邵 宇

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

隨著地質(zhì)工程的不斷發(fā)展，在工程施工的過(guò)程中應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)能夠有效提升工程作業(yè)的安全性[1]。由于軟土地基的土層土體具有特殊性，需采取適宜的方式加固軟土地基，為此，大量研究學(xué)者利用高粘接力防水膠的防水與加固特征對(duì)軟土地基進(jìn)行加固操作，并提出各類高粘結(jié)力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用研究[2]。

通常情況下，需在軟土地基路段建筑銜接處進(jìn)行加固處理，通過(guò)不同的填補(bǔ)與加固材料提升地基的穩(wěn)固性。針對(duì)軟土地基所處的區(qū)域特征判斷加固所需的材料性質(zhì)，檢測(cè)地基加固的適宜深度數(shù)據(jù)，配置地基狀態(tài)監(jiān)控裝置，確保地基施工的安全。由于在軟土地基區(qū)域進(jìn)行加固施工將產(chǎn)生一定程度的土層土體損傷，為此，需在地基加固土層上部安裝相應(yīng)的土體狀態(tài)預(yù)警裝置，當(dāng)土體損傷超出可控?cái)?shù)值時(shí)，設(shè)置維護(hù)欄圈出該區(qū)域，確保整體加固的安全[3]。

傳統(tǒng)應(yīng)用研究利用不同的防水膠材料對(duì)軟土地基進(jìn)行填補(bǔ)操作，在軟土地基頂部土層區(qū)域設(shè)置加固區(qū)間，調(diào)整加固的參數(shù)，為確保施工的質(zhì)量，當(dāng)產(chǎn)生地基下沉狀況，選擇口徑與填補(bǔ)區(qū)域相一致的輸漿導(dǎo)管運(yùn)輸水稀釋地基表層土體，時(shí)刻控制輸送泵的壓力數(shù)值處于可控范圍內(nèi)。根據(jù)加固區(qū)域的土體性質(zhì)調(diào)配防水膠的填補(bǔ)比例，實(shí)現(xiàn)整體加固操作。但該應(yīng)用研究對(duì)于軟土地基的初始參數(shù)特征值數(shù)據(jù)收集力度較小，無(wú)法獲取精準(zhǔn)的地基信息，進(jìn)而影響最終的加固結(jié)果。為此，針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種新式高粘接力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用方法對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析與解決。

在軟土地基加固的過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)地基數(shù)據(jù)的采集力度，通過(guò)不同的地基特征數(shù)據(jù)構(gòu)建防水膠加固區(qū)域定位模型，計(jì)算加固區(qū)域的土壤特性以及施工地基抗剪力參數(shù)，集中處理收集的初始參數(shù)。結(jié)合地基化學(xué)性與防水膠的構(gòu)成成分特點(diǎn)執(zhí)行地基加固作業(yè)，預(yù)處理地基土層土體，將穩(wěn)定性較好的砂石填補(bǔ)在加固周邊區(qū)域，提升加固的可靠性。

這種方法能夠有效確保軟土地基加固施工作業(yè)的安全性，同時(shí)獲取精準(zhǔn)的地基基礎(chǔ)特征參數(shù)，進(jìn)一步提升整體加固的有效程度，判斷不同組成參數(shù)的防水膠的加固特點(diǎn)，結(jié)合加固機(jī)制集中處理加固區(qū)域，為后續(xù)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 軟土地基特征參數(shù)提取

軟土地基一般分布在我國(guó)沿海、內(nèi)陸平原、山間盆地等區(qū)域，不同的軟土地基之間存在著較大的特征差異。由于軟土地基的內(nèi)部含水量較大，土壤中的孔隙較多，且其孔隙率也相對(duì)較大，地基深層富含有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致軟土地基的強(qiáng)度相較于普通地基較差，透水性能較弱，可壓縮程度高[4]。為此，在進(jìn)行軟土地基加固的初始階段需提取地基的特征參數(shù)，分析軟土地基所處區(qū)域環(huán)境特征，根據(jù)特征信息判斷地基的加固深度[5]。調(diào)整地基深層填補(bǔ)信息，管理地基攪拌樁的組成成分?jǐn)?shù)據(jù)，由于深層填補(bǔ)材料主要由水與水泥混合而成，能夠有效初始加固軟土地基，并由此提取地基初始特征參數(shù)[6]。

