河道堤防工程软基处理常用施工技术探讨

2020-05-06刘浩然

绿色环保建材 2020年4期

刘浩然

安徽省交通航务工程有限公司

1 软基的物理特性

河道堤防工程的基础形式多以软土地基为主，该类土质以淤泥质土居多，具有较高的含水量，且土体空隙比大、压缩性高、透水性差、承载性低，导致基础处理难度大大提升。此类地基主要呈现以下特性：（1）软土地基主要表现为含水量高、孔隙比大，其中，淤泥质土体含水量通常为50%～80%，孔隙比约1～2。（2）软土地基压缩性高，其压缩系数＞1.5MPa-1，此类土体若不进行加固处理，极易发生沉降而导致构筑物发生形变甚至开裂损坏。（3）软土地基虽含水量高但透水性差，其渗透系数通常＜1mm/d，从而导致在荷载的作用下，土体因孔隙水压力较高而导致压密固结困难。（4）软土多呈现流塑或软塑状态，在受到荷载的作用时，其抗剪强度较差，无侧限抗剪强度通常不超过30KN/m2,因此，做好软土地基排水固结是确保地基强度的关键。（5）软土因絮状结构使得一旦受到外界扰动，就会导致土体强度大大降低，甚至会呈现一定的流动性，因而，软土地基的开挖及加固处理时，应尽量避免对土体的扰动，以最大限度减少土体变形，确保地基处理效果。

2 河道堤防工程软基处理常用施工技术

根据软弱土质相关理论基础，软基处理工艺通常较多，且不同的处理工艺往往也在适用条件、处理效果等方面存在一定的差异，因而，在进行河道堤防工程的软基处理时，务须结合堤防工程的实际情况，选择适宜、合理的软基处理技术。其中，对于堤防工程而言，较为常用的软基处理有以下几种：。

2.1 水泥土桩处理法

水泥土桩处理法主要分为高压旋喷桩处理与深层搅拌桩处理两种，这两类桩基处理工艺虽然存在一定差异，但加固工法技术与处理效果较为相似，即将水泥作为固化剂，并利用不同机械设备将软土与水泥浆在地基深处予以强制性搅拌，通过水泥与软土的充分反应后形成具备一定强度的固结物，并与桩间土形成具备相应性能的复合地基，以显著提升堤防工程基础的强度及变形模量。其中，高压旋喷桩处理工艺通过高压喷射水泥浆与土体形成具有较高强度的桩体，所形成的桩体强度大、压缩性小，对于冲填土、软黏土的软基加固非常适用，但对于含水率及有机质较高的泥炭土、塘泥土等软基的加固效果差。而深层搅拌桩通过三轴搅拌钻机实施钻孔与注浆作业，同时利用水泥浆等固化材料与土体予以加固并形成统一整体，进而使土体强度、承载性得以显著提升。该工艺主要是利用三轴搅拌钻机对地基实施钻进，通过灰浆系统于钻头位置实施喷浆作业，并对钻杆进行上下活动使浆液与土体实现充分拌和，从而使混合后的土体更加密实、强度更高、稳定性更好。深层搅拌桩对于粘性土、含水量高、沙土等均能使用，因而用于河道堤防工程的软基加固，能够有效满足河道防洪的相关性能要求。

深层搅拌桩施工前，应首先做好作业场地的整平，并将施工区域内土体表层的硬物予以细致清理并夯实，确保表层土体不会因机械设备而发生沉降与形变。其次，测量放线直接关系着桩位及轴线位置的准确性，务须严格依照图纸及相关要求进行测量放样及永久性标记，并于完成相关测放作业后进行复测，与此同时由监理人员验收无误后即可开展下一工序的作业。另外，按要求进行沟槽开挖作业，根据地质勘察资料将施工区域内地下障碍物予以彻底清理，并将挖出土方进行处理，确保能够顺利开展桩基施工。此外，钻机钻进时应确保桩机平直、稳定，桩位偏差不得超过允许偏差值，且在搅拌桩提升及下沉作业时须按要求实施注浆作业，并对提升及下沉速度予以严格把控，注浆作业时应对浆液配比、注浆量予以严格控制，确保其能够有效满足设计及精度要求。深层搅拌桩工艺流程图如图1。

