李 健 （安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

水利工程建設(shè)在河流、湖泊等濕度較大的地方，軟土地基是其基本特征。由于軟土地基的承載性相對較弱，含水率較高，具有一定的空隙，在技術(shù)處理不到位的情況下很可能產(chǎn)生地面變形，影響到施工的安全性。因此，加固處理等技術(shù)方案應(yīng)得到高度重視，為水利工程建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1 軟土地基的缺陷

軟土地基主要由粉土和粘土等細(xì)微顆粒含量較多的土層構(gòu)成，在穩(wěn)定性方面存在明顯缺陷。在土質(zhì)未受到明顯破壞之前，就會呈現(xiàn)出固態(tài)形態(tài)，當(dāng)軟土地基遭到破壞后，就會從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃討B(tài)。所以軟土地基的透水性能相對較差，需要花費(fèi)一定的時間用于軟土地基的排水固結(jié)工作，建筑物的沉降時間也相對較長，沉降速度隨著負(fù)荷的增加逐漸加快，在相同的地基條件之下，建筑物高度越高，其沉降速度也越快[1]。

另一方面，軟土地基受到高壓影響，壓縮系數(shù)數(shù)值大，建筑物發(fā)生沉降的可能性明顯增加。例如在垂直壓力超過0.1MPa時，地基因壓縮出現(xiàn)變形。在實(shí)際的工程施工當(dāng)中，軟土地基具有一定的不可預(yù)見性，當(dāng)土層受力不均勻，上部建筑物的荷載作用不僅會導(dǎo)致建筑物的沉降，還會引起建筑物墻體開裂，甚至出現(xiàn)倒塌等。

2 軟土地基處理技術(shù)

2.1 換填墊層技術(shù)

換填墊層技術(shù)適用于厚度在2～3cm左右的軟土層，在施工時應(yīng)先將表面的軟土層挖除之后再將其更換為穩(wěn)定性較高的材料。換填墊層的材料可以選擇卵石、砂石等，此類材料具有自身密度高、強(qiáng)度高、透水性良好以及壓縮性小等特點(diǎn)，不僅在強(qiáng)度上有所保障，在壓縮性能與透水性上也能符合技術(shù)要求，更好地進(jìn)行碾壓密實(shí)，從而提升地基的承載力，減少其沉降程度，促進(jìn)軟土層的排水固結(jié)工作。具體來看，質(zhì)地堅硬的粗砂、碎石都可以進(jìn)行選擇，但不應(yīng)混入風(fēng)化料、軟巖等其它雜物。如使用頂級砂礫，其顆粒不均勻系數(shù)應(yīng)大于等于10；人工及砂礫石則需要通過密度實(shí)驗確定填層材料的性能和密度。如果材料儲備不足，可以選擇細(xì)砂作為添增材料，再加入一定量的卵石、碎石，清除雜物后將石量的比例控制在50%以下即可。如果坑內(nèi)有積水，應(yīng)采用相應(yīng)的排水技術(shù)先將坑內(nèi)積水排除，清除浮土，做好地基區(qū)域的固定工作后，再加入填充材料鋪平[2]。另外，在換填工作結(jié)束后需要夯實(shí)地基，全面提升地基承載力與抗變性。在底層材料選擇上，可以偏向于壓縮性小的高強(qiáng)度材料，且當(dāng)填充過程出現(xiàn)空隙，需選擇透水性材料快速排水，促進(jìn)軟土地基凝結(jié)的同時，減少凍脹或膨脹土出現(xiàn)的漲縮作用。

在具體的施工過程中，按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，做好材料的鋪平工作與接頭區(qū)域的處理工作，層和層之間錯開一定距離。鋪設(shè)材料方法選擇夯實(shí)、碾壓、水振等多種模式，并修建排水措施保持工地的排水系統(tǒng)處于正常，防止出現(xiàn)沖刷、淤泥堆積等現(xiàn)象。如遭遇雨季，可采取有效的預(yù)防措施，將現(xiàn)場清理的廢棄材料妥善處理，并推擠在遠(yuǎn)離河道農(nóng)田的區(qū)域。

2.2 水泥土攪拌樁

水泥土加固的技術(shù)機(jī)理在于水泥加固土的物理與化學(xué)反應(yīng)過程，它與混凝土的硬化機(jī)理存在著一定的差異，混凝土硬化是水泥在填充料中發(fā)生的水化作用與水解，凝結(jié)速度相對較快。水泥加固土當(dāng)中，水泥摻量有限，最多占據(jù)加固土的20%，水泥的水解和水化反應(yīng)也圍繞一定活性的介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行，其強(qiáng)度增長的過程要比混凝土更加緩慢[2]。