選取監(jiān)測(cè)能力較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備，將軟土地基表層土體與固化試劑進(jìn)行基礎(chǔ)性攪拌，根據(jù)軟土地基監(jiān)測(cè)區(qū)域產(chǎn)生的化學(xué)及物理反應(yīng)判斷該區(qū)域的地基特征，并將特征數(shù)據(jù)集中收錄至中心管理空間內(nèi)部等待后續(xù)參數(shù)提取處理[7]。在收集地基初始數(shù)據(jù)的同時(shí)注重管理地基的完整性參數(shù)，同時(shí)在地基深層攪拌樁中安裝監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)攪拌樁產(chǎn)生錯(cuò)誤攪拌問(wèn)題時(shí)，針對(duì)軟土地基所處區(qū)域狀態(tài)判斷該問(wèn)題的生成原因，并將系統(tǒng)解析的原因數(shù)據(jù)傳輸至參數(shù)提取空間，匹配相應(yīng)的軟土地基參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的部分收集操作，連接地基與表層土體，構(gòu)建盲管連接，具體如圖1所示。

圖1 盲管連接圖Fig.1 Blind pipe connection diagram

由于軟土地基的表層土體較為復(fù)雜，在進(jìn)行數(shù)據(jù)提取的同時(shí)需判斷其攪拌樁的操作模式。地基深層攪拌樁在施工的過(guò)程中將會(huì)強(qiáng)制攪拌泥漿與軟土土體，攪拌的均勻程度與土體的強(qiáng)度關(guān)系較大，為此，需集中處理關(guān)系系數(shù)，管理地基表層攪拌樁的攪拌力度，收集力度數(shù)據(jù)[8]。

判斷攪拌樁的攪拌次數(shù)，調(diào)配相應(yīng)的攪拌泥漿比例，控制攪拌試樁的數(shù)量在3根以上，提升整體攪拌的速度，按照一定口徑的噴漿導(dǎo)管灌注泥漿，提升后續(xù)施工的速度，避免時(shí)間浪費(fèi)[9]。確保整體噴漿的連續(xù)性，在噴漿的過(guò)程中若產(chǎn)生終斷現(xiàn)象，則將此時(shí)的噴漿深度進(jìn)行記錄，在記錄的時(shí)間范圍內(nèi)補(bǔ)填泥漿，收集補(bǔ)填參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將參數(shù)傳輸至特征提取中心。

在具體的地基施工過(guò)程中，分析軟土地基的土層分布信息，針對(duì)不同的土層特征提取加固參數(shù)，管理地基內(nèi)部的含水量數(shù)據(jù)，構(gòu)建含水量整合模型，避免產(chǎn)生地基下沉現(xiàn)象[10]。結(jié)合軟土地基內(nèi)部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)判斷地基的加固模塊以及特征參數(shù)獲取區(qū)域。首先考慮地基表層建筑工程結(jié)構(gòu)特征，避免地基加固過(guò)程對(duì)建筑的損害。分析地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)，計(jì)算地基的壓縮性數(shù)值，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性管理方案的同時(shí)避免沉降現(xiàn)象的發(fā)生。匹配軟土地基特征參數(shù)轉(zhuǎn)化裝置，當(dāng)收集的特征參數(shù)不符合應(yīng)用研究標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，轉(zhuǎn)化裝置將特征參數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為匹配機(jī)制參數(shù)，同時(shí)及時(shí)調(diào)整參數(shù)錄入空間位置，有效避免軟土地基結(jié)構(gòu)的破壞，加固地基底端，設(shè)置底端臺(tái)座，構(gòu)建地基底端臺(tái)座示意圖，具體如圖2所示。