图1 搅拌桩主要成桩示意图

2.2 换填处理法

换填法作为河道软基处理较为常用的方法之一，其通过挖除软弱地基土并置换具有较高强度及压缩性的土质，然后通过夯实使其强度达到基础所需要的强度，以有效改善软弱的不良土质，进而使河道堤防结构基础更加稳固，减少堤防工程基础的变形量。该工法所选换填土体材料多为矿渣、碎石、灰土等具有一定强度、透水性且易被碾压密实的土体材料，严禁选择含水量大及含有较高有机质的土体，以有效规避因碾压不密实、土体强度不足而导致的承载能力偏低而影响堤防工程的稳定性与安全性。换填土体材料的选择时，可按照“就地取材”的原则，并根据现场试验确定最优含水量及压实方法，该法多用于软基厚度不超过3m的淤泥质土、湿陷性黄土以及暗沟等浅层软基处理。另外，需要注意的是，采用换填法进行软基处理时，应做好相关的环保措施，以最大限度规避或降低土体换填过程中对河水所造成的污染。

2.3 钻孔桩处理法

对于河道堤防工程基础处理而言，结构强度的高低以及承载性能的好坏是软基处理最重要的指标，钻孔灌注桩因结构强度高、承载性好，而被广泛应用于软土地基的处理工作中。为有效确保软基处理的质量与效果，务须做好对钻孔桩施工质量的严格把控。首先，严把施工前期各项准备工作质量。钻孔灌注桩施工前，应编制周详的软基处理专项方案并组织相关专家进行论证后予以落实，在正式动工前应组织勘察及设计人员深入施工现场进行勘察，以为后期软基处理以及技术方案的选择提供准确的数据依据。其次，做好场地清理及测量放样。钻孔桩施工前，应做好场地平整与清理，并严格按照相关标准要求予以测量放样，确保测放偏差不得超过10mm。另外，钻孔施工质量控制。实施钻进的过程中，应做好钻进力度与速度的控制，坚持“由小至大，由慢到快”的原则，并充分利用冲洗液正反循环系统对钻孔予以清洗，以有效确保注浆作业的成效。此外，钻孔桩钢筋笼质量的控制。钢筋笼是确保桩基稳定性的重要前提，因此，务须严格把控钢筋笼下料、制作与安装的质量，对于受拉钢筋严禁使用绑扎的方式进行固定连接，且绑扎及焊接作业应严格按照相关质量标准要求，以有效避免因钢筋笼变形而导致的桩基质量问题。最后，严格把控混凝土施工质量。根据桩身设计强度合理选择混凝土配比，严格控制混凝土拌和作业质量，确保混凝土水灰比、塌落度、流动性等各项性能指标均能满足桩身强度要求。同时，注浆过程中，应对注浆管提升高度予以严格把控，确保注浆管提升高度不得超过浆液面，以有效避免注浆作业不规范而导致的断桩问题。

2.4 砂井堆载预压处理法

砂井堆载预压是通过在软土层打入管井灌入具有较高透水性的砂以形成排水通道，并于砂垫层上方堆载加压加速排水固结。该处理方式通过排水、加压的相互配合，使软土地基内的孔隙水充分排出，并在外界堆载的作用下使土体实现快速排水固结。其中，排水系统主要分为排水垫层、排水砂沟以及竖向排水砂井等，排水体用砂多为透水性好且细度模数＞2.7，含泥量＜3%的中粗砂，砂袋抗老化、抗腐蚀能力较好，且渗透系数应满足相关标准要求；堆载预压主要采用在地基表面堆土或施加其他荷载的方式，使软弱土基实现快速沉降、固结，以最大限度减少后期堤防工程软基沉降情况的发生。

采用该方法进行软基加固处理时，应首先对加固土体范围内杂物予以清理，并在确保原材料满足相关要求后实施钻孔作业，钻孔过程中须严格把控钻杆垂直度，确保孔位及处理深度均无误后停钻，灌砂时应坚持“两灌两振”原则，确保灌砂饱满密实，砂井施工的同时进行堆载预压，堆载预压时应严格控制砂井垂直度，并按要求做好沉降观测，避免由此而导致的地基失稳或沉降过快。该处理法多用于淤泥质土、冲填土等渗透系数较低的饱和粘土地基，但该法加固处理所需时间较长，因此对于工期较为紧张的软基处理工程则不适用。