.5 m以下的砂墊層。

2 水利堤防工程軟基的處理方法

2.1 利用自身的質(zhì)量提高軟基的抗剪強(qiáng)度

利用水利堤防工程自身的質(zhì)量擠出軟基中的淤泥或淤泥質(zhì)土，從而提高軟基的抗剪強(qiáng)度。在該方法中，需要逐步提高堤身的質(zhì)量，并利用自身質(zhì)量消除淤泥或淤泥質(zhì)土中的水應(yīng)力，提高有效應(yīng)力；同時，為了避免出現(xiàn)不均勻沉陷的問題，在堤防工程建設(shè)的過程中，還應(yīng)該將堤防坡度放緩，控制填筑速度，并采取分期加高。此方法比較適用于呈流塑態(tài)淤泥或淤泥質(zhì)土的軟土地基堤防工程，且工期較長的工程中。其優(yōu)點在于可以降低投資成本；缺點為需要較長的施工周期。

2.2 利用拋石提高軟基的抗剪強(qiáng)度

在該方法中，通過將一定數(shù)量、粒徑合適的塊石拋填到軟土地基中，以擠走軟土地基中的淤泥或淤泥質(zhì)土，達(dá)到提高軟基抗剪強(qiáng)度的目的。此方法中使用的塊石需要具備不易風(fēng)化的特點，其尺寸需>30 cm。在施工過程中，拋填石料時，需要結(jié)合軟土之下地層橫坡的情況確定拋填方向。當(dāng)橫坡平坦時，需要從軟基中部向兩側(cè)拋填石料；當(dāng)橫坡陡峭超過10%時，應(yīng)從軟基高側(cè)向低側(cè)拋填，并在軟基上設(shè)置反濾層。當(dāng)軟基表現(xiàn)為流塑態(tài)淤泥或淤泥質(zhì)土，且水利堤防工程有施工期限要求時，可采用此方法。此方法優(yōu)點在于技術(shù)較為簡單，投資成本不高。

2.3 采用墊層去除軟基

采用該方法時，會直接將無法滿足堤防地質(zhì)條件的軟土挖出，并利用強(qiáng)度高、透水性好和易壓實的碎石、砂或石渣等材料回填，使其作為水利堤防工程的持力層，以消除軟土地基的缺點。該方法施工工藝較為簡單，可就地取材，投資成本較低。當(dāng)軟土地基的深度較淺，通過小規(guī)模的開挖就能去除軟基時，可考慮采用此方法。

2.4 預(yù)壓軟基

該方法的原理是通過排出軟基中的孔隙水、縮小軟基間的空隙，提高軟基的抗剪強(qiáng)度，利用的工具為加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。常見的加壓系統(tǒng)包括空預(yù)壓和堆載預(yù)壓；排水系統(tǒng)包括排水砂溝、水平排水墊層和其他排水砂、塑料排水板等。在采用該方法處理軟基時，需要清除軟基周圍的植被和表土，鋪設(shè)砂墊層，利用排水板和排水管改善排水條件，用密封模覆蓋砂墊層，并利用真空泵抽取模內(nèi)氣壓。由于該方法需要較長的加固時間，且每次處理的范圍有限，因此，只適用于淤泥或淤泥質(zhì)土，且工期較長的工程。

2.5 利用混凝土做樁

該方法是通過在地基中樹立混凝土樁體實現(xiàn)的，其使用的混凝土強(qiáng)度較低，可作為豎向增強(qiáng)體，與周邊軟地基結(jié)合形成復(fù)合地基，從而減小軟土地基的沉降，提高地基整體的承載能力。該方法適用于土質(zhì)為黏性、淤泥質(zhì)土或粉砂土等的軟基。

2.6 振動水沖方法

振動法需要的工具為振沖器，它是一種類似混凝土振搗器的機(jī)具，上、下兩端分別有噴水口。振沖器可借助自身的沖擊荷載和振動作用在地基中打孔，利用初始強(qiáng)度較高的砂、碎石填充，并將其分層振實或夯實地基，從而提高地基的抗剪強(qiáng)度。二灰樁和石灰樁是較為常見的樁體，其填充樁孔的材料為混有粉煤灰或火山灰的生石灰，此種樁體可利用生石灰吸水膨脹的特點，與樁孔周邊的空氣、水發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到擠密周邊地基、提高地基強(qiáng)度的目的。

2.7 攪拌法

攪拌法是通過向軟土地基中添加固化劑并攪拌，使軟土地基與固化劑之間發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，形成硬化體，從而提高軟土地基強(qiáng)度的方法。在此種方法中，固化劑多為水泥或石灰，攪拌時需要利用深層攪拌機(jī)械，從而達(dá)到深層軟土與固化劑結(jié)合反應(yīng)的目的，適用于高含水量的軟基。此方法的優(yōu)點在于能極大地降低沉降總量，且加固后的地基沒有額外的荷載；其缺點為造價高、施工質(zhì)量難以保證。在使用該方法時，還需要根據(jù)地基的實際情況合理設(shè)計，選擇適當(dāng)?shù)臉堕L、配合比等。

2.8 旋噴法

旋噴法需要借助旋噴機(jī)具制造旋噴樁，進(jìn)而提高地基的穩(wěn)定性和軟基的承載能力。旋噴機(jī)具通過置于土層深處特殊的旋轉(zhuǎn)噴嘴將水泥固化液噴入土體中，并逐層提升，從而使土體與水泥固化液結(jié)合后硬化成旋噴樁。此樁體具有較大的強(qiáng)度，且壓縮性較小，避免了軟土地基的缺點。當(dāng)軟土地基成分為粉細(xì)砂、沖填土或軟黏土?xí)r，可以使用此方法；當(dāng)軟土地基成分中塘泥土或泥炭土有機(jī)成分較高時，嚴(yán)禁使用此方法。

2.9 加筋加固法

加筋加固法是通過在軟土地基上鋪設(shè)土工合成材料，以分散水利堤防建筑的荷載，達(dá)到加固軟土地基的目的。此方法利用合成材料與軟土基之間的摩擦力，解決地基受力側(cè)向變形的問題，同時，還能減少地基下沉量，進(jìn)而增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

綜上所述，水利堤防工程軟土地基的不穩(wěn)定性是由于其自身的性質(zhì)造成的。因此，在對其進(jìn)行處理時，需要參照處理的基本原則，從改變其自身的性質(zhì)入手，并結(jié)合軟土地基的實際情況，選用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎM可能地提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而達(dá)到確保水利堤防工程地基安全的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫麗娜，方艷.堤防工程軟基處理及效果分析[J].黑龍江水利科技，2010（2）：133.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： In the water in the embankment project， soft foundation treatment is a more important question. If not handled properly， can easily affect the stability of levee project. Based on the principle of soft soil foundation of water conservancy embankment engineering are introduced in this paper， briefly discusses the method for soft foundation treatment， to improve the overall safety of water conservancy dike engineering.

Key words： water conservancy embankment engineering； soft foundation treatment； bearing capacity； settlement of foundation