當(dāng)前水泥土攪拌樁常見的布樁形式包括格構(gòu)式與柱狀。以格構(gòu)式攪拌樁為例，一般在軟土地基與粉砂中的效果較好。由于軟土地基沉降一般是由于軟土側(cè)向變形而導(dǎo)致，有相關(guān)研究表明在軟土地基中采用懸浮攪拌樁，軟土側(cè)向變形可以得到有效控制，減少軟土層的沉降量。格構(gòu)式布樁可以穿透軟土層，將軟土全部限制在基底范圍之內(nèi)。在實(shí)際施工當(dāng)中還應(yīng)該考慮到水泥土攪拌樁與其它管樁混合使用時的技術(shù)難點(diǎn)。建筑物地基反力差異較大，同一工程可能需要采取多種地基處理方案。為了保障不同建筑物相接處不產(chǎn)生沉降差，也應(yīng)該在技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化。在建筑物地基應(yīng)力相對較小的情況下，水泥土攪拌樁可以不設(shè)置褥墊層，對于土沉降計算參數(shù)的選擇需結(jié)合實(shí)際工程狀況決定，總體來看還應(yīng)該全面地了解水泥土攪拌樁的質(zhì)量，采用多種檢測方法進(jìn)行檢測。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法即在地基中設(shè)置好砂井等豎向排水體，然后按照建筑物的重量進(jìn)行加載，讓土體孔隙內(nèi)的水排出，并逐漸固結(jié)后，地基出現(xiàn)沉降，逐漸提升強(qiáng)度，主要用于解決地基的穩(wěn)定性問題。由于其孔隙比顯著減少，建筑物的有效強(qiáng)度得到增加。為了進(jìn)一步保障固結(jié)的效率，最有效的方式就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，在短時間內(nèi)加速地基土抗剪強(qiáng)度的提升，讓地基承載力提升的速率大于施工荷載的增長速率。按照加壓方式的差異，排水固結(jié)法又可以細(xì)分為真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、降水預(yù)壓和電滲排水。原理如圖1所示。

圖1 排水固結(jié)法

真空預(yù)壓通過在粘土層上部鋪設(shè)砂墊層，并使用真空泵對已經(jīng)密封的砂墊層抽氣，產(chǎn)生負(fù)壓，地下水可以沿著排水路徑排出地表，加速地基的排水固結(jié)。換言之，在總壓力不變的情況下減少孔隙水壓力，促進(jìn)土體壓縮[3]。

堆載預(yù)壓法顧名思義，通過臨時堆填土方、石方來加速地基沉降的速度，通過地基土的固結(jié)來提升地基承載力。后續(xù)工作中考慮到均勻沉降的要求，會將土方、石方去除。通常來說預(yù)壓荷載和建筑物荷載保持相同，某些特殊情況視具體工程要求決定。對于一些滲透性較差的軟弱粘性土具有較好作用。

降水預(yù)壓則是將地下水抽出以降低地下水位，減少孔隙水壓力的同時保持地基加固作用，適用于細(xì)砂地基與飽和粉土。

電滲排水在土中插入金屬電極，通直流電，讓土中的水從陽極流向陰極，在陰極位將水排出，以降低粘性土中的含水量，提升邊坡穩(wěn)定性，保障地基的承載力。

2.4 灰土密樁法

該方法主要用于處理地下水位中含水量較高的黃土、雜填土等。一般該技術(shù)方案的處理深度較淺，處理深度宜為3～15m，過深則壓實(shí)困難。通過在軟土地基中填入灰土樁后，利用錘擊將鋼管打入土中側(cè)向擠密土體形成樁孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填2：8或3∶7灰土并夯實(shí)而成，與樁間土共同組成復(fù)合地基以承受上部荷載?？蛇x用沉管（振動、錘擊）、沖擊或爆擴(kuò)等方法進(jìn)行成孔，成孔后將孔底夯實(shí)，然后用素土或灰土在最佳含水量狀態(tài)下分層回填夯實(shí)。由于灰土質(zhì)量輕，可以快速進(jìn)入疏松土層，將其壓入軟土地基后，再與其它土層相接觸后就可以彌補(bǔ)土層空隙，增強(qiáng)軟土地基強(qiáng)度。但需要注意的是混合料需要攪拌均勻，并避免處理深度較深的軟體地基，保障質(zhì)量要求符合預(yù)期的地基強(qiáng)度數(shù)值。

3 結(jié)語

軟土地基作為水利施工工程中的技術(shù)難點(diǎn)之一，直接影響到施工質(zhì)量與工期。本文以軟土地基的特征作為切入點(diǎn)，介紹了不同類型的軟土地基處理技術(shù)，旨在解決軟土地基帶來的施工不便問題。在未來的實(shí)際施工環(huán)節(jié)需要視工程要求進(jìn)行權(quán)衡，考慮到水利建筑與土地承受能力之間的關(guān)系，選擇最合理的技術(shù)方案輔助施工。