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水利工程施工中软土地基处理技术张一诺

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张一诺

[导读] 摘要：伴随经济社会的快速发展以及城市化进程的加快，尤其是城乡一体化建设的全面开展，我国水利工程建设逐步进入快速发展期。

        吉林省水利水电工程局集团有限公司吉林长春 130012
        摘要：伴随经济社会的快速发展以及城市化进程的加快，尤其是城乡一体化建设的全面开展，我国水利工程建设逐步进入快速发展期。水利工程是一项复杂的系统化工程，影响因素众多。其中地基建设是工程中的关键性作业环节，关乎水利工程质量及安全性能，地基处理不当将引发重大的安全事故。基于此，在对于软土地基的特性深入研究的基础之上，探讨了软土地基施工的技术要点。
        关键词：水利工程；施工；软土地基；处理；
        前言
        在水利工程建设过程中，提高软土地基施工能力是必要的，随着技术的不断发展与完善，如何提高软土地基施工技术水平是确保水利工程建设质量的关键。基于此，本文结合工作经验，深入对其进行具体讨论。
        一、软土地基特征
        1.明显的结构性质
        软土地基一般是因为海相沉积以及其他条件形成的，而且水利工程施工建筑在软土地基中进行，比较容易出现震动和塌陷的问题，而且软土自身的结构会遭到一定的破坏，对整个软土地基造成很严重的影响，使得护岸工程质量不高。所以，护岸工程中的软土地基受到外界破坏时，无法进行修复和整理。因此在具体施工过程中，要高度重视对软土地基的保护，避免人为因素破坏软土地基的结构而带来不必要的影响。
        2.具有一定水量和压缩性
        软土一般是土层中分布的软黏土，能够进行液化的沙土和具有很高压缩性的软土等，而软黏土中具有很高的含水量，有一些甚至高达70%左右，在地层中几乎为液态状的可流动形式，而且黏土中存在很大的缝隙，因此说黏土也是淤泥土中的部分。而且软土地基具有一定的压缩性，和自身的液态具有一定关系，假设软土中含水量不断增加，那么其自身的压缩性也会不断提升。
        3.渗透性和抗压能力薄弱
        因为软土地基具有很多的压缩性，因此导致软土地基具有很薄弱的渗透性，根据对水利工程中的软土地基数据分析后能够发现，软土地基的固结能力较弱，强度不高，需要很长时间能够固结。特别是含有有机质的软土中，经常会出现大量的气泡，在一定程度上减少了软土地基的渗透性，因为软土地基的强度与它自身的排水之间存在一定关系。因此在具体施工过程中，软土要承担一定的负荷，保证土层的排水性。
        4.软土地基的危害
        水利工程建设多处于偏远交通不便的区域，施工的地理环境条件较为恶劣，施工中影响因素较多，不确定性较强，尤其是对于软土地基的施工中，由于不可预见性较大，若缺乏妥善的处理措施将直接影响到水利工程的整体质量及安全性能。首先，软土地基可影响到勘查设计精度，直接影响到地基处理方案的规划设计，降低工程的稳定性；同时，软土地基的高压缩性易引发不均匀沉降，但压力过高时或造成坝体结构性裂缝，甚至坍塌；此外，软土地基在外界负载作用下其孔隙水压将不断上升，不利于地基的压密固结作业，易导致地基表面出现渗水、凹陷等事故。
        二、软土地基处理技术的注意事项
        一是水利工程施工阶段，首先需要根据所获得的数据，利用科学的方式进行比对，在有准确数据比对的前提下，选择最佳处理技术。对比数据的筛选与获取都至关重要，一定要严格按照实际进行数据采集，才能为后续的技术选择提供重要的数据保障；二是在选择好相应的处理技术以后，对于软土地基的处理过程要十分明确，首先，考虑软土地基的承载力；其次，利用给出的方法，分析可能存在的影响因素，通过数据比对的方式，将所有的外界因素排除。其中，需要注意的是软土地基的水平剪切力和土壤热化数据；三是水利工程施工阶段所采取的软土地基处理技术，要事先做好季节的掌控，根据不同的搅拌桩要求，合理控制深度，避免因季节因素而造成无法完成施工问题。在进行深层搅拌桩处理过程中，要严格遵循季节的规律，时刻关注因季节而导致的外界条件的改变，降低外界影响。四是对需要改善的位置进行实地的勘测和数据收集，在准确了解特殊地形地貌的数据以后，利用专业的数据分析技术，模拟出特殊的软土地基处理方法，反复核准比对以后，选择成本投入最少且效率最高的软土地基处理技术，以达到经济节约和环保的目的。