圖2 地基底端臺(tái)座圖Fig.2 Foundation bottom pedestal drawing

從圖2可以看出，針對(duì)不同的地基施工特點(diǎn)，探索地基力學(xué)特征，排除地基施工周邊區(qū)域的軟土土質(zhì)影響因素，勘測(cè)地基土壤類型，匹配勘測(cè)參數(shù)，集中勘測(cè)的土質(zhì)信息數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)間的流通力度，將流通數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為加密文件形式傳導(dǎo)至參數(shù)提取系統(tǒng)中[11]。選擇適宜的數(shù)據(jù)收集區(qū)域，將軟土地基特征參數(shù)錄入收集區(qū)域中，并加密處理區(qū)域空間指令信息，調(diào)配參數(shù)提取系統(tǒng)，完成對(duì)軟土地基特征參數(shù)的提取操作[12]。

2 高粘接力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用

2.1 地基換填處理

根據(jù)獲取的軟土地基特征參數(shù)數(shù)值，進(jìn)行地基換填處理操作。在軟土地基加固施工中，需確保換填材料的力學(xué)特征符合標(biāo)準(zhǔn)地基施工要求，針對(duì)軟土地基與換填材料之間的結(jié)構(gòu)相關(guān)性計(jì)算軟土地基加固的承載力數(shù)值，及時(shí)調(diào)整換填地基的基礎(chǔ)參數(shù)，加強(qiáng)對(duì)地基底部的保護(hù)力度，強(qiáng)化軟土地基的土層承載力，根據(jù)換填的場(chǎng)景信息，構(gòu)建地基換填示意圖，具體如圖3所示。

圖3 地基換填示意圖Fig.3 Schematic diagram of foundation replacement

從圖3可以看出，由于軟土地基的承載力計(jì)算形式分為水平方向特征計(jì)算與豎直方向特征計(jì)算兩種形式，為此，需首先判斷軟土地基所處區(qū)域特點(diǎn)參數(shù)選擇相應(yīng)的計(jì)算形式，并構(gòu)建具體地基增強(qiáng)模式，具體如圖4所示。

圖4 軟土地基承載力增強(qiáng)模式圖Fig.4 Diagram of bearing capacity enhancement mode of soft soil foundation

從圖4可以看出，在經(jīng)過(guò)地基承載力增強(qiáng)后，勘測(cè)加固施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土地基表層土體性質(zhì)，匹配周圍環(huán)境參數(shù)提取指標(biāo)，結(jié)合土體的實(shí)際情況抽取地基樣本，并管理收集的換填材料成分?jǐn)?shù)據(jù)[13]。檢驗(yàn)換填材料的承載力特征參數(shù)，確保軟土地基力學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)達(dá)到參數(shù)提取標(biāo)準(zhǔn)。在地基換填處理過(guò)程中，將與加固應(yīng)用不符的地基土體挖出，并換填主要成分為砂石的材料，由此確保地基施工的換填安全性[14]。最后將換填的土層壓實(shí)，選擇灌砂的方式提升換填土層的壓實(shí)程度，集中收集壓實(shí)參數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)地基換填處理。

2.2 地基填補(bǔ)合成材料處理

在處理軟土地基的填補(bǔ)合成材料的初始階段降低地基內(nèi)部的有機(jī)物含量，確保地基周圍土壤中的水分含量無(wú)法腐蝕混凝土材料。調(diào)整地基內(nèi)部的含水量，將多余的地基水分排出，在地基表層灌注填補(bǔ)合成材料，調(diào)整排水層與地基間的距離，控制地基深層水能夠有效排出地基表層，構(gòu)建地基排水示意圖，具體如圖5所示。

