浅议水利堤防软基处理方法

2015-08-15陈春玲河南省驻马店水利设计研究院

河南水利与南水北调 2015年16期

□陈春玲（河南省驻马店水利设计研究院）

0 引言

软土地基水分较多，强度偏小，容易受到影响，物理力学性质较差，所以在软土地基的堤防工程中建设成本很高，技术要求也很高。尤其对防止地基发生形变和确保地基的稳定性，软土地基的要求十分严苛。所以，在软土地区进行堤防工程不仅仅要面对高额的造价，还要解决很多技术上的难题。

1 堤防工程软土地基的特性

软土是由含水量大、压缩性高和承载能力低的淤泥和腐殖质构成的土壤。淤泥和淤泥质土是在缓慢的水流环境中沉积形成的，其中还有微生物的作用。它们的含水量比较高，土壤孔隙也很大，有时甚至>2.50，承载力较差。在我国的渤海、东海、黄海等沿海地区和沿海城市，河流的下游等都埋藏有厚度达数米至数十米的淤泥。泥炭土是在一些地平原或者谷地中，因为降水较高再加上谷地中的植物茂密，在缺少氧气的条件下，那些没有得到充分分解的植物残害就形成了泥炭层的土壤。软土主要指淤泥和淤泥质土，由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，结构性显著且处于形成初期，呈饱和状态，这都使软土在其自重作用下难于压密，而且来不及压密。因此，不仅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠压密状态，以致其孔隙比和天然含水量随埋藏深度很小变化，因而土质特别松软。淤泥和淤泥质土多呈软塑的状态，但当其结构一经扰动破坏，就会使其强度剧烈降低甚至呈流动状态。

由于软土地基中某一面的剪应力超过了自身的抗剪程度，稳定性被破坏，所以软土地基的堤防滑动被破坏。造成这种现象的原因主要有两个：一个是剪应力增加了，比如由于在整个工程施工过程中大堤上部的填土载重过多；大量降水使得土体的容重增加；地表震动引起的动荷载；一个是软土地基自身抗剪度的降低，比如由于气候的变化引起的土壤的干裂或者冻融；土壤孔隙中水应力的升高；粘土夹层的变化等等。

2 进行软基处理的基本原则

2.1 沉降控制的指标

我国规定的沉降指标是，地基工程完工后沉降控制的时间一般在15a，而且对于普通地段的工程在施工完成后的沉降量≤30cm；对于桥梁等一些工程距离比较近的路段沉降量就一定不能超过10cm；对于桥头地基和一般的地基在过渡长度上一般不能<50cm。

2.2 施工时间要求

堤防建设通常用于建筑总时间的2-3a，而控制路基施工时间一般为1a时间内。因此，需要使用一些改善措施，尽可能在最短的时间内，完成的沉降符合在说明书中阐述的规定和要求。

2.3 进行桥头的地基处理要求

桥的长度，一般处理为填土高度的5～7倍，这是起点，加工中心线桥台;前桥坡进行了必要的地基处理，中心线坝肩边坡开始约2／3的宽度;这必须在过渡部分被视为小的结构，一般进行处理的范围是10m。

2.4 选择备用的填料

在填料时的选择，因为较少的粉煤灰材料，因此对尝试使用粉煤灰作填充料的方法不考虑。用于处理衬底的小的结构，比如砂垫层厚度<1.5m。

3 处理软土地基上筑堤地基的常用方法

3.1 振动水冲法

振动冲水法使用的是一种和插件混凝土振动器很相似的设备，这种振动器，利用上下水射流，在振动和水流冲击的作用力下，在地表挖出一个洞，然后在洞中填入砂砾和石子等材料，并且逐层压实，采用这种办法可以将地基加强。但是使用砂桩和碎石桩加固的初试强度不能太低，而且这种方法对于那些太软的淤泥地质上并不适用。

石灰桩，二灰桩则是把新鲜的石灰或者是生石灰和一定量的煤灰或者火山灰倒入孔桩当中，适量的混合后，逐层压实制成桩体。由于生石灰的吸水性能极强，而且在膨胀以后对桩体周围的土壤有挤密作用，所以形成的桩体可以对地基起到很好的加固作用。

3.2 预压砂井法

预压法指的是为提高软弱地基的承载力和减少构造物建成后的沉降量物在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。通常使用的加压方法有堆载预压、真空预压或者降低地下水位等。在联合了堆载预压和真空预压两种方法时，所采取的措施被称作真空联合堆载预压法。基本做法如下：

真空联合堆载预压法综合了堆载预压和真空预压这两种施工方法，整合并同时进行。真空预压过程，土壤被真空预压荷载影响，使得加固过的土体产生了收缩性的变形，在堆载预压过程中，土体被堆载影响，使得加固过的土体产生了向外的形变，这两种预压方法相互作用使得这两种形变相互补充，这样不仅仅可以加快堆载的速度而且还能够确保路基的稳定性。真空联合堆载预压法，不仅缩短了土体的固结时间而且设备和工艺比较简单，实施性高。

3.3 抛石挤淤法

抛石挤淤法，顾名思义，就是在挤淤过程中使用一定量和符合大小标准的石块，把他们抛到需要进行处理的淤泥质土地中，通过这种方法就可以把地基中的淤泥或者是淤泥质的土壤给挤走，从而达到加固地基的目的。抛石挤淤法施工方法很简单，材料好找，这种方法很适合在那些由于常年积水形成的洼地和排水困难的软土中使用。而且在一些土壤很软的地面上，由于机械很难进入，地表积水很难排除，这时如果我们采用抛石挤淤法可以很好地解决这些问题。抛石挤淤法的具体操作步骤一般如下：首先选择一些不容易被风华且大小符合标准的石料，抛填到需要被处理的堤基当中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定横坡平坦时目地基中部渐次向两侧扩展。

3.4 强夯法

强夯的方法是使用80kN也就是超过8TF的夯锤，将夯锤提到较高的高度（通常6～30m），然后让夯锤落下进而对土壤进行夯实。通过夯实土壤孔隙压缩，土壤，周围的裂缝的孔隙为土壤中水的逃逸产生提供了一个便捷的渠道，有利于土壤的整合，从而提高土壤的承载能力，同时夯实后的地基由于建筑物负载过重引起形变的可能也降低很小。强夯方法适用于沿岸沉积物黄土，淤泥，泥炭和其他杂填土地基。

3.5 堤身自重挤淤法

堤身自重挤淤泥法是通过逐步加高大堤的重量，将那些处在流动状态的淤泥或淤泥质土壤使用外力的拥挤，使得在其自身重量的淤泥或淤泥质土的孔隙水压力消散充分和有效的大堤应力增加，从而提高了剪切强度的基础方法。为了不使其产生不均匀沉降挤淤，施工过程中应该将堤坡放缓，堤身的填筑速度也要控制好，不能过快，整体加高过程需要分期进行也不能太过着急。这种方法的优点就是使用的资金少;缺点就是施工周期太长长。这种方法在工期比较宽松的情况下可以大大的节约施工的资金投入。

3.6 深层搅拌

使用水泥或者生石灰作为固化剂的主剂，通过一个特殊的深层搅拌机械，在软土地基的深处强制混合和固化剂，使用了一系列的物理之间的固化剂软土产生了化学反应，形成坚硬的搅拌筒，与原土复合地基作用。其优点是：可以有效地降低总的沉降量，地基加固后不需要额外的加荷载，可以应用到高水含量的地基建设当中；但施工质量往往检测难度大和施工成本较高。