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        三、软土地基施工技术
        1.填垫层技术
        填垫层技术即利用砂石等稳定性较好的材料替换掉软土层，主要适用于厚度在3厘米以下的软土地基层，其垫层材料多为具有优异透水性以及强度性能的鹅卵石、砂石等，且此类材料的压缩性较小，对于工程本体的承载能力较大，且较易碾压密实。在填垫层技术的施工中，首先将软土地基表面软土层挖出，替换为上述垫层材料，并压实。可极大地提升地基承载性能，优化地基的排水固结性能，降低胀缩作用的影响。在对于地基进行夯实处理完成后，地基的持力层性能将显著提升，有利于基础稳定性及抗变形的提升。其施工技术要点主要包括以下几方面：施工材料的合理选用。在填垫层技术中，垫层材料的合理选用是地基性能改善的关键性因素，垫层材料应满足一定的强度要求。采用细砂石做填垫层材料应混入卵石及碎石，以维持垫层材料的含石比例低于50％，并避免混入杂物；在垫层材料确定之后，即开展施工前的准备，包括垫层材料中杂物的清理、积水的排出、浮土的清理等，在此基础上，固定好地基周边围护结构，并搅拌好填充材料以备用；在开展填垫层施工中，需严格按照相关标准及规范进行，依据施工流程处理好施工材料，确定平铺的均匀性，并处理好接头位置，层间通过错开的方式进行连接。垫层材料的铺设中需采用高效的夯实法、平振法等进行施工，且施工中通过各类排水措施的修建确保工地较优的排水性能，并避免较大的冲刷情况。
        2．深层水泥搅拌技术
        深层水泥搅拌技术在现有的软土地基的处理中较为有效，适用于粉土及淤泥土质的处理，具有可靠性高、便于施工等优势，广泛应用于目前软土地基的处理中。其施工要点在于以水泥材料作固化剂增加软土地基的强度及硬度，在施工中利用搅拌机实现软土地基土质与水泥进行充分的混合，可显著提升基础的体积强度。
        3.排水固结技术
        排水固结技术适用于常见的软土地基的处理，有效提升软土地基的稳定性，处理好地基沉降问题，包括加压及排水两大系统，其中排水系统依靠软土土质其自身的透水性能进行，而加压系统又包括较多方式，如真空预压、降水预压等方式。首先，真空预压通过在软土地基表面铺设砂垫层，并填埋排水管道及封闭膜，然后通过真空泵进行抽真空处理，以提升地基的有效应力。降水预压法是降低地基后期沉降度的常用方法。于软土质中埋设砂井，并覆盖以砂层及薄膜封闭，提升土质的预先固结性能。实际工程项目中，需综合考虑项目需要、当地自然环境条件以及施工的便捷特性进行合理选用。
        4.化学固结法技术
        化学固结技术主要包括灌浆法、高压喷射法以及深层搅拌法三大类，其中，灌浆法即将浆液通过电化学原理或液压技术注入至软土地基土质的孔隙或裂缝中，以优化土质的强度及硬度性能；深层搅拌法通过各类固化剂的加入实现软土的固化，在实际施工中较为常见。其中，固化剂的选用通常为水泥、石灰等材料，通过搅拌作用实现与软土土质的融合，进而改善软土地基的承载性能，但化学固结法的成本较高。
        5.预压砂井技术
        预压砂井技术需在排水系统与加压系统的有机结合下开展作业，确保软土地基中孔隙水排出的通畅性，其中，排水系统常见的有水平向与竖直向两大类，水平排水系统常设排水砂沟，竖直排水系统常设塑料排水板。加压系统包括堆载预压、真空预压系统等，二者可以联合应用，称之为真空联合堆载预压技术。首先将施工场地杂物清理干净，铺设好砂垫层，然后布置横向排水管，为地基排水提供固结条件。最后，铺设密封膜，并用真空泵进行抽压处理，加固时间长，广泛应用于泥质地基处理工作。
        结束语
        在水利工程软土地基工作进行过程中，要加强地基的牢固性，根据软土地基存在的特点进行处理，运用一些处理技术对地基进行加固和改善，使得地基更加牢固和稳定，为后期的工作奠定基础和保障。
        参考文献：
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        [3]邵辉，马红春，王海艳.水利工程施工中软土地基处理技术浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2017，（32）.