圖5 地基排水示意圖Fig.5 Foundation drainage diagram

從圖5可以看出，合成材料具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠有效保護(hù)地基施工的安全。由于防水膠材料的防水性能較強(qiáng)，為此，在填補(bǔ)合成材料處理的過(guò)程中混合瀝青與防水膠，并將其灌注至地基深層充分?jǐn)嚢?，進(jìn)而加固地基土體，提升地基整體承載力[15]。配置土工格柵，簡(jiǎn)化整體地基填補(bǔ)流程，避免不必要的操作浪費(fèi)。加固土工格柵，在施工的同時(shí)配合自黏感壓膠處理，將格柵與地基表層土體緊密連接，增強(qiáng)軟土地基表層的抗剪力，調(diào)節(jié)土工格柵與土體的連接角度，同時(shí)管理角度系數(shù)，加強(qiáng)中心地基的土質(zhì)勘測(cè)，轉(zhuǎn)化角度參數(shù)，構(gòu)建土工柵格與地基土體連接圖，具體如圖6所示。

圖6 土工柵格與地基土體連接圖Fig.6 Connection diagram of geogrid and foundation soil

從圖6可以看出，將混合后的土石合成材料全部填補(bǔ)至格柵的網(wǎng)格內(nèi)部，提升地基表層土體與格柵內(nèi)部玻璃纖維之間的摩擦系數(shù)，管理合成材料的填補(bǔ)范圍，設(shè)置范圍監(jiān)控點(diǎn)，當(dāng)填補(bǔ)的范圍超出標(biāo)準(zhǔn)閾值時(shí)，監(jiān)控點(diǎn)將自動(dòng)記錄此時(shí)的填補(bǔ)數(shù)值，并在下一次的填補(bǔ)中轉(zhuǎn)化為填補(bǔ)控制指令，避免下一次填補(bǔ)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。

2.3 防水膠加固處理

結(jié)合軟土地基的填補(bǔ)材料參數(shù)，在加固的過(guò)程中計(jì)算地基的含水量數(shù)值，將防水膠材料注入軟土地基深層并充分混合地基土體。配置標(biāo)準(zhǔn)配比的泥漿，確保防水膠與土體之間沒(méi)有多余的空隙，進(jìn)而增強(qiáng)地基的承載強(qiáng)度。判斷防水膠材料的成分特征，并利用特征參數(shù)調(diào)整地基的化學(xué)結(jié)構(gòu)，避免澆灌的混凝土被地基腐蝕。利用加固機(jī)制結(jié)合高粘結(jié)力防水膠的防水特征參數(shù)構(gòu)建加固模型。將防水膠混合入地基土層內(nèi)部，軟土地基轉(zhuǎn)化成復(fù)合型地基，采集此時(shí)的地基加固參數(shù)，同時(shí)整理加固信息，調(diào)整地基底座相關(guān)高度，構(gòu)建相應(yīng)的地基底部加固示意圖，具體如圖7所示。

圖7 地基底部加固示意圖Fig.7 Schematic diagram of foundation bottom reinforcement

從圖7可以看出，構(gòu)建臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)基坑施工產(chǎn)生不確定的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)保護(hù)地基的施工安全，配制比例適中的高粘結(jié)力防水膠混合物，加固地基表層土體。根據(jù)加固操作所使用的加固特征值數(shù)據(jù)管理地基加固的程序，將程序錄入加固數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)地基的承載力狀態(tài)，控制地基的加固承載力處于標(biāo)準(zhǔn)閾值以內(nèi)。結(jié)合泥漿攪拌樁的攪拌模式調(diào)整地基加固模式，由此完成高粘結(jié)力防水膠在軟土地基加固中的應(yīng)用研究。

3 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

根據(jù)加固應(yīng)用獲取的數(shù)據(jù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)步驟，首先對(duì)軟土地基加固施工區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)景勘測(cè)，根據(jù)地基力學(xué)特征數(shù)據(jù)與地基承載力狀況信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)性分析，由此確定防水膠填補(bǔ)位置。利用有限元模型構(gòu)建相應(yīng)的地基承載力狀況解析模型，精準(zhǔn)解析軟土地基土層土體的抗剪力數(shù)值。

埋設(shè)地基管樁，確保地基加固實(shí)驗(yàn)操作的安全性。考慮軟土地基特征復(fù)雜程度的影響因素，在進(jìn)行地基加固作業(yè)的同時(shí)判斷地基周邊建筑混凝土的承載力數(shù)值。挖掘軟土地基基坑，根據(jù)地基預(yù)應(yīng)力參數(shù)調(diào)整防水膠的灌注深度，構(gòu)建基坑數(shù)值分析模型，管理基坑數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通道傳輸至加密空間，保證整體實(shí)驗(yàn)處于可控范圍之內(nèi)。計(jì)算地基基坑生成的荷載對(duì)整體軟土地基承載力的影響程度，同時(shí)解析地基表層土體的力學(xué)特征參數(shù)，計(jì)算經(jīng)過(guò)擠密處理后的地基承載力影響數(shù)值，選擇適宜型號(hào)的螺旋鉆機(jī)在地基表層鉆孔，在地基內(nèi)部灌入泥漿，進(jìn)一步夯實(shí)地基樁，增加樁體積，提升實(shí)驗(yàn)地基的承載能力。

在實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置與參數(shù)提取后，將實(shí)驗(yàn)研究加固穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的加固穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果與穩(wěn)定系數(shù)對(duì)應(yīng)穩(wěn)定程度結(jié)果，具體如表1、表2和表3所示。

表1 實(shí)驗(yàn)應(yīng)用加固穩(wěn)定性結(jié)果Fab.1 Experimental application of reinforcement stability results

表2 傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定性結(jié)果Fab.2 Results of strengthening stability for traditional applications

表3 穩(wěn)定系數(shù)對(duì)應(yīng)表Fab.3 Table of stability coefficient

結(jié)合上述分析，實(shí)驗(yàn)研究相較于傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定程度更高，在相同的加固深度條件下，加固穩(wěn)定程度一直處于極高狀態(tài)，而傳統(tǒng)應(yīng)用加固穩(wěn)定程度則處于中或高狀態(tài)。

由于實(shí)驗(yàn)研究在施工的同時(shí)加強(qiáng)對(duì)軟土地基的數(shù)據(jù)處理操作，簡(jiǎn)化加固流程，減少不必要的加固材料浪費(fèi)，能夠?qū)⒂行У牟牧霞刑钛a(bǔ)至加固區(qū)域，增強(qiáng)加固的可靠性，同時(shí)強(qiáng)化加固區(qū)域的土層土體特征參數(shù)，增強(qiáng)加固的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)研究，分析最終的實(shí)驗(yàn)信息，對(duì)比傳統(tǒng)應(yīng)用解析實(shí)驗(yàn)研究獲取的數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

(1)由于軟土地基處理多采用深層泥漿攪拌處理的形式，在選擇相應(yīng)的防水膠進(jìn)行加固處理時(shí)能夠獲取較為可靠的地基處理參數(shù)，進(jìn)而降低地基信息提取的復(fù)雜程度，有效提升整體加固的速率，避免無(wú)效加固處理操作的產(chǎn)生。能夠在一定程度上完善軟土地基特征提取參數(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)軟土地基與防水膠材料的結(jié)合力度，提高加固的科學(xué)性;

(2)針對(duì)不同軟土地基的土層土體特征值，在加固的初始階段預(yù)處理土體信息，判斷加固區(qū)間，調(diào)整加固的真實(shí)土體狀態(tài)，安裝狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，及時(shí)對(duì)加固中的不當(dāng)操作進(jìn)行預(yù)警，減少加固施工失誤，提升加固的有效性。科學(xué)處理地基的結(jié)構(gòu)力學(xué)特征數(shù)值，分析地基的受力情況，根據(jù)不同的受力信息判斷防水膠填補(bǔ)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)有效加固操作;

(3)精準(zhǔn)分析防水膠的粘結(jié)力參數(shù)，控制防水膠填補(bǔ)量在可控范圍內(nèi)，管理地基信息收錄空間，防止地基數(shù)據(jù)的外泄，保證地基加固的安全進(jìn)行，確保加固工程符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。